【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机模拟，更具体的说，涉及一种操纵负荷系统。
技术介绍
1、操纵负荷系统是一种应用于一定等级的飞行模拟机上的装置，其作用是为飞行员提供操纵力感。在训练模拟机上，操纵负荷系统需要准确地模拟真实飞机的操纵特性，包括静态力特性和动态力特性，使得飞行员能够在模拟机上进行正常的飞行和操作训练，同时，在遇到飞机操纵故障时也能够进行相应的训练。
2、当前，许多配备操纵装置的飞机要求进行单侧操纵卡阻训练，以确保在故障发生时飞行员能够安全操作。在训练中，当单侧操纵装置发生卡阻时，故障侧的操纵装置往往会施加较大的力量但仍无法移动。对此，在正常侧的飞行员通过既定程序，使用额外力可以强行控制操纵装置，从而具备单侧操控飞机的能力。此外，飞行员还可以使用开关脱开互锁机构，以实现单侧操纵。完成训练后，如果互锁机构已经脱开，飞行员可以按照既定程序在故障排除后重新连接操纵装置。完成训练后，如果操纵装置有互锁脱开的现象，模拟机维护人员可以手动连接操纵装置互锁。
3、为确保训练效果，需要对两个独立操纵负荷子系统之间的耦合功能进行模拟。对于两个独立操纵负荷子系统之间的耦合功能，例如，主驾操纵装置的操纵负荷之间的耦合功能，根据现有的技术方案，存在以下两种不同的模拟方法：
4、1)在两套独立的操纵负荷子系统所连接的操纵装置上加装用于探测受训学员的传感器。当传感器探测到有学员在使用操纵装置操纵模拟机时，该侧操纵装置采用正常模式，而另一侧则采用位置跟随模式。
5、上述方法并不是真正实现1:1复刻具有耦合机构的真实飞
6、2)在原本安装的两套操纵负荷子系统的基础上，利用机械结构和一个电磁离合器连接操纵负荷子系统相关机械结构，实现两套操纵负荷系统的可操控硬连接。此离合器在吸合锁定的时候达到传递左右两端驾驶盘，或操纵装置的力感。此方法机构设计复杂，位置标定困难，增加了维护成本。
7、中国专利技术专利cn115862425a公开了一种飞机模拟操纵负荷系统及模拟方法，涉及两个独立的操纵负荷子系统通道，通道与通道之间利用电磁离合器来模拟真实飞机的耦合机构的力感，并且此耦合机构可以通过电信号注入的方式来实现两个操纵装置之间的耦合、脱开或部分脱开等特性。上述专利技术专利存在以下缺点：
8、1)由于离合器机构为物理实体连接，其能提供的力感调试非常困难；
9、2)离合器机构的物理原理是通过相对摩擦产生力感，但长时间使用后由于部件老化，可能会出现非指令脱开风险；
10、3)离合器机构无法判断操纵装置的当前物理位置，因此当电磁离合器脱开后，需要对操纵装置重新定位，实现重置复合需重新进行物理定位，这增加了模拟机组装与标定的难度；
11、4)离合器结构的机械结构设计难度较大，并且会增加硬件采购成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种操纵负荷虚拟耦合机构，解决对两个独立操纵负荷子系统之间的耦合功能难以进行模拟的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种操纵负荷虚拟耦合机构，包括多个单通道操纵负荷子系统以及控制器：
3、所述控制器，根据作动器的位置，计算并输出目标力控制信号至驱动器；
4、每个单通道操纵负荷子系统包括操纵装置、传动连杆、作动器以及驱动器；
5、所述操纵装置，下端通过传动连杆与作动器连接；
6、所述作动器，采集位置信息并通过驱动器发送至控制器，根据驱动器发送的驱动信号实现作动；
7、所述驱动器，与控制器进行通信连接，根据控制器计算得到的目标力控制信号，发送驱动信号至作动器。
8、在一实施例中，所述传动连杆，两端设置可伸缩的调节螺杆。
9、在一实施例中，所述传动连杆的端部使用球面关节轴承。
10、在一实施例中，所述作动器，设置安装支座；
11、所述安装支座材质使用钢板焊接制造。
12、在一实施例中，所述作动器，包括伺服电机、编码器以及力传感器：
13、所述伺服电机，用于驱动传动连杆动作；
14、所述编码器，用于采集作动器的位置；
15、所述力传感器，用于采集作动器反馈的受力值。
16、在一实施例中，所述控制器，包括目标力循环计算控制模块、耦合力计算模块以及模型力计算模块：
17、所述目标力循环计算控制模块，将接收的耦合力与模型力结合作为输入目标力，结合作动器的位置，输出目标力控制信号至驱动器；
18、所述耦合力计算模块，根据多个作动器的位置计算耦合力，并传输至目标力循环计算控制模块；
19、所述模型力计算模块，根据多个作动器的位置计算模型力，并传输至目标力循环计算控制模块。
20、在一实施例中，所述控制器，与驱动器之间通过ethercat协议进行实时通讯。
21、在一实施例中，所述驱动器，发送用于驱动的电流\电压信号控制作动器进行作动；
22、所述用于驱动的电流\电压信号为高频开关电源信号。
23、在一实施例中，所述耦合力计算模块，根据预设力感参数结合多个作动器的位置，对耦合力进行计算。
24、在一实施例中，所述预设力感参数为线性参数时，所述耦合力计算模块，对耦合力进行线性模拟计算，耦合力为线性参数与多个作动器的位置差的乘积。
25、在一实施例中，所述预设力感参数为非线性参数时，所述耦合力计算模块，将多个作动器的位置差范围分为若干个区间，每个区间内的预设力感参数认为是线性参数，对每个区间内的耦合力进行线性模拟计算。
26、在一实施例中，所述耦合力计算模块，在耦合机构脱开情形下设置耦合力为0。
