面向民机驾驶舱人机工效设计的布局优化研究

【摘要】：民机驾驶舱的人机工效设计是保证飞行员安全、舒适、高效飞行的重要手段，驾驶舱布局优化可以保证人机工效的最优化，无疑具有重要的意义。本文主要内容如下： 基于逆推思想，提出了准则体系建立流程。从民机驾驶舱功能出发，确定了实现其功能的对应设备，并归纳了设备的工效性要求；结合民机驾驶舱设计案例、民机操作过程、民航事故以及适航标准等方面的研究分析，确定了驾驶舱工效设计的影响因素，在此基础上建立了驾驶舱工效设计准则体系。 在民机驾驶舱人机工效设计准则体系基础上，归纳出了驾驶舱布局总规则。研究了显示器与操纵器的布置准则、视觉显示器的布置准则、操纵器的布置准则、控制台布置准则和仪表面板布置准则等，通过研究分析，对驾驶舱布局设计的一系列原则进行了归纳总结。 提出了利用遗传算法进行民机驾驶舱布局优化的方法。解决了布局原则的量化问题，将布局原则量化成元件重要性权值。采用了面向对象的实数编码方法对布局元件进行编码，建立了基于匹配度的驾驶舱布局数学模型。利用遗传算法对布局优化模型进行求解。采用了最优保存的策略，避免选择过程中因数量上的优势而出现早熟现象；采用自适应遗传算法计算交叉率和变异率，以保持群体多样性的同时保证遗传算法的收敛性。 对某型飞机驾驶舱进行布局优化，得到了布局优化结果。对优化结果进行分析验证，结果表明遗传算法适合布局优化计算，优化结果满足驾驶舱布局准则的要求。