CN107316533B - 模拟飞机驾驶操作系统 - Google Patents
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Abstract
一种模拟飞机驾驶操作系统，包括左驾驶操作系统；所述左驾驶操作系统包括由第一滚转操作机构和第一俯仰操作机构构成的左驾驶盘、与所述第一滚转操作机构耦接的第一滚转操作阻力反馈系统，以及与所述第一俯仰操作机构耦接的第一俯仰操作阻力反馈系统。上述的方案，可以提高飞行模拟平台的驾驶盘操作系统动感模拟逼真度，有效复现飞机飞行时的真实状态。
Description
技术领域
本发明涉及飞机技术领域，特别是涉及一种模拟飞机驾驶操作系统。
背景技术
大型运输机，是衡量一个国家综合国力的重要指标，在国民经济的可持续发展中扮演着越来越重要的角色，其研制技术一直以来被欧美国家垄断，国外进口设备成本高且维护过程繁琐，而飞行模拟训练平台是一种地面培养飞行员的重要设备，具有较高的经济效益。
驾驶盘操作系统是飞行模拟训练平台的关键部分，其性能直接决定了飞行员的训练质量。
但是，现有的飞行模拟平台的驾驶盘操作系统，存在着动感模拟逼真度不高，难以有效的复现飞机飞行时的真实状态的问题。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是如何提高飞行模拟平台的驾驶盘操作系统动感模拟逼真度，有效复现飞机飞行时的真实状态。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种模拟飞机驾驶操作系统，包括左驾驶操作系统；
所述左驾驶操作系统包括由第一滚转操作机构和第一俯仰操作机构构成的左驾驶盘、与所述第一滚转操作机构耦接的第一滚转操作阻力反馈系统，以及与所述第一俯仰操作机构耦接的第一俯仰操作阻力反馈系统；
所述第一滚转操作阻力反馈系统包括第一主动轮、第一从动轮、第一传输带、第一传动轴、第一角度传感器、第一电机和第一电机控制器；所述第一滚转操作机构与所述第一主动轮耦接，所述第一主动轮还与所述第一从动轮耦接，所述第一从动轮还与所述第一传输带耦接，所述第一角度传感器固定安装于所述第一传动轴上，并与所述第一电机控制器耦接，所述第一电机控制器还与所述第一电机耦接；
所述第一角度传感器，适于对所述第一传动轴的滚转角度进行实时检测；
所述第一电机控制器，适于实时获取所述第一传动轴的滚转角度，并基于所述第一传动轴的滚转角度生成对应的第一电机力矩控制信号，以控制所述第一电机输出对应的第一力矩；
所述第一俯仰操作阻力反馈系统包括第一套筒、第二传输带、第二传动轴、第二角度传感器、第二电机控制器和第二电机；所述第一俯仰操作机构与所述第一套筒耦接，所述第一套筒还与所述第二传输带耦接，所述第二传输带还与所述第一传动轴和所述第二传动轴耦接，所述第二角度传感器安装在所述第二传动轴上，并与所述第二电机控制器耦接，所述第二电机控制器与所述第二电机耦接；
所述第二角度传感器，适于对所述第二传动轴的滚转角度进行实时检测；
所述第一电机控制器，适于实时获取所述第二传动轴的俯仰角度，并基于所述第二传动轴的俯仰角度生成对应的第二电机力矩控制信号，以控制所述第二电机输出对应的第二力矩。
可选地，所述模拟飞机驾驶操作系统还包括右驾驶操作系统和联动连接机构；所述右驾驶操作机构通过所述联动连接机构与所述左驾驶操作机构耦接；
所述联动连接机构，适于闭合时连接所述右驾驶操作机构与所述左驾驶操作机构，以使得所述左驾驶操作机构与所述右驾驶操作机构联动；断开时断开所述右驾驶操作机构与所述左驾驶操作机构之间的连接。
可选地，所述右驾驶操作机构，包括由第二滚转操作机构和第二俯仰操作机构构成的左驾驶盘、与所述第二滚转操作机构耦接的第二滚转操作阻力反馈系统，以及与所述第二俯仰操作机构耦接的第二俯仰操作阻力反馈系统；
所述第二滚转操作阻力反馈系统包括第二主动轮、第二从动轮、第三传输带、第三传动轴；所述第二滚转操作机构与所述第二主动轮耦接，所述第二主动轮还与所述第二从动轮耦接，所述第二从动轮还与所述第三传输带耦接；
所述第二俯仰操作阻力反馈系统包括第二套筒、第四传输带、第四传动轴；所述第二俯仰操作机构与所述第二套筒耦接，所述第二套筒还与所述第四传输带耦接，所述第四传输带还分别与所述第三传动轴和所述第四传动轴耦接。
可选地，所述联动连接机构包括第一离合器和第二离合器；
