一種飛行器仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種飛行器仿真系統(tǒng)，包括順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，還包括反饋機(jī)構(gòu)，反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間。本實(shí)用新型通過順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，將反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，并通過反饋機(jī)構(gòu)采集和反饋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，如此可實(shí)時(shí)采集并調(diào)整負(fù)載力及其變化特性力，對(duì)于飛行模擬器輸出的負(fù)載力出現(xiàn)較大誤差時(shí)，反饋機(jī)構(gòu)可將誤差信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)，使控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，從而減小飛行模擬器中的負(fù)載力誤差，使得飛行模擬器實(shí)時(shí)、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件下的負(fù)載特性，提高飛行模擬器的逼真度。
【專利說明】一種飛行器仿真系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行模擬器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種飛行器仿真系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]飛行模擬器是人在地面上進(jìn)行飛行訓(xùn)練的實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，飛行模擬器的逼真度直接決定飛行模擬器的飛行品質(zhì)，并且影響飛行員的操縱感覺，而操縱感覺是飛行員評(píng)定飛行模擬器品質(zhì)時(shí)至關(guān)重要的指標(biāo)，所以如何使飛行模擬器實(shí)時(shí)地、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件下的操縱感覺是非常重要的。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，飛行模擬器包括順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)為模擬駕駛桿和腳蹬，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于傳輸執(zhí)行機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)之間的力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于施加模擬的負(fù)荷力，控制機(jī)構(gòu)用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)荷力的大小，如此使人與飛行模擬器可以進(jìn)行交互，模擬駕駛桿和腳蹬上的負(fù)載力及其變化特性，通過仿真，對(duì)駕駛桿或腳蹬施加隨飛行狀態(tài)參數(shù)變化的力，從而使飛行員在地面模擬訓(xùn)練中較真實(shí)的感受到空氣動(dòng)力的變化，并在這個(gè)空氣動(dòng)力的背景下完成各種飛行操縱。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中飛行模擬器仿真缺少校核設(shè)備，無法對(duì)仿真的負(fù)載力及其變化特性力進(jìn)行準(zhǔn)確地采集和校驗(yàn)，使得飛行模擬器輸出的負(fù)載力存在較大誤差，并且在飛行模擬器運(yùn)行當(dāng)中無法快速校正或減小誤差，從而使得飛行模擬器不能實(shí)時(shí)地、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件的操縱負(fù)荷力，使得飛行模擬器的飛行品質(zhì)大幅降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)缺少對(duì)仿真的負(fù)載力進(jìn)行采集和校驗(yàn)設(shè)備的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種飛行器仿真系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:
[0007]提供了一種飛行器仿真系統(tǒng)，包括順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括反饋機(jī)構(gòu)，所述反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，所述反饋機(jī)構(gòu)用于采集所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的信號(hào)，并將所述信號(hào)反饋回所述控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)通過所述信號(hào)計(jì)算得到負(fù)荷信號(hào)并傳送給所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步地，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述伺服驅(qū)動(dòng)器與所述控制機(jī)構(gòu)連接，所述伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0009]作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括電流環(huán)組件，所述電流環(huán)組件設(shè)置在所述伺服驅(qū)動(dòng)器中，所述電流環(huán)組件用于實(shí)時(shí)控制所述伺服驅(qū)動(dòng)器中電流大小。
[0010]進(jìn)一步地，所述反饋機(jī)構(gòu)包括力傳感器和信號(hào)采集器，所述力傳感器設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述伺服電機(jī)之間，且所述力傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述信號(hào)采集器與所述控制機(jī)構(gòu)連接，所述力傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上力的大小，所述信號(hào)采集器用于實(shí)時(shí)將所述力傳感器上的信號(hào)傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)。
[0011]作為優(yōu)選，所述反饋機(jī)構(gòu)還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述位移傳感器設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述位移傳感器用于實(shí)時(shí)采集所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位移信號(hào)，所述信號(hào)采集器將所述位移信號(hào)采集后傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制機(jī)構(gòu)包括飛控計(jì)算機(jī)和操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，所述飛控計(jì)算機(jī)與所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)連接，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)與所述信號(hào)采集器電連接，所述飛控計(jì)算機(jī)向所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)傳遞所需飛行狀態(tài)參數(shù)，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)用于輸出負(fù)荷信號(hào)。
