[發明專利]一種飛行模擬機電動伺服操縱負荷系統

在審

• 申請號: 201710896203.7
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107731041A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 黃歡;陳寬明;陳又軍;蘇彬;趙國柱
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G09B9/10
• 分類號: G09B9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及飛行模擬機操縱系統設計領域，具體涉及飛行模擬機電動操縱負荷系統。

背景技術

目前，國內操縱負荷系統多停留于理論研究和原理樣機階段，而所需要的操縱負荷系統主要依靠進口，嚴重制約國內飛行訓練器的研制，降低產品的競爭力。

傳統的電動伺服操縱負荷系統使用模擬量檢查位移變化、使用發電機檢查轉速，存在模擬量跳變和飄移現象，而傳統的電子或數字濾波又會增加系統的延遲，系統性能和穩定性受到影響。而電動伺服操縱負荷系統作為一種新型操縱負荷系統，根據民航法規的技術要求，使其國產化勢在必行。因此，研制具備自主知識產權的飛行模擬機電動伺服操縱負荷系統，對降低生產成本和維修費用，提高維修效率有一定的積極作用。

發明內容

為了彌補上述存在的不足，本發明研制一種具有自主知識產權的實用性飛行模擬機、訓練器的電動伺服操縱負荷系統，采用高分辨率增量式編碼器檢查位移和轉速。

本發明的技術方案是，提供一種電動伺服操縱負荷系統，包括控制計算機模塊10，執行控制機構模塊20和驅動機構模塊30，結構示意圖如圖1所示。根據系統功能設計和技術要求，將對整體系統進行模塊化設計。

控制計算機模塊10，如圖2所示，主要由飛行仿真模型101和操縱機構力仿真模型102構成。控制計算機模塊10中的操縱機構力仿真模型102通過獲取飛行仿真模型101中相關飛機飛行狀態參數 103進行仿真操縱系統的桿力特性及舵偏角特性的數學運算，并與執行控制機構模塊20的ARM處理器控制板203交換信息，包括控制計算機模塊10仿真的桿力特性及舵偏角特性參數、執行控制機構模塊 20得到的位置、力及速度的實際測量值等信息。其中，飛行仿真模塊101根據特定飛行模型建立的飛行狀態信息；操縱機構力仿真102 模塊，如圖3所示，由操縱機構受力模型1021與舵面位移模型1022，操縱機構受力模型1021主要接收實際測量的駕駛桿力、位移及速度的數據，模擬驅動舵面位移模型，而舵面位移模型1022產生期望力、位移及速度的數據，又反作用回操縱受力模型1021，從而帶來誤差激勵的信號；舵面位移模型1022的主要功能是完成操縱系統負載的靜態響應及動態響應，依靠飛機模型，硬件鏈接結構(如鋼索、連軸等)及舵面控制方式，并結合對舵面大氣壓差環境的模擬，建立靈活的模型。結合上述兩種模型，完成對飛機在不同狀態下的操縱響應的模擬。

執行控制機構模塊20基于PC體系結構，由ARM處理器控制板 203、接口電路板202及電機伺服放大器201組成，如圖4所示。執行控制機構模塊20的主要功能是完成伺服力和動態特性的實時計算。該模塊基于PC體系結構，采用高速ARM處理器控制板203，以高迭代速率采集實際力、位移及速度的數據，最大程度地逼真實測數據，提高數據的穩定平滑性；ARM處理器控制板203高速實時地驅動接口電路板202采集操縱機構303的力、位移及速度信息，并與接口信息交換相關數據信息，利用接口電路板202，控制電機伺服放大器 201驅動伺服電機302，達到對操縱力的逼真模擬。

驅動機構模塊30，如圖5所示，包括伺服電機302，操縱機構 303和力、位移及速度傳感器301，伺服電機302帶動機械連接結構。力、位移及速度傳感器301計算操縱機構303的力、位移及速度數據，與接口電路板202，操縱機構303相連接。驅動機構模塊30的主要功能是將模擬的力感受反饋給駕駛者，從而完成操縱負荷系統的整體仿真。

本發明的有益效果在于仿真程度高，處理速度快，經濟實用，系統模塊化，標準化，便于維護，降低生產成本與維修費用，并且整體設計為單元化獨立通道設計，實用性強及適用機型廣泛，具有良好的擴展性。

附圖說明

圖1是電動伺服操縱系統的整體結構框圖

圖2是控制計算機模塊的結構示意圖

圖3是操縱機構力仿真模型示意圖

圖4是執行控制機構模塊的結構示意圖

圖5是驅動機構模塊的結構示意圖

具體實施方案

1.駕駛員操縱駕駛桿等操縱機構1021后，驅動機構模塊30的力、位移及速度傳感器301產生力、位移及速度信號；

2.執行控制機構模塊20的接口電路板202采集將傳感器301產生的數據信號，并實時上傳給ARM處理器控制板203，ARM處理器控制板203將得到的數據，傳遞給控制計算機模塊10；