采用双力源仿真直升机操纵力感的方法技术

本发明专利技术提供了采用双力源仿真直升机操纵力感的方法。该方法使用的装置形成模拟直升机并联通道和串联通道的双环控制系统。由实装舵机作为实现直升机操纵系统并联通道的力加载源，完成并联通道的力感模拟；由电磁力伺服加载系统作为串联通道的力加载源，实现串联通道的力感模拟。通过双力加载源实现了对直升机操纵负荷系统全面模拟，飞行员操纵力感与真实飞机几乎完全一致，提高了飞行模拟器逼真度。该装置并、串联通道分别控制，没有交联耦合。并联通道与原机控制逻辑关系一致。串联通道模拟力性质已知，建模方便。该装置除可模拟操纵负荷系统在自动、人工驾驶状态下的工作外，还能保证操纵系统的其它功能与真实直升机完全一致的操纵力感。

【技术实现步骤摘要】
采用双力源仿真直升机操纵力感的方法
本专利技术涉及采用双力源仿真直升机操纵力感的方法。
技术介绍
操纵负荷系统是直升机飞行模拟器的重要系统之一。通常一种方法是采用原机舵机用于并联通道力加载模拟，而串联通道无加载力源，使得由于仿真需要串联通道被去掉部分的惯性力、摩擦力和阻尼力以及故障状态下产生的力无法模拟，严重影响力感逼真度。另一种方法是采用仿真件作为加载力源，由于加载力建模的误差以及仿真件与原机舵机物理特性的差异，力感模拟逼真度也同样受到一定限制。
技术实现思路
为了解决已有技术存在的问题，本专利技术提供采用双力源仿真直升机操纵力感的方法。目的是既不改变原机的控制逻辑关系，使操纵负荷系统方便可靠、又不丢失需要模拟的操纵负荷系统的操纵力，提高操纵负荷系统模拟逼真度。本专利技术提供采用双力源仿真直升机操纵力感的方法，所采用的双力源仿真直升机操纵力感的装置的构成如下：主飞行仿真计算机、操纵负荷计算机、教员控制台计算机和自动驾驶仪计算机分别通过1000M以太网连接；RS485数据转换器分别与操纵负荷计算机、dsPIC单片机连接；dsPIC单片机还分别与光电编码器、舵机伺服放大器、电磁力伺服放大器连接；电磁力伺服放大器与电磁力伺服加载器连接；电磁力伺服加载器与驾驶杆连接；原装并联舵机分别与驾驶杆和舵机伺服放大器连接；光电编码器分别与驾驶杆及dsPIC单片机连接，用来检测驾驶杆的位移并将驾驶杆的位移信号传送给1000M以太网；形成如下两个环控制系统：Ⅰ、模拟并联通道的闭环控制系统构成如下：1000M以太网分别与主飞行仿真计算机、操纵负荷计算机、教员控制台计算机和自动驾驶仪计算机连接；RS485数据转换器分别与操纵负荷计算机、dsPIC单片机连接；dsPIC单片机与舵机伺服放大器连接；舵机伺服放大器与原装并联舵机连接；、原装并联舵机与驾驶杆连接；光电编码器分别与驾驶杆及dsPIC单片机连接；①教员控制台计算机设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的的操纵信息经过光电编码器检测并通过dsPIC单片机、RS485数据转换器、1000M以太网传送至主飞行仿真计算机，主飞行仿真计算机通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网；②自动驾驶仪计算机根据从1000M以太网得到的飞行员要保持的直升机状态数据，以及主飞行仿真计算机解算出的直升机的当前飞行状态，解算出原装并联舵机的指令位置信号；经1000兆以太网、操纵负荷计算机、RS485数据转换器传送给dsPIC单片机；③同时，dsPIC单片机接收反映原装并联舵机实际位置的光电编码器的编码信号，并将原装并联舵机的指令位置信号与实际位置信号进行比较，其差值作为控制信号，经dsPIC单片机的PID控制器形成舵机伺服放大器的伺服控制信号，再经舵机伺服放大器放大后，驱动原装并联舵机工作，从而使驾驶杆摆动，控制飞机按飞行员要保持的状态飞行。Ⅱ、串联通道的开环控制系统构成如下：1000M以太网分别与主飞行仿真计算机、操纵负荷计算机、教员控制台计算机和自动驾驶仪计算机连接；RS485数据转换器分别与操纵负荷计算机、dsPIC单片机连接；dsPIC单片机还分别与光电编码器、舵机伺服放大器、电磁力伺服放大器连接；电磁力伺服放大器与电磁力伺服加载器连接；电磁力伺服加载器与驾驶杆连接；光电编码器分别与驾驶杆及dsPIC单片机连接，飞行人员对操纵负荷系统的操纵信息经过光电编码器检测并通过dsPIC单片机、RS485数据转换器传送操纵负荷计算机传送至1000M以太网；①通过教员控制台计算机设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