面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法，具体为：确定驾驶舱面板布局优化模型的决策变量；根据驾驶舱面板设计要求建立布局优化模型的约束条件；在虚拟环境获取不同面板布局位置对应的飞行员操作负荷评分值，基于BP神经网络建立飞行员操作负荷评分函数；基于遗传算法实现驾驶舱面板布局优化模型的求解，确定驾驶舱面板上各控制器件的布局位置。本发明专利技术基于数字样机降低了设计研发成本，同时充分考虑了飞行员的工作负荷，对于降低飞行员操作负荷、提高飞行安全具有重要意义。意义。意义。

【技术实现步骤摘要】
面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法


[0001]本专利技术属于飞机驾驶舱布局设计领域。

技术介绍

[0002]飞机驾驶舱是飞行员的主要活动场所，是飞行控制的人机交互界面，对于保证飞机安全飞行至关重要。合理、有效的驾驶舱布局设计对于保障飞行员安全、高效、舒适地完成飞行任务具有决定性作用。驾驶舱面板布局是评估驾驶舱设计优劣的关键指标，良好的驾驶舱布局，不仅可以缩短驾驶舱设计周期，降低研制成本，而且有利于提高飞行员工作效率，降低操作疲劳，提升飞行安全。因此，面对高度集成的飞机驾驶舱，迫切需要提出一种合理的飞机驾驶舱面板布局设计方法。目前针对飞机驾驶舱布局设计的研究方法存在以下不足：
[0003](1)驾驶舱布局的设计和评估无法并行实现，设计的合理性无法及时通过飞行员进行验证分析，往往是在设计完成后通过模拟飞行试验验证设计的合理性，因此必然导致设计周期延长，设计成本增加。
[0004](2)现有对驾驶舱布局设计方法主要结合飞行程序通过对操纵路径、操作顺序的优化来对面板进行布局设计，但是未考虑飞行员在操作过程中的工作负荷，没有对操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立控制器件位置的约束条件；步骤2：基于虚拟仿真环境，对人体模型的操作负荷进行仿真，从而获取控制器件在驾驶舱面板不同位置时人体模型操作负荷评分值RULA；步骤3：将控制器件在驾驶舱面板的坐标作为输入，人体模型操作负荷评分值RULA作为输出，建立神经网络，对构建的神经网络进行训练，得到操作负荷评价函数；步骤4：根据每个控制器件的被操作频率和步骤3中的操作负荷评价函数，建立目标函数；步骤5：基于步骤1中的约束条件，采用遗传算法求解目标函数，得到每个控制器件在驾驶舱面板上的最优布局。2.根据权利要求1所述的面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法，其特征在于，所述步骤1中的控制器件位置的约束条件包括第一～三约束条件；所述第一约束条件为：所有控制器件的边界与驾驶舱面板的左右边界之间的距离大于等于预设的距离α，所有控制器件的边界与驾驶舱面板的上下边界之间的距离大于等于预设的距离b；所述第二约束条件为：各个控制器件相互之间不干涉，表达式如下所示：其中，和分别表示第p个控制器件的横坐标和纵坐标，和分别表示第p
*
个控制器的横坐标和纵坐标，p＝1,2,
…
,P,p
*
＝1,2,
…
,P,且p≠p
*
；P为控制器件的总个数；l
p
与h
p
分别为第p个控制器件的长和宽；，和分别为第p*个控制器件的长和宽；所述第三约束条件为：将与应急切断开关有关的控制器件，与应急电瓶电门有关的控制器件以及与减载电门有关的控制器件在驾驶舱面板上设置在同一高度，且基于驾驶舱面板的中轴线对称；表示交流发电机按钮的控制器件与表示变压整流器按钮的控制器件在驾驶舱面板上处于同一高度，且基于驾驶舱面板的中轴线对称；表示交流电源选择器的控制器件与表示直流电源选择器的控制器件在驾驶舱面板上处于同一高度，且基于驾驶舱面板的中轴线对称；表示地面电源按钮的控制器件与表示汇流条连接电门的控制器件在驾驶舱面板上处于同一高度，且基于驾驶舱面板的中轴线对称。3.根据权利要求1所述的面向飞行员工作负荷的驾驶舱面板布局优化方法，其特征在于，所述步骤3中的神经网络采用BP神经网络，包括输入层、隐含层和输出层，隐含层采用双曲正切S型传递函数tansig；输出层采用纯线性函数purelin；隐含层神经元总数目l的表达式如下所示：式中m
I
、m
O
分别为输入、输出层的神经元总数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆中，杨琪，罗文斌，陈维建，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：