NL8503096A

NL8503096A - Simulator van mechanische eigenschappen van een besturingssysteem.

Info

Publication number: NL8503096A
Application number: NL8503096A
Authority: NL
Original assignee: Fokker Bv
Priority date: 1985-11-11
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1987-06-01
Also published as: US4708656A; GB2182623A; GB8602983D0; GB2182623B

Description

' v -1- X Sch/gn/63, Fokker

Simulator van mechanische eigenschappen van een besturingssysteem

De uitvinding betreft een simulator van voorafgekozen mechanische eigenschappen van het besturingssysteem van een transportmiddel, bijvoorbeeld een vliegtuig of een voertuig, welke simulator omvat: 5 (1) een eerste element, waarvan de stand tijdens een reis kan veranderen, zoals een bedieningsorgaan, bijvoorbeeld een stuurknuppel, waarmee via koppelmiddelen, zoals een kabel, een tweede element, zoals een stuurvlak, gekoppeld is; 10 (2) een met het of elk element gekoppeld, bijbehorend programmeerbaar servomiddel, omvattende: (a) een versterker; (b) een met de uitgang daarvan gekoppelde servomotor; (c) een tussen de servomotor en het element aange- 15 brachte kracht-elektrisch-signaalcmzetter, waarvan de uitgang is gekoppeld met een eerste ingang van de versterker; (d) een aan het eerste element aangebrachte positie-elektrisch-signaalorazetter, waarvan de uitgang is 20 gekoppeld met een tweede ingang van de versterker; en (e) een computer, die op grond van de vluchtomstandig-heden en de relevante eigenschappen van het of elk element een bij de toestand van dat element beho- 25 rende kracht berekent en een daarmee overeenkomend signaal aan de versterker toevoert en met de versterker is gekoppeld via een de relevante mechanische eigenschappen van het betreffende element weergevend elektrisch analogon, welk analogon 30 omvat: (1) een deler voor het door een met de gewenste massa van het element evenredige waarde delen van het > *7 « j* Λ r- -J Z 'J *d 0 -2- * S<9 ingangssignaal7 (2) een met de uitgang van de deler verbonden, eerste integrator; en (3) een met de uitgang van de eerste integrator 5 verbonden tweede integrator, waarvan de uitgang met de ingang van de versterker is gekoppeld.

Een dergelijke simulator kan bijvoorbeeld toepassing vinden als vluchtsimulator binnen het kader van een trainingsprogramma voor piloten. In geval van een volledig 10 servo bestuurd vliegtuig kan het in het vliegtuig zelf toepassing vinden om de piloot het gevoel te geven, alsof hij een gangbaar vliegtuig bestuurt.

De niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 8501271 ten name van de onderhavige aanvraagster, waarin 15 wordt verwezen naar aanvraagsters Amerikaanse octrooi US-A-4.398.889, beschrijft een vluchtnabootser die in staat is tot een simulatie van nagenoeg alle praktische systemen en die geen beperkingen stelt aan de orde van het te simuleren mechanische systeem..

20 Een tot dusver niet overwonnen moeilijkheid bij de si- mulering van het zgn. ,,forward"-systeem is, dat Coulomb-wrijving niet kan worden gerealiseerd zonder dat problemen optreden met betrekking tot stabiliteit en/of drift.

Aan de uitvinding volgens de meergenoemde oudere 25 publikatie US-A-4.398.889 lag de wens ten grondslag zoveel mogelijk elementen van de vluchtsimulator digitaal uit te voeren, omdat een digitale uitvoering het voordeel van een grotere flexibiliteit met zich meebrengt en bovendien geen drift kent. Met verwijzing naar fig. 1 van dit Amerikaanse 30 octrooischrift, in het bijzonder de tegengekoppelde schakeling 51, 52, 53, 54, namelijk de wrijvingssimulatie in het "aft”-systeem, wordt opgemerkt, dat de tegenkoppellus, bestaande uit de differentiator 52 en de versterker 53 een differentiërende werking heeft, die digitaal praktisch niet 35 kan worden gerealiseerd. Deze schakeling 51, 52, 53, 54, laat zich dan ook niet eenvoudig aanpassen voor toepassing in het forward-systeem, dat door het blok 132· wordt gerepre- -! i? -I , - »*» Λ * -3 w *ί· ' '·% -3- senteerd. Daar zijn de integratoren 41 en 42, deze laatste eventueel overeenkomstig de Nederlandse octrooiaanvrage 8501271 in digitale vorm, noodzakelijk, omdat daarin de massa is gerepresenteerd die noodzakelijk is voor sturing 5 van de lineaire hydraulische motor 28.

