计算机建模与仿真技术,经过多年的发展形成了许多理论和方法,广泛应用于国内外各工程领域中,发挥出巨大的经济效益。以计算机数学模型来部分代替,甚至完全取代物理模型系统,进行仿真,可以大大地提高工作效率,缩短研制周期,节约经费。 得益于仿真技术的逐渐成熟和计算流体力学的发展,国外在上世纪70年代末开展了弹射救生系统的仿真技术研究,取得显著的研究成果。国内弹射救生技术近年来发展迅速,但是该领域的仿真研究发展较慢,为提高我国弹射救生产品的质量、降低成本、增强产品的竞争力,弹射救生系统的研制工作对仿真技术应用需求越来越迫切。 本文以主流的第三代弹射救生系统为仿真对象,按照现代仿真技术的要求,利用MATLAB和SIMULINK工具初步实现了人椅系统的六自由度仿真。主要内容有: a) 分析和研究了连续时间动态系统仿真的基本理论和建模方法。对仿真算法、变步长算法的误差控制和动态系统稳定性进行了探讨。 b) 对弹射救生技术进行了全面系统的研究,分析了弹射座椅各子系统的功能及相互关系,建立了弹射座椅各子系统数学模型以及人椅系统的动力学模型;建立大气环境及重力模型。 c)在C++/DSSL、MATLAB/SIMULINK、VisSIM等动态系统仿真工具中选择了MATLAB/SIMULINK为仿真工具。SIMULINK功能完备,操作简单。其仿真程序,按照模块化建模思想构建,信号流向清晰明了。同时提供了RTW工具和S-函数接口,可将方框图模型转化C或Ada代码用于HIL仿真和嵌入式处理器中,或将已有的C代码程序转化成SIMULINK功能模块。这极大地提高了SIMULINK模型的重用性、扩展性和可移植性。 d) 实现了二维图形动态显示的人椅系统运动仿真,并通过人椅系统仿真模型进行了飞行仿真实验,给出了各飞行状态下的仿真结果,通过仿真结果的对照分析验证了本文所采用和建立的数学模型、仿真模型的正确性和有效性。