所述第一离合器安装于所述第一传动轴与所述第三传动轴之间，适于在闭合时连接所述第一传动轴与所述第三传动轴；断开时断开所述第一传动轴与所述第三传动轴之间的连接；
所述第二离合器安装于所述第二传动轴与所述第四传动轴之间，适于在闭合时连接所述第二传动轴与所述第四传动轴；断开时断开所述第二传动轴与所述第四传动轴之间的连接。
可选地，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器为同一控制器。
可选地，所述第一电机为伺服交流电机。
可选地，所述第二电机为伺服交流电机。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：
上述的方案，在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一滚转操作机构对模拟飞机装置进行滚转操作时，通过安装在第一滚转阻力反馈系统的第一传动轴上的所述第一角度传感器对所述第一传动轴的滚转角度进行实时检测，并采用所述第一电机控制器实时获取所述第一传动轴的滚转角度，从而基于所述第一传动轴的滚转角度生成对应的第一电机力矩控制信号，以控制所述第一电机输出对应的第一力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一滚转机构的力反馈，增强滚操作的力感；在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一俯仰操作机构对模拟飞机装置进行俯仰操作时，通过安装在第一俯仰阻力反馈系统的第二传动轴上的所述第二角度传感器对所述第二传动轴的俯仰角度进行实时检测，并采用所述第二电机控制器实时获取所述第二传动轴的俯仰角度，从而基于所述第二传动轴的俯仰角度生成对应的第二电机力矩控制信号，以控制所述第二电机输出对应的第二力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一俯仰操作机构的力反馈，增强俯仰操作的力感；因此，可以提高飞行模拟平台的驾驶盘操作系统动感模拟逼真度，有效复现飞机飞行时的真实状态。
附图说明
图1和图2是本发明实施例中的一种模拟飞机驾驶系统的结构示意图；
图3是图1和图2所示的模拟飞机驾驶系统的俯视剖面示意图。
具体实施方式
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例采用的技术方案通过在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一滚转操作机构对模拟飞机装置进行滚转操作时，通过安装在第一滚转阻力反馈系统的第一传动轴上的所述第一角度传感器对所述第一传动轴的滚转角度进行实时检测，并采用所述第一电机控制器实时获取所述第一传动轴的滚转角度，从而基于所述第一传动轴的滚转角度生成对应的第一电机力矩控制信号，以控制所述第一电机输出对应的第一力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一滚转机构的力反馈，增强滚操作的力感；在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一俯仰操作机构对模拟飞机装置进行俯仰操作时，通过安装在第一俯仰阻力反馈系统的第二传动轴上的所述第二角度传感器对所述第二传动轴的俯仰角度进行实时检测，并采用所述第二电机控制器实时获取所述第二传动轴的俯仰角度，从而基于所述第二传动轴的俯仰角度生成对应的第二电机力矩控制信号，以控制所述第二电机输出对应的第二力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一俯仰操作机构的力反馈，增强俯仰操作的力感；因此，可以提高飞行模拟平台的驾驶盘操作系统动感模拟逼真度，有效复现飞机飞行时的真实状态。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图3分别示出了本发明实施例中的一种模拟飞机驾驶操作系统的结构示意图。请参见图1至图3，本发明实施例中的一种模拟飞机驾驶操作系统，可以包括左驾驶操作系统1。左驾驶操作系统1包括由第一滚转操作机构(未示出)和第一俯仰操作机构(未示出)构成的左驾驶盘11、与第一滚转操作机构耦接的第一滚转操作阻力反馈系统，以及与第一俯仰操作机构耦接的第一俯仰操作阻力反馈系统。