De uitvinding stelt nu voor, in een simulator van het genoemde type gebruik te maken van middelen voor het simuleren van de mechanische Coulomb-wrijving van het eerste element, welke middelen zijn uitgevoerd als een bestuurbare 10 begrenzer, die in een tegenkoppellus is opgenomen tussen de uitgang van de eerste integrator en de ingang van de deler, en twee stuuringangen bezit voor toevoer van twee stuursignalen, die resp. het maximale en het minimale uitgangssignaal van de begrenzer bepalen, welke twee stuursignalen 15 overeenkomen met resp. de som en het verschil van een aan het analogon toegevoerd krachtsignaal en een met de wrij-vingskracht overeenkomend signaal. De doorgaande keten wordt onderbroken door de bestuurbare begrenzer, totdat het niveau van de te simuleren Coulomb-wrijving wordt overschreden.

20 De aandacht wordt erop gevestigd, dat de bovenstaande uiteenzetting met betrekking tot het Amerikaanse octrooi-schrift 4.398.889 en de Nederlandse octrooiaanvrage 8501271 slechts diende als inleiding tot een juist begrip van de uitvinding, maar dat de onderhavige uitvinding meer algemeen 25 toepassing kan vinden dan in een vluchtsimulator.

Teneinde de wrijvingssimulatie zo natuurgetrouw moge-lijk te kunnen maken, verdient die variant de voorkeur waarvan de tegenkoppellus een versterker omvat. In een praktisch uitvoeringsvoorbeeld zijn zeer goede resultaten bereikt met 30 een versterkingsfactor van minimaal ongeveer 10.

In een voorkeursuitvoeringsvoorbeeld is de begrenzer uitgevoerd als twee diodeschakelingen, die in serie in sperrichting zijn aangesloten tussen de stuuringangen voor resp. het minimum-signaal en het maximum-signaal, het knoop-35 punt van welke diodeschakelingen is verbonden met de deler en met een weerstand, die met zijn andere zijde is gekoppeld met de uitgang van de eerste ‘integrator. In dit voorkeursuitvoeringsvoorbeeld kan met voordeel gebruik worden gemaakt 3» . Λ ' * o y -3 j :j o 0 + -4- van diodeschakelingen die elk zijn uitgevoerd als operationele versterker met een in een tegenkoppellus opgenomen diode.

In het geval waarin de tweede integrator van het ana-5 loge type is, kan weliswaar op korte termijn een volmaakt natuurgetrouwe wrijvingssimulatie worden verwezenlijkt, maar het probleem van de drift is nog niet opgelost. In verband daarmee kan met voordeel gebruik worden gemaakt van een verdere uitvoering die het kenmerk vertoont dat de computer 10 van het digitale type is en dat de uitgang van de eerste integrator via een analoog/-digitaal-omzetter met een ingang van de computer is verbonden en dat de of elke betreffende uitgang van de computer via een digitaal/analoog-omzetter met het elektrische analogon is verbonden.

15 Begrepen moet worden, dat het begrip "computer" ruimer moet worden opgevat dan de eenheid, die in het meergenoemde Amerikaanse octrooischrift als zodanig is aangeduid. Dit aspect zal hierna aan de hand van fig. 1 nog aan de orde komen.