的操纵信息经过光电编码器检测并通过dsPIC单片机、RS485数据转换器、操纵负荷计算机、1000M以太网传送至主飞行仿真计算机及操纵负荷计算机；主飞行仿真计算机通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网；②人工操纵驾驶杆的位置信号由光电编码器检测，该人工操纵驾驶杆的位置信号经dsPIC单片机传送给操纵负荷计算机；操纵负荷计算机根据教员控制台计算机设置气象条件和直升机特情状态的信息，通过串联通道力感模型解出电磁力伺服加载器的力控制信号，经RS485数据转换器、dsPIC单片机传送给电磁力伺服放大器，控制电磁力伺服加载器产生所需要的力作用到驾驶杆上；使飞行员操纵力感与真实飞机几乎完全一致；③同时，主飞行仿真计算机根据飞行员在特情状态下的操纵情况，通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态状态数据，通过1000M以太网传送给模拟器其他系统；所述的②中的串联通道力感模型包括由于仿真需要被去掉的直升机上的传动机构、助力器等部分的惯性力模型、摩擦力模型、阻尼力模型以及直升机特情状态下附加力模型；直升机特情状态下附加力模型包括分油活门卡滞模型、左右液压系统故障模型；所述的串联通道力感模型计算出的被去掉部分的总力F为：F＝F1+F2+F3+F4+F5F1为惯性力模型、F2为摩擦力模型、F3为阻尼力模型、F4为分油活门卡滞模型、F5为左右液压系统故障模型。这些力是飞行员对驾驶杆的操作状态和教员控制台计算机对直升机特情状态的函数；串联通道力感模型保证给出的力感信号使电磁力伺服加载器产生的力与由于仿真需要被去掉的直升机上的传动机构、助力器等部分作用在驾驶杆上的力相等。采用双力源仿真直升机操纵力感的方法的条件和步骤如下：a.建立如上所述的采用双力源仿真直升机操纵力感的装置；b.对该采用双力源仿真直升机操纵力感的装置确定如上所述的两个环控制系统：Ⅰ、模拟并联通道的闭环控制系统，Ⅱ、串联通道的开环控制系统；c.并联通道的模拟：①教员控制台计算机设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的的操纵信息经过光电编码器检测并通过dsPIC单片机、RS485数据转换器、操纵负荷计算机、1000M以太网传送至主飞行仿真计算机，主飞行仿真计算机通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网；②自动驾驶仪计算机根据从1000M以太网得到的飞行员要保持的直升机状态数据，以及主飞行仿真计算机解算出的直升机的当前飞行状态，解算出原装并联舵机的指令位置信号；经1000兆以太网、操纵负荷计算机、RS485数据转换器传送给dsPIC单片机；③同时，dsPIC单片机接收反映原装并联舵机实际位置的光电编码器的编码信号，并将原装并联舵机的指令位置信号与实际位置信号进行比较，其差值作为控制信号，经dsPIC单片机的PID控制模块形成舵机伺服放大器的伺服控制信号，再经舵机伺服放大器放大后，驱动原装并联舵机工作，从而使驾驶杆摆动，控制飞机按飞行员要保持的状态飞行。.串联通道的模拟:①通过教员控制台计算机设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的操纵信息经过光电编码器检测并通过dsPIC单片机、RS485数据转换器、操纵负荷计算机、1000M以太网传送至主飞行仿真计算机及操纵负荷计算机；主飞行仿真计算机通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网；②人工操纵驾驶杆的位置信号由光电编码器检测，该人工操纵驾驶杆的位置信号经dsP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用双力源仿真直升机操纵力感的方法，其特征在于，所采用的双力源仿真直升机操纵力感的装置的构成如下：主飞行仿真计算机（1）、操纵负荷计算机（3）、教员控制台计算机（4）和自动驾驶仪计算机（5）分别通过1000M以太网（2）连接；RS485数据转换器（7）分别与操纵负荷计算机（3）、dsPIC单片机（9）连接；dsPIC单片机（9）还分别与光电编码器（6）、舵机伺服放大器（8）、电磁力伺服放大器（10）连接；电磁力伺服放大器（10）与电磁力伺服加载器（11）连接；电磁力伺服加载器(11)与驾驶杆(13)连接；原装并联舵机(12)