[0013]作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括線性控制器，所述線性控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上，所述線性控制器根據(jù)所述信號(hào)采集器的采集信號(hào)計(jì)算負(fù)荷信號(hào)。
[0014]進(jìn)一步地，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括PID控制器，所述PID控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，所述PID控制器用于計(jì)算和修正所述負(fù)荷信號(hào)，所述PID控制器中設(shè)置有傳遞函數(shù)，所述傳遞函數(shù)為:
[0015]G(s) = K (I + —+ TdS)

TiS
[0016]其中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)，所述傳遞函數(shù)用于減小所述負(fù)荷信號(hào)的偏差值。
[0017]作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括多余力補(bǔ)償器，所述多余力補(bǔ)償器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上，所述多余力補(bǔ)償器用于消除或減小所述伺服電機(jī)上的多余力矩。
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的飛行器仿真系統(tǒng)，通過順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，將反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，并通過反饋機(jī)構(gòu)采集和反饋所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，如此可實(shí)時(shí)采集并調(diào)整仿真的負(fù)載力及其變化特性力，對(duì)于飛行模擬器輸出的負(fù)載力出現(xiàn)較大誤差時(shí)，反饋機(jī)構(gòu)可將誤差信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)，使控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠減小飛行模擬器中的負(fù)載力誤差，使得飛行模擬器能夠?qū)崟r(shí)地、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件下的負(fù)載力特性，提高飛行模擬器的逼真度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供飛行器仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:I操縱機(jī)構(gòu)，
[0023]2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，
[0024]3執(zhí)行機(jī)構(gòu)，
[0025]31伺服驅(qū)動(dòng)器，
[0026]32伺服電機(jī)，
[0027]4反饋機(jī)構(gòu)，
[0028]41力傳感器，
[0029]42信號(hào)采集器，
[0030]43位移傳感器，
[0031]5控制機(jī)構(gòu)，
[0032]51飛控計(jì)算機(jī)，
[0033]52以太網(wǎng)，
[0034]53操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]實(shí)施例一
[0037]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種飛行器仿真系統(tǒng)，包括順次連接的操縱機(jī)構(gòu)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)3和控制機(jī)構(gòu)5，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括反饋機(jī)構(gòu)4，所述反饋機(jī)構(gòu)4設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)5和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)3之間，所述反饋機(jī)構(gòu)4用于采集所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3上的信號(hào)，并將所述信號(hào)反饋回所述控制機(jī)構(gòu)5，所述控制機(jī)構(gòu)5通過所述信號(hào)計(jì)算得到負(fù)荷信號(hào)并傳送給所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)3。
[0038]其中，控制機(jī)構(gòu)5內(nèi)的桿力仿真模型程序根據(jù)飛行狀態(tài)參數(shù)和飛行員向操縱機(jī)構(gòu)I的施加力，進(jìn)行計(jì)算并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)3輸送負(fù)荷信號(hào)，飛行狀態(tài)參數(shù)包括模擬此時(shí)的高度和飛行速度等，執(zhí)行機(jī)構(gòu)3將負(fù)荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷力，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2作用在操縱機(jī)構(gòu)I上，如此使飛行員的施加力與負(fù)荷力相互作用，使飛行員在地面模擬訓(xùn)練中較真實(shí)的感受到空氣動(dòng)力的變化，并在這個(gè)空氣動(dòng)力的背景下完成各種飛行操縱。本實(shí)用新型設(shè)置有反饋機(jī)構(gòu)4，反饋機(jī)構(gòu)4通過采集在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上施加力與負(fù)荷力之間的偏差信號(hào)，并將偏差信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)5，控制機(jī)構(gòu)5根據(jù)偏差信號(hào)與飛行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算處理，將新的負(fù)荷信號(hào)輸出，從而調(diào)整偏差信號(hào)大小，使得控制機(jī)構(gòu)5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2和操縱機(jī)構(gòu)I通過反饋機(jī)構(gòu)4形成閉環(huán)系統(tǒng)，使本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)采集并調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)3上力的大小，并通過反饋機(jī)構(gòu)4將施加力與負(fù)荷力之間的偏差調(diào)整在所要求的范圍內(nèi)，保證負(fù)荷力的準(zhǔn)確度，從而能夠增加飛行模擬器的逼真度。