20 Ook de uitgang van de tweede integrator kan via een analoog/digitaal-omzetter met de computer zijn verbonden. Deze oplossing binnen het kader van de uitvinding bezit evenwel een zekere beperking. Als gevolg van de beperkte resolutie van deze analoog/digitaal-omzetter treedt aan de 25 uitgang de bekende kwantiseringsruis op. Deze ruis kan zich in de simulatie voelbaar maken, hetgeen niet strookt met het vereiste van een volledig natuurgetrouwe simulatie. Ter oplossing van dit probleem stelt de uitvinding een variant voor, die het kenmerk vertoont dat de tweede integrator van 30 het digitale type is, met zijn ingang is verbonden met de uitgang van de analoog/digitaal-omzetter en met zijn uitgang via een digitaal/analoog-omzetter is verbonden met een ingang van de computer en een ingang van de versterker. Het zal hiermee duidelijk zijn, dat de kwantiseringsruis aan de 35 uitgang van de analoog/digitaal-omzetter aan de uitgang van de eerste integrator blijft bestaan. Als gevolg van het feit dat een integrator kan worden opgevat als een filter met een helling van 6 dB/octaaf wordt de ruis nu gefilterd.

Q j "j - J U ij ύ % '"·% ' -5-

Versterking van het aldus verkregen positiesignaal blijkt niet tot voelbare kwantiseringsruis te leiden.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een tekening. Hierin tonen; 5 Fig. 1 de bekende vluchtsimulator volgens het

Amerikaanse octrooischrift 4.398.889?

Fig. 2 een deel van die bekende vluchtsimulator, waarop de uitvinding zich richt;

Fig. 3 een tweede uitvoering daarvan? 10 Fig. 4 een derde uitvoering daarvan?

Fig. 5 de simulator in een voorkeursuitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding? en _

Fig. 6 een grafiek ter toelichting daarvan.

Fig. 1 toont een vierde-orde vluchtnabootser volgens 15 het Amerikaanse octrooischrift 4.398.889. De piloot oefent een kracht F uit op de stuurknuppel 1, die via het scharnierpunt 2 en een krachtopnemer 26 is gekoppeld met de zuiger 27 van de lineaire hydraulische motor 28, waarvan de servoklep 29 kan worden bestuurd vanuit de versterker 30. De 20 kracht-elektrisch-signaalomzetter 26 is via een potentiometer 31 verbonden met een inverterende ingang van de versterker 30. Het zal zonder toelichting duidelijk zijn, dat de beschreven lus een krachtservolus of kracht-tegenkop-pellus vormt. De krachtopnemer 26 geeft een met de gemeten 25 kracht corresponderend signaal 32 af. Hiermee wordt gecorrigeerd op statische belastingfouten die bijvoorbeeld het gevolg kunnen zijn van de compressibiliteit van de toegepaste olie. Het signaal 32 wordt tevens toegevoerd aan een blok 132, dat een elektrisch analogon of vervangingsschema 30 van het forward-systeem 6 representeert.

Zoals nog meer in detail zal worden besproken, is het analogon 132 verbonden met een analogon 33, dat de eigenschappen van de koppeling 4 weergeeft. Dit analogon 33 is op zijn beurt verbonden met een analogon 34, dat de eigenschap-35 pen van het aft-systeem 7 weergeeft. Het is van het grootste belang op te merken, dat het analogon 34 kan bestaan uit een met de te simuleren orde van het aft-systeem corresponderend 3 λ ' " ' -.3 » -6- aantal blokken 35, die elk op zichzelf een twee-ordesysteem vertegenwoordigen, zoals later aan de hand van fig. 7 zal worden besproken. Aldus kan door cascadering elke gewenste orde van het aft-systeem worden verkregen. Het "onderste" 5 blok 35 van het analogon 34 is verbonden met een computer 36, die dienst doet voor het simuleren van de vluchtomstan-digheden.

Met de stuurknuppel 1 is tevens gekoppeld een positie-elektrisch-signaalomzetter 37, waarvan de uitgang via een 10 versterker 38 en een potentiometer 39 is verbonden met een ingang van de versterker 30.

Het analogon 132 van het forward-systeem omvat een deler 40 voor het door een met de gewenste massa van de stuurknuppel 1 evenredige waarde delen van het ingangs-15 signaal, een met de uitgang van de deler 40 verbonden eerste integrator 41 en een met de uitgang van de eerste integrator verbonden tweede integrator 42, waarvan de uitgang via de versterker 38 en de potentiometer 39 met een ingang van de versterker 30 is gekoppeld.