27、在一实施例中，所述耦合力计算模块，在耦合机构重置情形下重新进行耦合力计算。
28、针对上述技术问题，本专利技术提供了一种操纵负荷虚拟耦合机构，通过软件激励原有伺服驱动器的方式，以数字化伺服驱动器、作动器、ethercat实时通讯逻辑、实时控制器为基础，利用采集到的数字信号进行作用力与反作用力的计算，通过虚拟方式实现离合器机构的耦合功能。该机构的模拟精度高，操作顺畅，易于调节脱开力大小，并能实现完全脱开、不完全脱开等复杂耦合机构的力感模拟。由于耦合机构是虚拟的，重置简单，无需模拟机技师重新定位。此外，无需采购结构件和硬件，无生产成本，无需进行耗时耗力的标定等工作。
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1.一种操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，包括多个单通道操纵负荷子系统以及控制器：
2.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述传动连杆，两端设置可伸缩的调节螺杆。
3.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述传动连杆的端部使用球面关节轴承。
4.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述作动器，设置安装支座；
5.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述作动器，包括伺服电机、编码器以及力传感器：
6.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述控制器，包括目标力循环计算控制模块、耦合力计算模块以及模型力计算模块：
7.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述控制器，与驱动器之间通过EtherCAT协议进行实时通讯。
8.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述驱动器，发送用于驱动的电流\电压信号控制作动器进行作动；
9.根据权利要求6所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特
10.根据权利要求9所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述预设力感参数为线性参数时，所述耦合力计算模块，对耦合力进行线性模拟计算，耦合力为线性参数与多个作动器的位置差的乘积。
11.根据权利要求10所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述预设力感参数为非线性参数时，所述耦合力计算模块，将多个作动器的位置差范围分为若干个区间，每个区间内的预设力感参数认为是线性参数，对每个区间内的耦合力进行线性模拟计算。
12.根据权利要求6所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述耦合力计算模块，在耦合机构脱开情形下设置耦合力为0。
13.根据权利要求6所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述耦合力计算模块，在耦合机构重置情形下重新进行耦合力计算。
...【技术特征摘要】
1.一种操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，包括多个单通道操纵负荷子系统以及控制器：
2.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述传动连杆，两端设置可伸缩的调节螺杆。
3.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述传动连杆的端部使用球面关节轴承。
4.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述作动器，设置安装支座；
5.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述作动器，包括伺服电机、编码器以及力传感器：
6.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述控制器，包括目标力循环计算控制模块、耦合力计算模块以及模型力计算模块：
7.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述控制器，与驱动器之间通过ethercat协议进行实时通讯。
8.根据权利要求1所述的操纵负荷虚拟耦合机构，其特征在于，所述驱动器，发送用于驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：牟鸿志，张全伟，周来，吴东苏，宋飞飞，曹兆富，周煜韡，汤勇，芦洋，李鹏，
申请(专利权)人：上海华模科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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