其中，第一滚转操作阻力反馈系统包括第一主动轮121、第一从动轮122、第一传输带123、第一传动轴124、第一角度传感器125、第一电机126和第一电机控制器(未示出)。其中，第一滚转操作机构与第一主动轮121耦接，第一主动轮121还与第一从动轮122耦接，第一从动轮122还与第一传输带123耦接，第一角度传感器125固定安装于第一传动轴124上，并与第一电机控制器耦接，第一电机控制器还与第一电机126耦接。
第一俯仰操作阻力反馈系统包括第一套筒131、第二传输带132、第二传动轴133、第二角度传感器134、第二电机控制器(未示出)和第二电机135。其中，第一俯仰操作机构与第一套筒131耦接，第一套筒131还与第二传输带132耦接，第二传输带132还分别与第一传动轴134和第二传动轴133耦接，第二角度传感器134安装在第二传动轴133上，并与第二电机控制器耦接，第二电机控制器与第二电机135耦接。
在具体实施中，模拟飞机驾驶操作系统还包括右驾驶操作系统2和联动连接机构3。其中，右驾驶操作机构2通过联动连接机构3与左驾驶操作机构1耦接。
联动连接机构3，适于闭合时连接右驾驶操作机构与左驾驶操作机构，以使得左驾驶操作机构与右驾驶操作机构联动；断开时断开右驾驶操作机构与左驾驶操作机构之间的连接。
在本发明一实施例中，右驾驶操作机构2包括由第二滚转操作机构(未示出)和第二俯仰操作机构(未示出)构成的左驾驶盘21、与第二滚转操作机构耦接的第二滚转操作阻力反馈系统、，以及与第二俯仰操作机构耦接的第二俯仰操作阻力反馈系统。
第二滚转操作阻力反馈系统包括第二主动轮221、第二从动轮222、第三传输带223和第三传动轴224。其中，第二滚转操作机构与第二主动轮211耦接，第二主动轮221还与第二从动轮222耦接，第二从动轮232还与第三传输带223耦接，第三传输带223还与第三传动轴224耦接。
第二俯仰操作阻力反馈系统包括第二套筒231、第四传输带232和第四传动轴233。其中，第二俯仰操作机构与第二套筒231耦接，第二套筒231还与第四传输带232耦接，第四传输带232还分别与第三传动轴224和第四传动轴233耦接。
在本发明一实施例中，联动连接机构3包括第一离合器31和第二离合器32。其中，第一离合器31安装于第一传动轴124与第三传动轴224之间，适于在闭合时连接第一传动轴与第三传动轴224；断开时断开第一传动轴124与第三传动轴224之间的连接。
第二离合器32安装于第二传动轴134与第四传动轴233之间，适于在闭合时连接第二传动轴与第四传动轴233；断开时断开第二传动轴134与第四传动轴233之间的连接。
下面将对上述的模拟飞机驾驶操作系统的工作原理进行详细的介绍。
当驾驶员拉动左驾驶盘11左右转动时，左右转动的左驾驶盘11中的第一滚转操作机构带动第一主动轮121转动，第一主动齿轮121带动第一从动轮122转动，第一从动轮122转动时带动第一传输带123转动，第一传输带123转动时带动第一传动轴124转动。第一角度传感器125检测到第一传动轴124的滚转转动角度信号，并将检测到第一传动轴124的滚转转动角度信号分别传递给飞机模拟装置控制系统和第一电机控制器，飞机模拟装置控制系统根据角度信号实时调整模拟飞机舱体的滚转角度。同时，第一电机控制器检测到第一传动轴124的滚转转动角度信号实时输出对应的第一电机转矩，使飞行员实时感受到来自第一滚转机构的力反馈，增强滚转操作的力感。
当驾驶员拉动左驾驶盘11前后转动时，驾驶盘11的第一俯仰操作机构前后运动带动第一套筒131转动，第一套筒131转动的同时带动第二传输带132转动，第二传输带132带动第二传动轴134转动。第二角度传感器135检测到第二传动轴134的俯仰转动角度信号，并将检测到第二传动轴134的俯仰转动角度信号分别传递给飞机模拟装置控制系统和电机控制器。飞机模拟装置控制系统基于检测到第二传动轴134的俯仰转动角度信号实时调整模拟飞机舱体的俯仰角度。同时，第二电机控制器根据检测到第二传动轴134的俯仰转动角度信号生成对应的第二电机力矩控制信号，以控制第二电机135实时输出对应的第二转矩，使飞行员实时感受到来自第一俯仰机构的力反馈，增强俯仰操作力感。
当两名驾驶员同时操纵左驾驶盘11和右驾驶盘21进行左右转动时，此时第一离合器31和第二离合器32均处于闭合状态，第一传动轴124和第三传动轴224连接，第二传动轴133和第四传动轴233连接，左驾驶盘11和右驾驶盘21具有相同的运动状态。左驾驶盘11和右驾驶盘21同时左右转动并带动连接成一体的第一传动轴124和第三传动轴224转动，第一角度传感器125检测到第一传动轴124的转动并将角度信号经过第一电机控制器传输到第一电机126，第一电机126根据接收到的角度信号调整转动从而实现飞机的翻转运动。
