一种飞行器仿真系统及其仿真方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器仿真系统，包括顺次连接的操纵机构、传动机构、执行机构和控制机构，还包括反馈机构，反馈机构设置在控制机构和执行机构之间。公开了一种基于上述飞行器仿真系统的仿真方法。本发明通过顺次连接的操纵机构、传动机构、执行机构和控制机构，将反馈机构设置在所述控制机构和所述执行机构之间，并通过反馈机构采集和反馈执行机构的信号，如此可实时采集并调整负载力及其变化特性力，对于飞行模拟器输出的负载力出现较大误差时，反馈机构可将误差信号反馈给控制机构，使控制机构对输出信号进行调整，从而减小飞行模拟器中的负载力误差，使得飞行模拟器实时、逼真地复现不同飞行条件下的负载特性，提高飞行模拟器的逼真度。
【专利说明】一种飞行器仿真系统及其仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行模拟器【技术领域】，特别涉及一种飞行器仿真系统及其仿真方法。【背景技术】
[0002]飞行模拟器是人在地面上进行飞行训练的实时仿真设备，飞行模拟器的逼真度直接决定飞行模拟器的飞行品质，并且影响飞行员的操纵感觉，而操纵感觉是飞行员评定飞行模拟器品质时至关重要的指标，所以如何使飞行模拟器实时地、逼真地复现不同飞行条件下的操纵感觉是非常重要的。
[0003]现有技术中，飞行模拟器包括顺次连接的操纵机构、传动机构、执行机构和控制机构，操纵机构为模拟驾驶杆和脚蹬，传动机构用于传输执行机构与操纵机构之间的力，执行机构用于施加模拟的负荷力，控制机构用于控制执行机构负荷力的大小，如此使人与飞行模拟器可以进行交互，模拟驾驶杆和脚蹬上的负载力及其变化特性，通过仿真，对驾驶杆或脚蹬施加随飞行状态参数变化的力，从而使飞行员在地面模拟训练中较真实的感受到空气动力的变化，并在这个空气动力的背景下完成各种飞行操纵。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]现有技术中飞行模拟器仿真缺少校核设备，无法对仿真的负载力及其变化特性力进行准确地采集和校验，使得飞行模拟器输出的负载力存在较大误差，并且在飞行模拟器运行当中无法快速校正或减小误差，从而使得飞行模拟器不能实时地、逼真地复现不同飞行条件的操纵负荷力，使得飞行模拟器的飞行品质大幅降低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术缺少对仿真的负载力进行采集和校验设备的问题，本发明实施例提供了一种飞行器仿真系统及其仿真方法。所述技术方案如下:
[0007]—方面，提供了一种飞行器仿真系统，包括顺次连接的操纵机构、传动机构、执行机构和控制机构，所述飞行器仿真系统还包括反馈机构，所述反馈机构设置在所述控制机构和所述执行机构之间，所述反馈机构用于采集所述传动机构和执行机构上的信号，并将所述信号反馈回所述控制机构，所述控制机构通过所述信号计算得到负荷信号并传送给所述执行机构。
[0008]进一步地，所述执行机构包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服电机与所述传动机构连接，所述伺服驱动器与所述控制机构连接，所述伺服电机用于驱动所述传动机构。
[0009]作为优选，所述飞行器仿真系统还包括电流环组件，所述电流环组件设置在所述伺服驱动器中，所述电流环组件用于实时控制所述伺服驱动器中电流大小。
[0010]进一步地，所述反馈机构包括力传感器和信号采集器，所述力传感器设置在所述传动机构与所述伺服电机之间，且所述力传感器与所述信号采集器电连接，所述信号采集器与所述控制机构连接，所述力传感器用于实时检测所述传动机构上力的大小，所述信号采集器用于实时将所述力传感器上的信号传递给所述控制机构。[0011]作为优选，所述反馈机构还包括位移传感器，所述位移传感器与所述信号采集器电连接，所述位移传感器设置在所述传动机构上，所述位移传感器用于实时采集所述传动机构上的位移信号，所述信号采集器将所述位移信号采集后传递给所述控制机构。
[0012]进一步地，所述控制机构包括飞控计算机和操纵负荷计算机，所述飞控计算机与所述操纵负荷计算机连接，所述操纵负荷计算机与所述信号采集器电连接，所述飞控计算机向所述操纵负荷计算机传递所需飞行状态参数，所述操纵负荷计算机用于输出负荷信号。
[0013]作为优选，所述飞行器仿真系统还包括线性控制器，所述线性控制器设置在所述操纵负荷计算机上，所述线性控制器根据所述信号采集器的采集信号计算负荷信号。
[0014]进一步地，所述飞行器仿真系统还包括PID控制器，所述PID控制器设置在所述操纵负荷计算机，所述PID控制器用于计算和修正所述负荷信号，所述PID控制器中设置有传递函数，所述传递函数为:
[0015]
【权利要求】
1.一种飞行器仿真系统，包括顺次连接的操纵机构、传动机构、执行机构和控制机构，其特征在于，所述飞行器仿真系统还包括反馈机构，所述反馈机构设置在所述控制机构和所述执行机构之间，所述反馈机构用于采集所述传动机构和执行机构上的信号，并将所述信号反馈回所述控制机构，所述控制机构接受所述信号后计算得到负荷信号并传送给所述执行机构。
2.根据权利要求1所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述执行机构包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服电机与所述传动机构连接，所述伺服驱动器与所述控制机构连接，所述伺服电机用于驱动所述传动机构。
3.根据权利要求2所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述飞行器仿真系统还包括电流环组件，所述电流环组件设置在所述伺服驱动器中，所述电流环组件用于实时控制所述伺服驱动器中电流大小。
4.根据权利要求2所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述反馈机构包括力传感器和信号采集器，所述力传感器设置在所述传动机构与所述伺服电机之间，且所述力传感器与所述信号采集器电连接，所述信号采集器与所述控制机构连接，所述力传感器用于实时检测所述传动机构上力的大小，所述信号采集器用于将所述力传感器上的信号实时传递给所述控制机构。
5.根据权利要求4所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述反馈机构还包括位移传感器，所述位移传感器与所述信号采集器电连接，所述位移传感器设置在所述传动机构上，所述位移传感器用于实时采集所述传动机构上的位移信号，所述信号采集器将所述位移信号采集后实时传递给所述控制机构。
6.根据权利要求4所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述控制机构包括飞控计算机和操纵负荷计算机，所述飞控计算机与所述操纵负荷计算机连接，所述操纵负荷计算机与所述信号采集器电连接，所述飞控计算机向所述操纵负荷计算机传递所需的飞行状态参数，所述操纵负荷计算机用于输出负荷信号。
7.根据权利要求6所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述飞行器仿真系统还包括线性控制器，所述线性控制器设置在所述操纵负荷计算机上，所述线性控制器根据所述信号采集器的采集信号计算所述负荷信号。
8.根据权利要求7所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述飞行器仿真系统还包括PID控制器，所述PID控制器设置在所述操纵负荷计算机上，所述PID控制器用于计算和修正所述负荷信号，所述PID控制器中设置有传递函数，所述传递函数为: G(s)= Kp(l + ^+Tds)
TiS 其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，所述传递函数用于减小所述负荷信号的偏差值。
9.根据权利要求8所述的飞行器仿真系统，其特征在于，所述飞行器仿真系统还包括多余力补偿器，所述多余力补偿器设置在所述操纵负荷计算机上，所述多余力补偿器用于消除或减小所述伺服电机上的多余力矩。
10.一种基于权利要求1-9所述的飞行器仿真系统的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括: 步骤1:向操纵机构上施加力； 步骤2:反馈机构检测并采集所述操纵机构上的力信号； 步骤3:所述反馈机构将力信号传递给控制机构，所述控制机构通过所述力信号计算得到负荷力信号； 步骤4:所述控制机构将所述负荷力信号传递给执行机构，所述执行机构将所述负荷力信号转换为负荷力，所述负荷力通过传动机构，传递给所述操纵机构，使所述施加力与所述负荷力达到平衡； 其中，反馈机构实时检测所述操纵机构上的力，若所述施加力与所述负荷力未平衡，则将所述施加力与所述负荷力的偏差值通过所述反馈机构反馈给所述控制机构，所述控制机构对所述负荷力进行修正，并重复步骤2-4，使所述施加力与所述修正的负荷力达到所要求的动态平衡范围。
【文档编号】G09B9/10GK103594006SQ201310572488
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】李宏图, 谢东来, 官巍, 乔木, 范文澜, 王健, 宋吉江, 司华伟, 姜南, 孙振宇 申请人:李宏图