[0039]本實(shí)用新型實(shí)施例通過順次連接的操縱機(jī)構(gòu)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)3和控制機(jī)構(gòu)5，將反饋機(jī)構(gòu)4設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)5和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)3之間，并通過反饋機(jī)構(gòu)4采集和反饋所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的信號(hào)，如此可實(shí)時(shí)采集仿真的負(fù)載力及其變化特性力，對(duì)于飛行模擬器輸出的負(fù)載力出現(xiàn)較大誤差時(shí)，反饋機(jī)構(gòu)4可將誤差信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)5，使控制機(jī)構(gòu)5對(duì)輸出信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠減小飛行模擬器中的負(fù)載力誤差，使得飛行模擬器能夠?qū)崟r(shí)地、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件下負(fù)載特性，提高飛行模擬器的逼真度。
[0040]如圖1所示，進(jìn)一步地，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)3包括伺服驅(qū)動(dòng)器31和伺服電機(jī)32，所述伺服電機(jī)32與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2連接，所述伺服驅(qū)動(dòng)器31與所述控制機(jī)構(gòu)5連接，所述伺服電機(jī)32用于驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，伺服驅(qū)動(dòng)器31用于保證伺服電機(jī)32較高的定位精度和良好的快速響應(yīng)特性。
[0041]如圖1所示，作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括電流環(huán)組件，所述電流環(huán)組件設(shè)置在所述伺服驅(qū)動(dòng)器31中，所述電流環(huán)組件用于實(shí)時(shí)控制所述伺服驅(qū)動(dòng)器31中電流大小。
[0042]其中，當(dāng)伺服電機(jī)32全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，如果沒有限流環(huán)節(jié)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；當(dāng)發(fā)生故障或機(jī)械卡死時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)堵轉(zhuǎn)，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護(hù)電路，伺服電機(jī)32在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)就會(huì)跳閘，給模擬工作帶來不便。為了解決伺服電機(jī)32在啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大問題，在伺服驅(qū)動(dòng)器31中安裝電流環(huán)組件，通過電流環(huán)組件中負(fù)反饋來控制電流的大小，使電流不超過允許值。如此能夠充分利用伺服電機(jī)32的允許過載能力，在過渡過程中，電流一直保持為最大值，使系統(tǒng)能盡可能大的快速啟動(dòng)或停止，獲得快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而使系統(tǒng)又快又穩(wěn)的運(yùn)行。
[0043]如圖1所示，進(jìn)一步地，所述反饋機(jī)構(gòu)4包括力傳感器41和信號(hào)采集器42，所述力傳感器41設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2與所述伺服電機(jī)32之間，且所述力傳感器41與所述信號(hào)采集器42電連接，所述信號(hào)采集器42與所述控制機(jī)構(gòu)5連接，所述力傳感器41用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上力的大小，所述信號(hào)采集器42用于將所述力傳感器41上的信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)5。
[0044]其中，力傳感器41能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)施加力和負(fù)荷力的大小，并可以檢測(cè)信號(hào)理論負(fù)荷力與實(shí)際輸出負(fù)荷力的偏差值，采集模塊將力傳感器41中檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸給控制機(jī)構(gòu)5，由控制機(jī)構(gòu)5重新計(jì)算調(diào)整，輸出新的負(fù)荷信號(hào)，從而增加輸出負(fù)荷力的準(zhǔn)確度，使本實(shí)用新型模擬度更高。
[0045]如圖1所示，作為優(yōu)選，所述反饋機(jī)構(gòu)4還包括位移傳感器43，所述位移傳感器43與所述信號(hào)采集器42電連接，所述位移傳感器43設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上，所述位移傳感器43用于實(shí)時(shí)采集所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的位移信號(hào)，所述信號(hào)采集器42將所述位移信號(hào)采集后傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)5。
[0046]其中，位移傳感器43能夠檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上的位移量，如此可實(shí)時(shí)檢測(cè)伺服電機(jī)32的運(yùn)行狀態(tài)以及伺服電機(jī)32的輸出力矩，并且能通過采集模塊將位移量反饋給控制機(jī)構(gòu)5，由控制機(jī)構(gòu)5實(shí)時(shí)控制伺服電機(jī)32的輸出力矩。
[0047]如圖1所示，進(jìn)一步地，所述控制機(jī)構(gòu)5包括飛控計(jì)算機(jī)51和操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53，所述飛控計(jì)算機(jī)51與所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53連接，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53與所述信號(hào)采集器42電連接，所述飛控計(jì)算機(jī)51向所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53傳遞所需飛行狀態(tài)參數(shù)，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53用于輸出負(fù)荷信號(hào)。
[0048]其中，模擬飛行高度、模擬飛行速度以及特定飛行狀態(tài)都是由飛控計(jì)算機(jī)51完成，飛控計(jì)算機(jī)51將這些飛行狀態(tài)參數(shù)通過以太網(wǎng)52傳輸給操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53，操作負(fù)荷計(jì)算機(jī)將這些飛行狀態(tài)參數(shù)、力信號(hào)和位移信號(hào)經(jīng)過整理和計(jì)算產(chǎn)生負(fù)荷信號(hào)，并將負(fù)荷信號(hào)傳輸給信號(hào)米集器42,由信號(hào)米集器42傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器31。