20 In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld zijn ook de uitgang van de deler 40 en de uitgang van de integrator 41 met de ingangen van de versterker 30 gekoppeld en wel via respectievelijke potentiometers 43, 44. Het met 45 aangeduide uitgangssignaal van de versterker 38 correspondeert, 25 zoals naar het voorgaande duidelijk zal zijn, met het verschil tussen de gewenste en de gemeten positie van de stuurknuppel 1. De signalen 46 en 47 die aan respectievelijk de potentiometer 43 en 44 worden toegevoerd doen dienst voor het stimuleren van een snelle responsie op veranderingen van 30 het systeem.

Het koppelingsanalogon 33 is uitgevoerd als eerste combineerschakeling 48 die met zijn eerste ingang via een niet-lineaire schakeling 63 is verbonden met de uitgang van de tweede integrator 42. Het analogon 132 omvat een tweede 35 combineerschakeling 49 waarvan de uitgang is verbonden met de ingang van de deler 40 en waarvan een eerste ingang is verbonden met de kracht-elektrisch-signaalomzetter 26 en een «»* -r. -i ...

v v - J 0 -7- • % tweede ingang is verbonden met de uitgang van de eerste combineerschakeling 48. De uitgang van de eerste combineer-schakeling 48 is via een met de later te beschrijven schakeling 51 corresponderende niet-lineaire simulatieschakeling 5 56 verbonden met de derde combineerschakeling 50 en, via een door het uitgangssignaal van de tweede integrator bestuurbare tweede niet-lineaire schakeling 64, met de tweede combineerschakeling 49.

De eenheid 35 omvat een derde combineerschakeling 50, 10 waarvan de ene ingang is gekoppeld met de uitgang van de eerste combineerschakeling 48 en de tweede ingang is verbonden met de uitgang van de computer 36, alsmede een tweede-ordeschakeling waarvan de ingang is verbonden met de uitgang van de derde combineerschakeling 50 en de uitgang is 15 verbonden met een ingang van de computer en een tweede ingang van de eerste combineerschakeling.

De genoemde tweede-ordeschakeling omvat een simulatieschakeling 51 die slechts een uitgangssignaal afgeeft indien de absolute waarde van het ingangssignaal een voorafgekozen 20 waarde overschrijdt waarbij het teken van het uitgangssignaal eenduidig samenhangt met het teken van het ingangssignaal en de voorafgekozen waarde correspondeert met een statische wrijving. De simulatieschakeling 51 is voorzien van een tegenkoppelketen, bestaande uit een differentiator 25 52, een instelbare versterker 53 en een verschilversterker 54. Met betrekking tot de overdrachtsfunctie van de simulatieschakeling wordt opgemerkt, dat de dode band en de helling beide afzonderlijk instelbaar zijn. Hierbij correspondeert de dode band met de statische wrijving en de helling 30 met de reciproke van de demping.

De verzwakker 53 dient voor instelling van de massa K2 van het stuurvlak. De uitgang van de simulatieschakeling 51 is verbonden met de ingang van een integrator 55, waarvan de uitgang is gekoppeld met de genoemde ingang van de computer 35 en met de genoemde tweede ingang van de eerste combineerschakeling 48.

Het uitgangssignaal van de tweede integrator 42 wordt Λ “ ·*. - - ·, Λ Λ - 1 . * Cl — V V J 'j * «**· -8- tevens aan een verdere ingang van de computer 36 toegevoerd. Een verdere uitgang van de computer levert FSySf2 19, welk signaal via de ingang 61 aan de tweede combineer-schakeling 49 wordt toegevoerd. Aan de computer worden in 5 het algemeen diverse “ideale", d.w.z. gewenste of berekende positiesignalen toegevoerd, dus niet vanaf bijvoorbeeld de positie-opnemer 37, aangezien die een realistisch, niet-ideaal positiesignaal afgeeft. Ook het signaal 9 aan de uitgang van de integrator 55 is een dergelijk signaal, name-10 lijk de "positie" van het analogon 34, 35.