分别与驾驶杆(13)和舵机伺服放大器(8)连接；光电编码器（6）分别与驾驶杆（13）及dsPIC单片机（9）连接；形成如下两个环控制系统：Ⅰ、模拟并联通道的闭环控制系统构成如下：主飞行仿真计算机（1）、操纵负荷计算机（3）、教员控制台计算机（4）和自动驾驶仪计算机（5）分别通过1000M以太网（2）连接；RS485数据转换器（7）分别与操纵负荷计算机（3）、dsPIC单片机（9）连接；dsPIC单片机（9）与舵机伺服放大器（8）连接；舵机伺服放大器（8）与原装并联舵机（12）连接；原装并联舵机（12）与驾驶杆（13）连接；光电编码器（6）分别与驾驶杆（13）及dsPIC单片机（9）连接；①教员控制台计算机（4）设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的操纵信息经过光电编码器（6）检测并通过1000M以太网（2）传送至主飞行仿真计算机（1），主飞行仿真计算机（1）通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网（2）；②自动驾驶仪计算机（5）根据从1000M以太网（2）得到的飞行员要保持的直升机状态数据，以及主飞行仿真计算机（1）解算出的直升机的当前飞行状态，解算出原装并联舵机（12）的指令位置信号；经操纵负荷计算机（3）、RS485数据转换器（7）、1000兆以太网（2）传送给dsPIC单片机（9）；③同时，dsPIC单片机（9）接收反映原装并联舵机（12）实际位置的光电编码器（6）的编码信号，并将原装并联舵机（12）的指令位置信号与实际位置信号进行比较，其差值作为dsPIC单片机(9)输入信号，经dsPIC单片机(9)的PID控制器形成舵机伺服放大器（8）的伺服控制信号，再经舵机伺服放大器（8）放大后，驱动原装并联舵机（12）工作，从而使驾驶杆（13）摆动，控制飞机按飞行员要保持的状态飞行；Ⅱ、串联通道的开环控制系统构成如下：主飞行仿真计算机（1）、操纵负荷计算机（3）、教员控制台计算机（4）和自动驾驶仪计算机（5）分别通过1000M以太网（2）连接；RS485数据转换器（7）分别与操纵负荷计算机（3）、dsPIC单片机（9）连接；dsPIC单片机（9）还分别与光电编码器（6）、舵机伺服放大器（8）、电磁力伺服放大器（10）连接；电磁力伺服放大器（10）与电磁力伺服加载器（11）连接；电磁力伺服加载器（11）与驾驶杆（13）连接；光电编码器(6)分别与驾驶杆(13)及dsPIC单片机（9）连接；①通过教员控制台计算机（4）设置气象条件和直升机特情状态的信息；飞行人员对操纵负荷系统的操纵信息经过光电编码器（6）检测并通过dsPIC单片机（9）、RS485数据转换器（7）传送操纵负荷计算机（3）、再通过1000M以太网（2）传送至主飞行仿真计算机（1）；主飞行仿真计算机（1）通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态的状态数据，传送给1000M以太网（2）；②人工操纵驾驶杆（13）的位置信号由光电编码器（6）检测，该人工操纵驾驶杆的位置信号经dsPIC单片机（9）、RS485数据转换器（7）传送给操纵负荷计算机（3）；操纵负荷计算机（3）根据教员控制台计算机（4）设置的气象条件和直升机特情状态信息，通过串联通道力感模型解算出电磁力伺服加载器（11）的力控制信号，经RS485数据转换器（7）、dsPIC单片机（9）传送给电磁力伺服放大器（10），控制电磁力伺服加载器（11）产生所需要的力作用到驾驶杆（13）上；③同时，主飞行仿真计算机（1）根据飞行员在特情状态下的操纵情况，通过直升机性能仿真模块实时解算出直升机运动及姿态状态数据，通过1000M以太网（2）传送给模拟器其他系统；所述的串联通道力感模型包括由于仿真需要被去掉的直升机上的传动机构、助力器部分的惯性力模型、摩擦力模型、阻尼力模型以及直升机特情状态下附加力模型；直升机特情状态下附加力模型包括分油活门卡滞模型、左右液压系统故障模型；所述的串联通道力感模型计算出的被去掉部分的总力F为：F＝F1+F2+F3+F4+F5F1为惯性力模...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢颖，孙方义，侯宇航，赵建川，韩志鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军航空大学军事仿真技术研究所，
类型：发明
国别省市：