[0049]如圖1所示，作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括線性控制器，所述線性控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53上，所述線性控制器根據(jù)所述信號(hào)采集器的采集信號(hào)計(jì)算負(fù)荷信號(hào)。
[0050]其中，線性控制器能夠使控制機(jī)構(gòu)5中所輸出的負(fù)荷力維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，來滿足飛行模擬器的模擬要求。根據(jù)線性模擬器的控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的力信號(hào)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使力信號(hào)的實(shí)際值與飛控計(jì)算機(jī)51中的預(yù)定值一致。[0051 ] 作為優(yōu)選，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括PID控制器，所述PID控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53，所述PID控制器用于計(jì)算和修正所述負(fù)荷信號(hào)，所述PID控制器中設(shè)置有傳遞函數(shù)，所述傳遞函數(shù)為:
[0052](Jis)= K p(l +TdS)
[0053]其中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)，所述傳遞函數(shù)用于調(diào)節(jié)偏差信號(hào)，比例系數(shù)由本實(shí)用新型中傳動(dòng)比、負(fù)荷力大小以及伺服電機(jī)32的扭矩值確定；積分時(shí)間常數(shù)根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)確定；微分時(shí)間常數(shù)根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)誤差確定。比例環(huán)節(jié)可成比例的放大控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53能產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。積分環(huán)節(jié)的作用是消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。微分環(huán)節(jié)的作用能反映偏差信號(hào)的變化規(guī)律，并能在偏差信號(hào)失控之前，在系統(tǒng)中加入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而使計(jì)算出的負(fù)荷力更加精確，消除或減小偏差值，減少系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并能提聞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0054]如圖1所示，進(jìn)一步地，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括多余力補(bǔ)償器，所述多余力補(bǔ)償器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)53上，所述多余力補(bǔ)償器用于消除或減小所述伺服電機(jī)32上的多余力矩。
[0055]其中，由于機(jī)構(gòu)中存在慣性，當(dāng)伺服電機(jī)32中的輸入力矩變?yōu)镺時(shí)，伺服電機(jī)32會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生小的位移量，小位移量由位移傳感器43采集，并通過信號(hào)采集器42傳輸給操作負(fù)荷計(jì)算機(jī)，則計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)此位移信號(hào)，輸出新的負(fù)荷信號(hào)，使得本該停止的伺服電機(jī)32又轉(zhuǎn)動(dòng)起來，如此會(huì)導(dǎo)致整體失控，因此需要設(shè)置多余力補(bǔ)償器來消減多余力矩，使系統(tǒng)的控制性能和加載精度提高。
[0056]實(shí)施例二
[0057]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種飛行器仿真系統(tǒng)的仿真方法，所述仿真方法包括:
[0058]步驟1:向操縱機(jī)構(gòu)上施加力；
[0059]步驟2:反饋機(jī)構(gòu)檢測(cè)并采集所述操縱機(jī)構(gòu)上的力信號(hào)；
[0060]步驟3:所述反饋機(jī)構(gòu)將力信號(hào)傳遞給控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)通過所述力信號(hào)計(jì)算得到負(fù)荷力信號(hào)；
[0061]步驟4:所述控制機(jī)構(gòu)將所述負(fù)荷力信號(hào)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)將所述負(fù)荷力信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷力，所述負(fù)荷力通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳遞給所述操縱機(jī)構(gòu)，使所述施加力與所述負(fù)荷力達(dá)到平衡；
[0062]其中，反饋機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)檢測(cè)所述操縱機(jī)構(gòu)上的力，若所述施加力與所述負(fù)荷力未平衡，則將所述施加力與所述負(fù)荷力的偏差值通過所述反饋機(jī)構(gòu)反饋給所述控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)對(duì)所述負(fù)荷力進(jìn)行修正，并重復(fù)步驟2-4，使所述施加力與所述修正的負(fù)荷力達(dá)到所要求的動(dòng)態(tài)平衡范圍。本實(shí)用新型中操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)順次連接，反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述伺服驅(qū)動(dòng)器與所述反饋機(jī)構(gòu)連接，反饋機(jī)構(gòu)包括力傳感器、位移傳感器和信號(hào)采集器，所述力傳感器設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述伺服電機(jī)之間，且所述力傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述信號(hào)采集器與所述控制機(jī)構(gòu)連接，所述位移傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述位移傳感器設(shè)置在所述伺服電機(jī)上，力傳感器和位移傳感器分別實(shí)時(shí)檢測(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的力信號(hào)、伺服電機(jī)上的位移信號(hào)，并將力信號(hào)和位移信號(hào)反饋給信號(hào)采集器，由信號(hào)采集器將力信號(hào)和位移信號(hào)傳遞給控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)包括飛控計(jì)算機(jī)和操