Van een vierde combineerschakeling 65 zijn de twee ingangen verbonden met respectievelijk de uitgang van de eerste integrator 41 en de uitgang van de simulatieschake-ling 51 en is de uitgang verbonden met een ingang van de 15 eerste combineerschakeling 48. De eventueel instelbare versterking van de schakeling 65 representeert de demping van de koppeling.

Aan de uitgang van de niet-lineaire schakeling 56 is een signaal 57 beschikbaar, dat correspondeert met de kracht 20 Pi * F2. Dit signaal kan men zich vanaf de vertakking 58 gesplitst denken in een met Ρχ corresponderend signaal 59 en een identiek met F2 corresponderend signaal 60.

De tweede combineerschakeling 49 is in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld voorzien van een verdere ingang 61 25 waaraan door de computer 36 een met Fsyst*l corresponderend signaal 19 kan worden toegevoerd. Het signaal 9 aan de uitgang van de integrator 55 correspondeert met X2· Het signaal 13 aan.de uitgang van de computer 36 correspondeert met Fsyst·2· Het signaal 9 correspondeert met de positie van het 30 analogon, d.w.z. de gewenste positie van de stuurknuppel.

Fig. 2 toont het gedeelte van de schakeling volgens fig. 1, waarop de uitvinding betrekking heeft. In fig. 2 zijn dezelfde verwijzingssymbolen gebruikt en de diverse onderdelen zullen niet opnieuw worden genoemd en besproken. 35 Volstaan moge worden met een verwijzing naar de combineerschakeling 49, de deler 40, de integrator 41 en de integrator 42. Zoals tevens met een verwijzing naar fig. 1 moge V 5,v '·!) < ύ -9- blijken, vindt er een uitwisseling van signalen plaats tussen het analogon 132 en het analogon 33 met de computer 36/ welke laatste elementen in ruimere zin als “de computer" worden opgevat. Is in de bekende techniek volgens fig. 1 het 5 analogon 33 analoog uitgevoerd, in de techniek volgens de uitvinding is de implementatie digitaal. Vooruitlopend op de figuren 3 en 4 wordt nu vast opgeraerkt, dat een analoge eenheid volgens de bekende techniek in de figuren 3 en 4 met hetzelfde verwijzingsgetal/ waarin een accent is toegevoegd 10 zal worden weergegeven.

Fig. 3 toont een uitvoering, waarin de uitgang van de analoge eerste integrator 41 via een analoog/digitaal-omzet-ter 201 is verbonden met de in dit voorbeeld volledig digitaal werkende eenheid 33', 36, terwijl de uitgang van de 15 analoge tweede integrator 42 via een analoog/digitaal-omzet-ter 202 met die eenheid 33', 36 is verbonden. Een uitgang van de eenheid 331, 36 is met ingang van de corabineer-schakeling 49 verbonden via een digitaal/analoog 203.

Het voorkeursuitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 4 wijkt 20 in zoverre af van de uitvoering volgens fig. 3, dat de analoge integrator 42 is vervangen door een digitale integrator 421, die met zijn ingang is verbonden met de uitgang van de analoog/digitaal-omzetter 201 en met zijn uitgang is verbonden met de betreffende ingang van de eenheid 33', 36.

25 Tevens is zijn uitgang verbonden met de ingang van een digi-taal/analoog-omzetter 204, waarvan de uitgang functioneel overeenstemt met de uitgang van de analoge integrator 42 volgens fig. 3, hetgeen in de figuren met het verwijzingsgetal 45 is aangeduid.

30 Het verschil tussen de figuren 3 en 4 zal duidelijk zijns kwantiseringsruis aan de uitgang van de integrator 202 is voor een zeer belangrijk deel onderdrukt door gebruik te maken van een gefilterde versie van het uitgangssignaal van de analoog/digitaal-omzetter 201, waardoor de daarin aanwe-35 zige kwantiseringsruis met 6 dB/octaaf is onderdrukt.

