Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad jafar Sadigh,Mehdi Keshmiri
محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد مشاور) مهدی کشمیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Soltani gerdefaramarzi
محسن سلطانی گردفرامرزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Design, Manufacturing and Control of a Haptic Display System with Application in Control Loading System of Flight Simulators
: Control loading system of a flight simulator is one of the applications that haptic devices can be used to simulate flight dynamics models as a virtual environment and apply the calculated forces on pilot’s hand. Control loading system gets the pilot commands and reports them to the flight dynamic model and then applies the desired force that is calculated by the model on pilot’s hand to impose a good sense of the force that is applied in a real case.In this project, the subject of design and manufacturing of a haptic display system with application in control loading system of flight simulators is investigated. First the airplane control system is briefly studied to find out what kind of forces a control loading system should be able to apply. Then different mechanisms that are used for this purpose are studied. investigating their ability and their advantages and deficiencies the electrical mechanism is selected for continuation of the project. Then a1Dof mechanism is simulated to study the effect of design parameters on performance of the control system. According to The simulations' results, we can conclude that increasing the transfer ratio and the inertia, will slow down the system response. Then to meet the desired goals, a 2Dof electrical mechanism is designed as the control loading system. This mechanism works based on controlled resistance of an electrical motor that opposes the rotation of the stick and is designed for the first time. Three methods are implemented to analyze the nonlinear kinematics of mechanism and after verification of the methods, the model developed for the mechanism in simmechanics environment is selected as the reference model for further analysis. However, since the model is slow for kinematics and dynamics analysis to be used real time, in control loop of system, neural network models are used to estimate the response of simmechanics model in kinematics and dynamics analysis. So in the control loop of system, neural network models are used to estimate the response of simmechanics model in kinematics and dynamics analysis. First kinematics and dynamics of mechanism is simulated. A large number of data sets are derived and used to train the networks. A NARMA-L2 neural network controller is trained to close the control loop of the system. This controller is used as a human model in the closed loop system.The simulation results showed an appropriate performance of the system loop. At last the overall mechanism is manufactured. AC servo motors are used to apply the braking force and ball-screw is used to transfer the force. The software interface is developed in labview and the connection between the drivers and computer is established using advantech data acquisition cards. Key Words: Haptic Device, Control Loading, Flight Simulator, Neural Network.
سیستم های کنترل لودینگ فرامین خلبان را دریافت کرده و به نرم افزار دینامیک پرواز گزارش می دهند و سپس نیروی محاسبه شده توسط این نرم افزار را روی دست خلبان اعمال می کنند تا درک صحیحی از میزان نیرویی که هنگام پرواز باید اعمال کند، داشته باشد. در این پایان نامه موضوع طراحی و ساخت یک سیستم نمایش لمسی با کاربرد ویژه در سیستم کنترل لودینگ شبیه ساز پرواز دنبال شده است. ابتدا با بررسی سیستم کنترل هواپیما، وظایف سیستم کنترل لودینگ بیان شده است. سپس با بررسی مکانیزم های مختلفی که در دنیا برای سیستم های کنترل لودینگ استفاده شده است، سه طرح کلی برای این مکانیزم منظور شده و با بررسی مزایا و معایب هر کدام از آن ها، طرح مکانیزم الکتریکی انتخاب شده است. در ابتدا برای بررسی تاثیر پارامترهای طراحی بر عمل کرد این سیستم، مکانیزم یک درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که هر چه ضریب تبدیل و لختی مکانیزم بیشتر باشد، سیستم کندتر عمل خواهد کرد. در ادامه یک مکانیزم دو درجه آزادی الکتریکی برای سیستم کنترل لودینگ طراحی و ارائه شده است. این مکانیزم که بر اساس مقاومت کنترل شده ی یک موتور الکتریکی در مقابل حرکت کار می کند، برای اولین بار در دنیا طراحی شده است. سینماتیک این مکانیزم که کاملا غیر خطی است، به سه روش تحلیل شده و پس از انطباق نتایج این شبیه سازی ها و اطمینان از درستی مدل مکانیزم در محیط Simmechanics، از این مدل برای تحلیل دینامیکی و دیگر تحلیل های سیستم استفاده شده است. با توجه به زمان بری شبیه سازی سینماتیکی و دینامیکی سیستم با این مدل از مکانیزم، استفاده از آن در کارهای عملی به صورت بهنگام میسر نیست. بلکه در کاربردهای عملی به جای مدل مکانیزم در محیط Simmechanics، از مدل های شبکه عصبی از مکانیزم استفاده شده است. برای این منظور ابتدا به صورت نابهنگام داده های تحلیل های سینماتیکی و دینامیکی مکانیزم از مدل مکانیزم در محیط Simmechanics استخراج شده و سپس شبکه های عصبی آموزش داده شده اند که با سرعت بسیار بالاتر می توان در شبیه سازی های سیستم برای تحلیل های سینماتیک مستقیم و دینامیک معکوس مکانیزم از آن ها استفاده کرد. برای بستن حلقه ی کنترلی سیستم، یک کنترل کننده شبکه عصبی NARMA-L2 برای کار با سیستم آموزش داده شده و از آن به عنوان بلوک انسان استفاده شده است. در نهایت مکانیزم کامل ساخته شده است. در این مکانیزم از سروو موتورهای AC برای اعمال نیرو و از بال اسکرو برای انتقال و تبدیل نیرو استفاده شده است. برنامه های کنترلی مورد نیاز سیستم به صورت عملی در نرم افزار Labview نوشته شده و ارتباط بین این نرم افزار با درایو موتورها بواسطه ی کارت های جمع آوری داده ی Advantech انجام شده است. کلمات کلیدی نمایش لمسی، کنترل لودینگ، شبیه ساز پرواز، شبکه عصبی، تحلیل سینماتیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی