本发明专利技术涉及一种控制飞行模拟器运动的方法，包括由坐在飞行员座位上所感知的线性和角加速度，并且包括通过所述加速度进行的横向位置ｙ和滚转角φ的数学变换，其中该数学变换与以下至少一个校正一起使用：将由ｙ位置去除引起的比力误差前馈到滚转角变换函数中；分解飞行员位置处的比力并附加互补滤波器，以再现飞行员座位上由横向加速度引起的合适侧力；将飞行器和飞行模拟器内的飞行员位置链接到基于运动的质心的数学变换。
Method for controlling flight simulator movement and flight simulator for realizing the method
The invention relates to a method of controlling the flight simulator motion, including the perception by sitting in the pilot seat of linear and angular acceleration, and includes the lateral position of the Y through the acceleration and roll angle of mathematical transformation, the mathematical transformation and at least one of the following: y will use correction to remove position the more error caused by the roll angle to the forward transform function; decomposition pilot position more and additional complementary filter, the right side to reproduce the pilot's seat caused by the lateral acceleration force; the aircraft and flight simulator pilot position within the linker to mathematical transform motion based on centroid.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及飞行模拟器以及用于控制飞行模拟器的方法。
技术介绍
飞行模拟器运动系统，或者简称为飞行模拟器，设有6个自由度的运动系统。飞行模拟器通过角加速度和(线性)比力的过滤提供机动操纵的运动提示保真度。这些信号对于飞行员的知觉很重要，因此飞行模拟器的运动应该与真实飞行器的运动相一致。在现有技术中可以找到以下用于控制飞行模拟器的算法。 质心变换 因为目的是模拟飞行员所感知的运动，所以飞行模拟器假想地位于带有相应飞行员的参考点P的飞行器内(图4)。 以下的逻辑(图8)常见于文献中(参见Russell V.Parrish、James E.Dieudonne和Dennis J.Martin Jr.于1973年12月发表在美国国家航空和宇宙航行局技术说明D-7350第9页的“协同的六自由度运动基础的运动软件”(″Motionsoftware for a synergistic six-degrees-of-freedom motion base″p.9，NASA TND-7350，dec.1973)/代尔夫特技术大学(Delft University of Technology)的M.Baarspul于1977年6月在报告LR-248第5页的“六自由度运动系统的运动提示的生成”(″The generation of motion cues on a six-degrees-of-freedom motionsystem″p.5，Report LR-248，June 1977)/代尔夫特技术大学的G.A.J，van deMoesdiik、F.L.Van Biervliet于1982年9月在报告LR-358第4页的“对改善Fokker F-28飞行模拟器的运动软件的研究”(″Investigation to improve the motionsoftware of the Fokker F-28 flight simulator″p.4，Report LR-358，sept.1982)，和实际应用中 飞行器内假想平台质心位置的比力根据从如下给出的公式计算Technische Hogeschool Delft的O.H.Gerlach于1981年10-11月发表于Dictaat D26第227页的“Vliegeigenschappen 1”(″Vliegeigenschappen 1″p.227，Dictaat D26，okt.-nov.1981/代尔夫特技术大学的M.Baarspul于1977年6月在报告LR-248第6页的“六自由度运动系统的运动提示的生成”例如在y方向 其中Ay-centroid是比力相对于飞行器参考系在模拟器假想质心位置处的y分量，Ay-cg是比力在飞行器重心处的y分量，p是滚转角速度，q是俯仰角速度，r是偏航角速度， 是滚转角加速度， 是偏航角加速度，xc-ac是质心在飞行器参考系中的x坐标，而zc-ac是质心在飞行器参考系中的z坐标。在大多数情况下忽略zc-ac。 运动程序使用三个校正的比力分量Ax-centroid、Ay-centroid、Az-centroid和三个角速度(或加速度)p、q、r作为输入。运动程序的6个输出信号控制运动平台质心的位置(3个坐标)以及3个欧拉角。 滚转角加速度模拟(图9) 通过滚转高通滤波器(一阶或二阶)过滤与下调谐增益Kd相乘的滚动。协调途径是使用横向摇动以保持“重力对准”。为了将横向位置保持在模拟器边界内，将横向位置发送通过一般为二阶的去y滤波器。该程序的输出是模拟器滚转角 和质心位置。 这些滤波器是自适应的，意味着Kd可以依照给定的成本规则而连续自适应。 横向比力模拟(附图说明图10) 在假想质心位置计算的横向比力乘以下调谐增益并在随后发送通过两个不同的滤波器高通位置滤波器和低通角度滤波器。这些滤波器在大多数情况下为二阶且并不互补。它们可以是自适应良好的。同样，这些滤波器的输出是‘质心位置’而非飞行员的位置。 现有技术中的至少具有摇动和滚转自由度的飞行模拟器总是如下运转当考虑仅依靠副翼输入的飞行协调翻转时，在机动操纵的开始，飞行员的感知似乎是对的。滚转开始以及横向比力开始都被感知。然而在不久以后，飞行员会注意到虚假的反向横向比力。这感觉上像是飞行器正在侧滑，但事实并非如此。 同样在地面滑行机动操纵期间，横向运动感知和视觉现象的相关性极小。人们常常会有在跑道上侧滑的印象。 这些问题会在随后更详细地阐述。 滚转机动操纵 考虑图11中对图6的副翼步进输入机动操纵的典型飞行模拟器运动响应。 在图中使用了会在大多数情况下使用的二阶滤波器。对滤波器的仅有输入来自滚转角速度。不存在对横向比力滤波器的输入，因为质心的z位置(zc-ac)在大多数情况下被忽略。 角滚转加速度(图11.4)示出了经高通滤波的滚转加速度的固有符号反转。 横向比力在飞行员的参考点P处的时间响应(图11.5)示出了以下特征 1°初始峰值是正确的。这一加速度是由于 前述的质心变换仅考虑了质心相对于飞行器重心(c.g.)的假想位置xc-ac。并没有考虑质心的垂直坐标zc-ac，也没有考虑飞行员的参考点P和质心c之间的垂直距离Δ，其中质心c即为模拟器平台的几何重心。因为飞行员在飞行器中的位置在初始滚转加速点之上并且因为模拟器被驱动围绕其质心滚转，所以初始横向比力在飞行器中(a/c)和模拟器中(sim)大致上相类似。 2°在这一初始峰值稍后是一个重要的反向虚假侧力。该虚假力对飞行模拟器的运动保真度不利。这可以在诸如“leaning，student on the pedals，not inphase”之类的文献中找出。(那斯罗蒲(Northrop)公司的J.B.Sinacori于1973年9月在AIAA论文73-931的第13页发表的“运动模拟的实用方法”(″Apractical approach to motion simulation″p13，AIAA paper 73-931，sept.1973)/系统技术有限公司(Systems Technology Inc)的Susan A.Riedel和L.G.Hofmann于1978年11月在第14届手动控制年会的会议论文集的第524、530页发表的“对于非线性运动模拟器清除方案的研究”(″Investigation of nonlinear motionsimulator washout schemes″p524，p530，Proceedings of the 14th AnnualConference on Manual Control，Nov.1978)/系统技术有限公司的Susan A.Riedel和L.G.Hofmann于1979年2月在STI-TR-1110-1，AFFDL-TR-78-192-FT-1第172页发表的“有人驾驶的工程飞行模拟器验证”(″Manned engineering flight simulator validation″p.172，STI-TR-1110-1，AFFDL-TR-78-192-FT-1，Feb.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制飞行模拟器运动的方法，涉及由坐在飞行员座位上的飞行员所感知的线性和角加速度， 藉此通过运动程序将依照一模拟飞行器模型计算的所述模拟飞行器一固定点的滚转角速度（ｐ）和偏航角速度（ｒ）以及横向方向上的比力（Ａ↓［ｙ］）转换成所述模拟器的横向位置（ｙ）和滚转角（φ）， 其中所述方法包括以下步骤中的任一个： 通过用校正因子（φ↓［ｃｏｒ］）校正由模拟飞行器滚转角引起的所述模拟器滚转角（φ）的初始计算值（φ↓［ｈｐ］）来计算所述滚转角（φ），其中所述校正因子（φ↓［ｃｏｒ］）与由在所述模拟器横向位置（ｙ）的地球重力对准计算期间使用的去除滤波器所引入的横向比力成比例， 和／或 －根据以下公式将作用于所述模拟飞行器中飞行员参考点处的横向比力（Ａ↓［ｙｐｉｌｏｔ］）分解为第一分量和第二分量，所述第一分量与在所述模拟飞行器一固定点处的比力（Ａ↓［ｙ］）相关，而所述第二分量则具有与由偏航（ｒ）引起的加速度有关的第一项以及与滚转（ｐ）角加速度有关的第二项 Ａ↓［ｙｐｉｌｏｔ］＝Ａ↓［ｙ］＋＊．ｘｐ↓［ａｃ］－＊．ｚｐ↓［ａｃ］ ｘｐ↓［ａｃ］是在以所述模拟飞行器固定点为原点的参考系内所述飞行员参考点（Ｐ）的ｘ坐标，而ｚｐ↓［ａｃ］是所述参考系内所述飞行员参考点的ｚ坐标，＊是所述滚转角加速度，而＊是偏航角加速度， －经由两个滤波器，即高通和低通滤波器来过滤所述第一分量（Ａｙ）， －通过一组并联的第一和第二互补滤波器来过滤所述第二分量的每一项，其中互补滤波器是其转移函数之和为１的滤波器， －使用所述高通滤波器与每组所述互补滤波器的第一滤波器的输出之和计算所述期望的模拟器横向位置（ｙ），并且使用所述低通滤波器与每组所述互补滤波器的第二滤波器的输出之和计算所述期望的模拟器滚转角度（φ） 和／或 将通过所述运动程序获得的在所述模拟器内的飞行员参考点（Ｐ）的位置变换成所述模拟器的质心位置。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普范比尔夫列特，
申请(专利权)人：菲利普范比尔夫列特，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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