Fig. 5 toont een schakeling, die op dezelfde plaats komt als het blok 132 in fig. 1 en fig. 4. Overeenkomstige r- ·· ' * λ .* * < V j £ 0 ψ + -10- elementen zijn dan ook aangeduid met dezelfde verwijzings-getallen als in die figuren 1 en 4 en zullen dan ook niet verder worden besproken.

Het met onderbroken lijnen getekende kader 301 is een 5 bestuurbare begrenzer. Hij omvat twee operationele versterkers 302 en 303/ die zijn tegengekoppeld door middel van diodes, resp. 304/ 305/ die zijn aangesloten tussen de uitgang en de inverterende ingang van de betreffende operationele versterker. Door deze op zichzelf bekende 10 diodeschakeling wordt een geïdealiseerde diodewerking over een ruim signaalbereik verkregen.

Het uitgangssignaal van de combineerschakeling 49 wordt toegevoerd aan twee sommeerschakelingen, resp. 306, 307, waarvan de respectieve tweede ingangen resp. recht-15 streeks en via een invertor 308 zijn verbonden met een instelsignaal-ingang 309, waaraan met het wrijvingsniveau overeenkomend signaal kari worden gelegd. De uitgang van de sommeerschakeling 306 is verbonden met de niet-inverterende ingang van de operationele versterker 303. De uitgang van de 20 sommeerschakeling 307 is verbonden met de niet-inverterende ingang van de operationele versterker 302.

De uitgang van de begrenzer 301, namelijk het knooppunt van de diodes 304 en 305, is verbonden met de ingang van de deler 40 en met een weerstand 310, waarvan de andere zijde is verbonden met de uitgang van een versterker 311, 25 die zijn ingangssignaal krijgt toegevoerd via een invertor 312 van een sommeerschakeling 313, waarvan de ene ingang is verbonden met de uitgang van de eerste integrator 41 en de tweede ingang is verbonden met een versterker 314, waarvan de ingang is verbonden met de uitgang van een sommeerschake-30 ling 315, waarvan de ene ingang via een invertor 316 is verbonden met de uitgang van de digitaal/analoog-omzetter 204 dus met de uitgang van de tweede integrator 201, 42', 204.

De tweede ingang van de sommeerschakeling 315 is verbonden met een ingangsklem 317 die dient voor ontvangst van 35 een met een "positie" corresponderend ingangssignaal.

Fig. 6 toont de overdrachtsfunctie van de variabele Ö 3 fï Λ Λ -¾ -11- begrenzer 301. Langs de abscis staat Vj., de ingangsspanning uit, terwijl langs de ordinaat VQ, de uitgangsspanning, is uitgezet.

Aan de uitgang van de soituneerschakeling 49 is een als 5 referentie-niveau te beschouwen totaalkrachtsignaal Ft aanwezig. Aan de ingang 309 is een signaal aanwezig, dat correspondeert met het wrijvingsniveau Fl« Duidelijk zal nu zijn, dat aan de niet-inverterende ingang van de operationele versterker 303 een signaal aanwezig is met de 10 waarde Ft + Fl, terwijl aan de niet-inverterende ingang van de operationele versterker 302 een signaal aanwezig is met de waarde Ft - Fl- Deze waarden Ft + Fl en Ft - Fl corresponderen met resp. de bovengrens en ondergrens van de door de begrenzingsschakeling 301 af te 15 geven spanning, zoals ook in de overdrachtsfunctie volgens fig. 6 is weergegeven. Duidelijk zal tevens zijn dat het verschil tussen beide grenzen de waarde (Ft + Fl) -(Ft - Fl) = 2 Fl bedraagt, hetgeen in fig. 6 ook is aangeduid. Variatie van het gewenste wrijvingsniveau kan dan 20 ook geëffectueerd worden door de afstand tussen beide grenzen te kiezen door geschikte keuze van het signaal aan de ingang 309.