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，所述飛控計(jì)算機(jī)與所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)連接，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)與所述信號(hào)采集器電連接，模擬飛行高度、模擬飛行速度以及特定飛行狀態(tài)由飛控計(jì)算機(jī)完成，飛控計(jì)算機(jī)將這些飛行狀態(tài)參數(shù)通過以太網(wǎng)傳輸給操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，操作負(fù)荷計(jì)算機(jī)將這些飛行狀態(tài)參數(shù)、力信號(hào)和位移信號(hào)經(jīng)過整理和計(jì)算產(chǎn)生負(fù)荷信號(hào)，并將負(fù)荷信號(hào)傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，伺服電機(jī)將負(fù)荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)荷力矩，負(fù)荷力矩通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給操縱機(jī)構(gòu)，使作用在操縱機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷力與飛行員施加在操縱機(jī)構(gòu)上的施加力達(dá)到平衡，若負(fù)荷力與施加力未達(dá)到平衡，力傳感器會(huì)將負(fù)荷力與施加力之間的偏差值，通過信號(hào)采集模器傳遞給操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，本實(shí)用新型中還包括PID控制器，所述PID控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上，將偏差信號(hào)通過PID控制器進(jìn)行計(jì)算和修正，得到更為準(zhǔn)確的負(fù)荷力信號(hào)，由操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)重新進(jìn)行傳輸，若仍出現(xiàn)偏差，則重復(fù)上述步驟，使所述施加力與所述修正的負(fù)荷力達(dá)到所要求的平衡范圍，并且本實(shí)用新型還包括有傳遞函數(shù)，將傳遞函數(shù)設(shè)置在PID控制器中，通過此傳遞函數(shù)可消除或減小偏差值，減少系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使修正后的負(fù)荷力更為精確。
[0063]本實(shí)用新型實(shí)施例通過上述步驟，采集和反饋所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，如此可實(shí)時(shí)采集和調(diào)整仿真的負(fù)載力及其變化特性力，對(duì)于飛行模擬器輸出的負(fù)載力出現(xiàn)較大誤差時(shí)，反饋環(huán)節(jié)可將誤差信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)，使控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠減小飛行模擬器中的負(fù)載力誤差，使得飛行模擬器能夠?qū)崟r(shí)地、逼真地復(fù)現(xiàn)不同飛行條件負(fù)載特性，提高飛行模擬器的逼真度。
[0064]本實(shí)用新型系統(tǒng)響應(yīng)速度快，仿真精度高，可以實(shí)時(shí)再現(xiàn)飛機(jī)在不同速度、高度下的負(fù)荷力，能夠滿足飛行模擬器中的仿真需求。
[0065]上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0066]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛行器仿真系統(tǒng)，包括順次連接的操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括反饋機(jī)構(gòu)，所述反饋機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述控制機(jī)構(gòu)和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述伺服驅(qū)動(dòng)器與所述控制機(jī)構(gòu)連接，所述伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括電流環(huán)組件，所述電流環(huán)組件設(shè)置在所述伺服驅(qū)動(dòng)器中，所述電流環(huán)組件用于實(shí)時(shí)控制所述伺服驅(qū)動(dòng)器中電流大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋機(jī)構(gòu)包括力傳感器和信號(hào)采集器，所述力傳感器設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述伺服電機(jī)之間，且所述力傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述信號(hào)采集器與所述控制機(jī)構(gòu)連接，所述力傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上力的大小，所述信號(hào)采集器用于將所述力傳感器上的信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋機(jī)構(gòu)還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述信號(hào)采集器電連接，所述位移傳感器設(shè)置在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述位移傳感器用于實(shí)時(shí)采集所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位移信號(hào)，所述信號(hào)采集器將所述位移信號(hào)采集后實(shí)時(shí)傳遞給所述控制機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)包括飛控計(jì)算機(jī)和操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)，所述飛控計(jì)算機(jī)與所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)連接，所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)與所述信號(hào)采集器電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括線性控制器，所述線性控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括PID控制器，所述PID控制器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飛行器仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器仿真系統(tǒng)還包括多余力補(bǔ)償器，所述多余力補(bǔ)償器設(shè)置在所述操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)上。
【文檔編號(hào)】G09B9/28GK204087555SQ201320723985
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】李宏圖, 謝東來, 官巍, 范文瀾, 王健, 宋吉江, 王立國(guó), 陳曦, 趙廣興, 劉祥彬, 馬澤威, 孫振宇, 周增波 申請(qǐng)人:李宏圖