一种数字化虚拟铁鸟试验台构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于构建数字化虚拟铁鸟试验台的方法。
【背景技术】
[0002]铁鸟试验是飞机型号研制过程中重要的验证环节，承担着飞机系统级研发和验证、飞机多系统综合验证，以及飞控系统、液压系统和起落架系统的适航验证等试验任务，为试飞安全、试飞故障排查、后续型号改进等提供重要保障。目前，飞机的研制已经上升至系统工程级别，涉及到机械、电气、自动控制、液压、气动等多学科领域。传统的铁鸟试验台设计耗时、耗力，要在飞机的整个研制周期与后续机型的改进设计中实现性能、成本、和研发周期三方面的最佳统一已显得捉襟见肘。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，其维护方便，可节约铁鸟试验台建设成本、缩短建设周期。
[0004]本发明以数字化综合仿真平台与三维实时动画平台相结合取代传统铁鸟试验台。数字化综合仿真平台是以LMS Imagine.Lab AMESim软件为核心，在该软件中建立铁鸟台所涉及的机械、液压、电气、自动控制等部件的1D模型，以及与飞机操纵面转动相关机械部件的3D模型。通过模拟量数据通讯板卡实现1D模型与系统试验器、飞行控制计算机的信息交互。在三维实时动画运行平台中建立铁鸟台所涉及的实物部件的虚拟模型，通过实时数字量通讯板卡接收数字化综合仿真平台3D模型的运动指令信息。
[0005]本发明的具体步骤如下:
步骤一、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立机械、液压、电气控制部分模型，包括油源、液压、平尾舵机、副翼舵机、方向舵舵机、内侧前襟驱动机构、外侧前襟驱动机构等1D模型；
步骤二、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立三维可视化运动部分模型，包括铁鸟台架、操纵面、舵机、襟翼驱动机构、传动机构、支座、轴承等3D模型。
[0006]步骤三、进行机械、液压、电气控制部分模型与三维可视化运动部分模型的联调；联调后的机械、液压、电气控制部分模型和三维可视化运动部分模型与目前应用成熟的Matlab飞机方程、飞控系统飞行仿真软件共同组成数字化仿真平台的软件部分；
步骤四、机械、液压、电气控制部分模型、Matlab飞机方程通过模拟量数据通讯板卡，与系统试验器、飞行仿真计算机、地面维护与检测设备进行信息交互(包括仿真舵机、驱动机构的各路反馈信号与监控信号)；
步骤五、三维可视化运动部分模型通过实时数字量通讯板卡与三维实时动画运行平台、数据采集与监控系统进行数据传输；
步骤六、在三维实时动画运行平台中建立虚拟模型，包括虚拟铁鸟台架、虚拟操纵面、虚拟舵机、虚拟襟翼驱动机构、虚拟传动机构、虚拟支座、虚拟轴承模型。虚拟模型通过实时网络接收3D模型相对运动信号。
[0007]步骤七、Matlab飞机方程模拟飞机飞行并解算相关数据，飞控系统飞行仿真软件实时显示仿真参数，机械、液压、电气控制部分模型和三维可视化运动部分模型根据飞行控制计算机指令进行数字化仿真，三维实时动画运行平台根据三维可视化运动部分模型产生的相对运动信号进行实时虚拟演示。
[0008]本发明的效果主要有:
a)能够实现数字化仿真与虚拟动画相结合取代传统铁鸟台，极大的节约铁鸟试验台建设成本、缩短建设周期；
b)能够避免传统铁鸟台因后续机型改进的需求带来铁鸟台架实物上的变动，具有极强的可塑性、易维护性。
【附图说明】
[0009]图1是数字化虚拟铁鸟试验台构建图。
[0010]图中101.机械、液压、电气控制部分模型、102.三维可视化运动部分模型、103.Matlab飞机方程、104.飞控系统飞行仿真软件、105.模拟量数据通讯板卡、106.实时数字量通讯板卡、107.三维实时动画运行平台、108.系统试验器、109.飞行仿真计算机、110.地面维护与检测设备、111.数据采集与监控系统。
【具体实施方式】
[0011]下面结合图1详细阐明本发明。
[0012]步骤一、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立机械、液压、电气控制部分模型
(101)，包括油源、液压、平尾舵机、副翼舵机、方向舵舵机、内侧前襟驱动机构、外侧前襟驱动机构等1D模型；
步骤二、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立三维可视化运动部分模型(102)，包括铁鸟台架、操纵面、舵机、襟翼驱动机构、传动机构、支座、轴承等3D模型。
[0013]步骤三、进行机械、液压、电气控制部分模型(101)与三维可视化运动部分模型
(102)的联调；联调后的机械、液压、电气控制部分模型(101)和三维可视化运动部分模型(102)与目前应用成熟的Matlab飞机方程(103)、飞控系统飞行仿真软件(104)共同组成数字化仿真平台的软件部分；
步骤四、机械、液压、电气控制部分模型(101)、Matlab飞机方程(103)通过模拟量数据通讯板卡(105)，与系统试验器(108)、飞行仿真计算机(109)、地面维护与检测设备(110)进行信息交互(包括仿真舵机、驱动机构的各路反馈信号与监控信号)；模拟量数据通讯板卡(105)与系统试验器(108)信息交互，系统试验器(108)与飞行仿真计算机(109)信息交互，飞行仿真计算机(109)与地面维护与检测设备(110)进行信息交互。
[0014]步骤五、三维可视化运动部分模型(102)通过实时数字量通讯板卡(106)与三维实时动画运行平台(107)、数据采集与监控系统(111)进行数据传输；
步骤六、在三维实时动画运行平台(107)中建立虚拟模型，包括虚拟铁鸟台架、虚拟操纵面、虚拟舵机、虚拟襟翼驱动机构、虚拟传动机构、虚拟支座、虚拟轴承模型。虚拟模型通过实时网络接收3D模型(即三维可视化运动部分模型(102))相对运动信号。
[0015]步骤七、Matlab飞机方程(103)模拟飞机飞行并解算相关数据，飞控系统飞行仿真软件(104)实时显示仿真参数，机械、液压、电气控制部分模型(101)和三维可视化运动部分模型(102)根据飞行控制计算机指令进行数字化仿真，三维实时动画运行平台(107)根据三维可视化运动部分模型(102)产生的相对运动信号进行实时虚拟演示。
【主权项】
1.一种数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，其特征在于: 步骤一、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立机械、液压、电气控制部分模型(101); 步骤二、在LMS Imagine.Lab AMESim软件中建立三维可视化运动部分模型(102); 步骤三、进行机械、液压、电气控制部分模型(101)与三维可视化运动部分模型(102)的联调；联调后的机械、液压、电气控制部分模型(101)和三维可视化运动部分模型(102)与Matlab飞机方程(103)、飞控系统飞行仿真软件(104)共同组成数字化仿真平台的软件部分； 步骤四、机械、液压、电气控制部分模型(101)、Matlab飞机方程(103)通过模拟量数据通讯板卡(105)，与系统试验器(108)、飞行仿真计算机(109)、地面维护与检测设备(110)进行信息交互； 步骤五、三维可视化运动部分模型(102)通过实时数字量通讯板卡(106)与三维实时动画运行平台(107)、数据采集与监控系统(111)进行数据传输； 步骤六、在三维实时动画运行平台(107)中建立虚拟模型； 步骤七、Matlab飞机方程(103)模拟飞机飞行并解算相关数据，飞控系统飞行仿真软件(104)实时显示仿真参数，机械、液压、电气控制部分模型(101)和三维可视化运动部分模型(102)根据飞行控制计算机指令进行数字化仿真，三维实时动画运行平台(107)根据三维可视化运动部分模型(102)产生的相对运动信号进行实时虚拟演示。2.根据权利要求1所述的数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，其特征在于:机械、液压、电气控制部分模型(101)包括以下1D模型:油源、液压模型、平尾舵机模型、副翼舵机模型、方向舵舵机模型、内侧前襟驱动机构模型、外侧前襟驱动机构模型。3.根据权利要求1所述的数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，其特征在于:三维可视化运动部分模型(102)包括以下3D模型:铁鸟台架三维模型、操纵面三维模型、舵机三维模型、襟翼驱动机构三维模型、传动机构三维模型、支座三维模型、轴承三维模型。4.根据权利要求1所述的数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，其特征在于:三维实时动画运行平台(107)中建立的虚拟模型包括虚拟铁鸟台架、虚拟操纵面、虚拟舵机、虚拟襟翼驱动机构、虚拟传动机构、虚拟支座、虚拟轴承模型。
【专利摘要】本发明提供了一种数字化虚拟铁鸟试验台构建方法，以LMS？Imagine.Lab？AMESim软件为核心，在该软件中建立铁鸟台所涉及的机械、液压、电气、自动控制等部件的1D模型，以及与飞机操纵面转动相关机械部件的3D模型。通过模拟量数据通讯板卡实现1D模型与系统试验器、飞行控制计算机的信息交互。在三维实时动画运行平台中建立铁鸟台所涉及的实物部件的虚拟模型，通过实时数字量通讯板卡接收数字化综合仿真平台3D模型的运动指令信息。本发明能够实现数字化仿真与虚拟动画相结合取代传统铁鸟台，极大的节约铁鸟试验台建设成本、缩短建设周期。
【IPC分类】G06F17/50, G05B17/02
【公开号】CN105278347
【申请号】CN201510789123
【发明人】谭磊, 树秀志, 胡海英, 陈林, 黄祖丹, 梁琼花, 许志林, 张亚雄, 殷晓华, 张梅梅, 张弛, 江涛, 张翔, 徐燕, 王晓坤, 富洪, 肖坤, 项国辉, 刘鹏
【申请人】江西洪都航空工业集团有限责任公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月17日