Met het variëren van de uitgangsspanning Ft van de sommeerschakeling 49 wordt bereikt, dat de totale over-25 drachtsfunctie 318 van de begrenzer op en neer beweegt. Dit komt overeen met de fysische werkelijkheid in het geval van een wrijving. Ter toelichting: een voorwerp dat op een oppervlak staat en daarover kan schuiven, begint pas te bewegen na het overwinnen van een bepaalde minimale kracht. 30 In fig. 6 is dit aangeduid door een omhoogverschuiving van de overdrachtsfunctie 318 tot de functie 318'. Daartoe is een Ft noodzakelijk geweest, die juist iets groter was dan Fl-

Het versnellingssignaal aan de uitgang van de deler 40 35 heeft de waarde van het produkt van de versterkingsfactor van de versterker 311 en het snelheidssignaal, d.w.z. het uitgangssignaal van de eerste integrator 41, mits het is gelegen tussen de grenzen van de begrenzer 301. In rust is 3305096 9 m -12- het snelheidssignaal O, waardoor ook het versnellingssignaal de waarde 0 bezit.

Als Pij + Fl kleiner is dan 0 dan geldt, dat het versnellingssignaal gelijk is aan (Fij + FjJ/m, want het 5 snelheidssignaal is ongelijk 0 en minus de versterkings-factor van de versterker 311 maal het snelheidssignaal is positief.

Als F<j - fl groter is dan 0, dan is het versnellingssignaal (Fij - F^/m, want het snelheidssignaal is 10 ongelijk 0 en minus de versterkingsfactor van de versterker 311 maal het snelheidssignaal is negatief.

In fig. 6 overigens is er van uitgegaan dat het wrij-vingsniveau voor beweging in beide richtingen gelijk is.

Voor een realistische wrijvingssimulatie voor toepassing in 15 vluchtsimulatoren en dergelijke zal dit juist zijn. Er zijn echter toepassingen denkbaar, waarin een wrijving moet worden gesimuleerd, die in beide richtingen afwijkende waarden bezit. Daartoe kunnen in de ingangen van beide gelijkrich-ters geschikte versterkers/verzwakkers worden opgenomen, of 20 kan zelfs met twee verschillende ingangen overeenkomstig de ingang 309 worden gewerkt.

De versterker 314 heeft in een experimentele opstelling een versterkingsfactor van omstreeks tien.

Door het aanleggen van een eventueel programmeerbaar 25 en variabel ingangssignaal aan de "positie"-ingang 317 kan, mits de tussen de uitgang van de digitaal-analoogomzetter 204 en de ingang 317 opgenomen schakelaar 318 in zijn geopende stand staat, het eerste element, in dit uitvoerings-voorbeeld dus de stuurknuppel 1, in elke gewenste positie 30 worden gebracht. Voorwaarde daarbij is, dat het krachtsig-naal aan de uitgang van de sommeerschakeling 49 kleiner is dan het wrijvingssignaal aan de ingang 309. In deze toestand gedraagt het systeem zich als een positievolger met kracht-begrenzing tot de waarde van de ingestelde frictie, dat wil 35 zeggen het signaal aan de ingang 309.

Door het opnemen van de optredende signalen tijdens oefeningen met de simulator kan door het weer toevoeren aan 3533096 -13- * /* « m- de ingang 317 van de betreffende signalen de hele situatie opnieuw worden afgespeeld.

Ook kunnen mechanische aanslagen in het systeem worden opgezocht.

5 Een derde mogelijkheid is het simuleren van een blok kering of "jam" van de stuurknuppel, waarbij de krachtbe-grenzing de veiligheid voor de gebruiker verzekert.

