基于AMESim/Matlab的飞行模拟器仿真设计

万舒 吴健楠 许学顺

基于AMSim和Matlab联合仿真技术是近年发展的一项新技术，它充分利用AMESim和Matlab的接口技术将2个优秀的专业仿真软件结合起来，解决了系统建模难题，为了验证该联合仿真技术在飞行模拟器上的仿真效果，本文对飞行模拟器运动平台进行AMESim/Matlab联合仿真建模，获得了良好的效果。

1引言

飞行模拟器是当今世界仿真技术的重要研究领域，广泛应用于民用和军用航空领域。但模拟器由于其组成结构复杂、交联机构多，特别是运动平台参数不好设置，导致研制周期长、投入大、经济效益低，目前广泛使用的一些仿真软件，如AMESim，Matlab，ADAMS等，由于自身软件设计的局限性，造成依靠单一的仿真技术难以达到预期的目标。

为了提高飞行模拟器运动平台的建模精确度，改善控制系效果，采用AMESim和Matlab二种软件，进行了联合仿真。仿真结果表明，利用AMESim和Matlab的各自优势的联合仿真具有良好的仿真效果，节约了研发成本，为模拟器进一步研发打下良好基础。

2飞行模拟器运动平台工作原理

飞行模拟器运动平台由控制计算机、接口系统、液压汞站和伺服系统组成，控制计算机实时接收飞行方程解算出的与控制运动装置有关的各种信息，经D/A变换、前置滤波和伺服放大后成为伺服阀的输入信号，进而驱动液压缸平滑、稳定的伸缩，实时产生期望的过载、姿态及振动等运动信息；同时液压缸的伸长量经位移传感器传送给接口系统，通过A/D变换后输入给控制计算机，作为检测和控制信息。

3飞行模拟器运动平台联合仿真

3.1 AMESim环境下建模

AMESim软件采用面向系统原理图建模方法，便于工程技术人员掌握，其自带的智能求解器能保证运算精度并具有良好的拓展性。

具体建模步骤如下：

（1）在AMESim/Sketch mode模式下根据系统物理构成搭建清晰直观的物理模型；

（2）在AMESim/Submodel模式下为搭建物理模型选择子模型；

（3）在AMESim/Parameter模式下根据实际参数设置AMESim模型参数，具体的模型参数设置如下：

液压缸初始位移0 mm；活塞直径120 mm；杆直径80 mm；质量块500 kg；静摩擦力0.8 N；安全阀压力：28 MPa；汞排量50 ml/r；伺服阀各通路额定流量500 L/min；额定电流30 Ma；伺服阀阻尼比3；额定电流：40 Ma。

2.2 AMESim/Matlab下系统建模

AMESim虽然可以提高系统的建模精度，但在控制算法、数值处理上不是很强大；而Matlab中的Simulink具有强大的数值计算能力，在数值计算及控制领域得到了广泛应用，但建模的精度不高。采用联合仿真技术将2个专业的软件结合起来，取长补短、发挥各自的优势，提高仿真的精度。

具体实现步骤为：

①在AMESim中采用绘图模式建立系统模型，并为Simulink的控制模块构建一个图标；

②在AMESim子模型模式下為系统各个模块选择合适子模型；

③在AMESim中输入各系统参数；

④在运行模式下运行程序，将AMESim模型转化为Simulink中可调用的S函数；

⑤在Simulink中构建控制函数，在S-function模块参数设置函数名称。

4系统仿真分析

在Simulink中输入阶跃信号，设置好仿真周期和采样周期，从图1和图2可以看到飞行模型器运动平台曲线跟踪基本保持不变，图3可以看到跟踪误差较小，说明采用联合仿真技术改善了系统建模的精度，提高了系统的稳定性。

5结束语

利用AMESim/Matlab联合仿真技术，实现了飞行模拟器运动平台的仿真研究，仿真结果表明，采用联合仿真技术建立的模型仿真效果好，系统稳定无超调，拥有较好的稳定性和动态品质，为飞行模拟器的研发和改进、国防和工业现代化建设打下了良好基础。