δ C J C ‘J ï o

Claims

1. Simulator van voorafgekozen mechanische eigenschappen van het besturingssysteem van een transportmiddel, bijvoorbeeld een vliegtuig of een voertuig, welke simulator omvat s 5 (1) een eerste element, waarvan de stand tijdens een reis kan veranderen, zoals een bedieningsorgaan, bijvoorbeeld een stuurknuppel, waarmee via koppelmiddelen, zoals een kabel, een tweede element, zoals een stuurvlak, gekop- .. peld is? 10 (2) een met het of elk element gekoppeld, bijbehorend programmeerbaar servomiddel, omvattende: (a) een versterker; (b) een met de uitgang daarvan gekoppelde servomotor? (c) een tussen de servomotor en het element aange- 15 brachte kracht-elektrisch-signaalomzetter, waarvan de uitgang is gekoppeld met een eerste ingang van de versterker? (d) een aan het eerste element aangebrachte positie-elektrisch-signaalomzetter, waarvan de uitgang is 20 gekoppeld met een tweede ingang van de versterker; en (e) een computer, die op grond van de vluchtomstandig-heden en de relevante eigenschappen van het of elk element een bij de toestand van dat element beho- 25 rende kracht berekent en een daarmee overeenkomend signaal aan de versterker toevoert en met de versterker is gekoppeld via een de relevante mechanische eigenschappen van het betreffende element weergevend elektrisch analogon, welk analogon 3. omvat ï (1) een deler voor het door een met de gewenste massa van het element evenredige waarde delen van het ingangssignaal; (2) een met de uitgang van de deler verbonden, eerste 35 integrator? en S C’ fl * Λ Δ « ö 'J V v' 'V v * % - -15- (3) een met de uitgang van de eerste integrator verbonden tweede integrator, waarvan de uitgang met de ingang van de versterker is gekoppeld, gekenmerkt door middelen voor het simuleren van de mecha-5 nische Coulomb-wrijving van het eerste element, welke middelen zijn uitgevoerd als een bestuurbare begrenzer, die in een tegenkoppellus is opgenomen tussen de uitgang van de eerste integrator en de ingang van de deler, en twee stuur-ingangen bezit voor toevoer van twee stuursignalen, die 10 resp. het maximale en het minimale uitgangssignaal van de begrenzer bepalen, welke twee stuursignalen overeenkomen met resp. de som en het verschil van een aan het analogon toegevoerd krachtsignaal en een met de wrijvingskracht overeenkomend signaal.

2. Simulator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tegenkoppellus een versterker omvat.

3. Simulator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de begrenzer is uitgevoerd als twee diodescha-kelingen, die in serie in sperrichting zijn aangesloten 20 tussen de stuuringangen voor resp. het minimum-signaal en het maximum-signaal, het knooppunt van welke diodeschake-lingen is verbonden met de deler en met een weerstand, die met zijn andere zijde is gekoppeld met de uitgang van de eerste integrator.

4. Simulator volgens conclusie 3# met het kenmerk, dat de diodeschakelingen elk zijn uitgevoerd als operationele versterker met een in een tegenkoppellus opgenomen diode.

5. Simulator volgens één der voorgaande conclusies# 30 met het kenmerk, dat de computer van het digitale type is en dat de uitgang van de eerste integrator via een analoog/-di-gitaal-omzetter met een ingang van de computer is verbonden en dat de of elke betreffende uitgang van de computer via een digitaal/analoog-omzetter met het elektrische analogon 35 is verbonden.

6. Simulator volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de tweede integrator van het digitale type is# met zijn ^ ·'- . v» v 9 o -16- ingang is verbonden met de uitgang van de analoog/digitaal-omzetter en met zijn uitgang via een digitaal/analoog-omzet-ter is verbonden met een ingang van de computer en een ingang van de versterker.

7. Simulator volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de tegenkoppellus aan de uitgang van de eerste integrator een sommeerschakeling is opgenomen, die het uitgangssignaal van de eerste integrator aan zijn ene ingang ontvangt en aan zijn andere ingang het geïnverteerde 10 uitgangssignaal van de tweede integrator ontvangt via een vérdere sommeerschakeling, aan de tweede ingang waarvan- een positie-signaal kan worden gelegd, bijvoorbeeld voor het opnieuw afspelen van een oefeningssimulatie, het opzoeken van mechanische aanslagen en het simuleren van blokkeringen 15 of "jams".

8. Middelen voor het simuleren van mechanische Coulomb-wrijving, gekenmerkt door een bestuurbare begrenzer, kennelijk bestemd voor toepassing in een simulator volgens een der voorgaande conclusies. V ·,.· -J · *7 j