当两名驾驶员同时操纵左驾驶盘11和右驾驶盘21进行前后转动时，此时第一离合器31和第二离合器32均处于闭合状态，第一传动轴124和第三传动轴224连接，第二传动轴133和第四传动轴233连接，左驾驶盘11和右驾驶盘21具有相同的运动状态。当两名驾驶员同时操纵左驾驶盘11和右驾驶盘21前后转动时，左驾驶盘11和右驾驶盘21同时前后转动并分别带动第一传输带123和第三传输带223转动，第一传输带123和第三传输带223转动的同时带动连接成一体的第二传动轴133和第四传动轴233转动，第二角度传感器134检测到第四传动轴233转动并将角度信号传递给第二电机135，第二电机135根据接收到的角度信号调整转动从而实现飞机的俯仰运动。
采用本发明实施例中的上述方案，在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一滚转操作机构对模拟飞机装置进行滚转操作时，通过安装在第一滚转阻力反馈系统的第一传动轴上的所述第一角度传感器对所述第一传动轴的滚转角度进行实时检测，并采用所述第一电机控制器实时获取所述第一传动轴的滚转角度，从而基于所述第一传动轴的滚转角度生成对应的第一电机力矩控制信号，以控制所述第一电机输出对应的第一力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一滚转机构的力反馈，增强滚操作的力感；在驾驶员采用左驾驶操作系统的第一俯仰操作机构对模拟飞机装置进行俯仰操作时，通过安装在第一俯仰阻力反馈系统的第二传动轴上的所述第二角度传感器对所述第二传动轴的俯仰角度进行实时检测，并采用所述第二电机控制器实时获取所述第二传动轴的俯仰角度，从而基于所述第二传动轴的俯仰角度生成对应的第二电机力矩控制信号，以控制所述第二电机输出对应的第二力矩反馈给驾驶员，可以使得使飞行员实时感受到来自第一俯仰操作机构的力反馈，增强俯仰操作的力感；因此，可以提高飞行模拟平台的驾驶盘操作系统动感模拟逼真度，有效复现飞机飞行时的真实状态。
以上对本发明实施例的方法及系统做了详细的介绍，本发明并不限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (5)
1.一种模拟飞机驾驶操作系统，其特征在于，包括左驾驶操作系统,右驾驶操作系统和联动连接机构；所述右驾驶操作机构通过所述联动连接机构与所述左驾驶操作机构耦接；
所述左驾驶操作系统包括由第一滚转操作机构和第一俯仰操作机构构成的左驾驶盘、与所述第一滚转操作机构耦接的第一滚转操作阻力反馈系统，以及与所述第一俯仰操作机构耦接的第一俯仰操作阻力反馈系统；
所述第一滚转操作阻力反馈系统包括第一主动轮、第一从动轮、第一传输带、第一传动轴、第一角度传感器、第一电机和第一电机控制器；所述第一滚转操作机构与所述第一主动轮耦接，所述第一主动轮还与所述第一从动轮耦接，所述第一从动轮还与所述第一传输带耦接，所述第一角度传感器固定安装于所述第一传动轴上，并与所述第一电机控制器耦接，所述第一电机控制器还与所述第一电机耦接；
所述第一角度传感器，适于对所述第一传动轴的滚转角度进行实时检测，根据检测到的角度信号实时模拟飞机舱体的滚转角度；
所述第一电机控制器，适于实时获取所述第一传动轴的滚转角度，并基于所述第一传动轴的滚转角度生成对应的第一电机力矩控制信号，以控制所述第一电机输出对应的第一力矩；
所述第一俯仰操作阻力反馈系统包括第一套筒、第二传输带、第二传动轴、第二角度传感器、第二电机控制器和第二电机；所述第一俯仰操作机构与所述第一套筒耦接，所述第一套筒还与所述第二传输带耦接，所述第二传输带还分别与所述第一传动轴和所述第二传动轴耦接，所述第二角度传感器安装在所述第二传动轴上，并与所述第二电机控制器耦接，所述第二电机控制器与所述第二电机耦接；
所述第二角度传感器，适于对所述第二传动轴的滚转角度进行实时检测，根据检测到的角度信号实时模拟飞机舱体的滚转角度；
所述第一电机控制器，适于实时获取所述第二传动轴的俯仰角度，并基于所述第二传动轴的俯仰角度生成对应的第二电机力矩控制信号，基于检测到第二传动轴的俯仰角度信号实时调整模拟飞机舱体的俯仰角度，以控制所述第二电机输出对应的第二力矩；
所述联动连接机构，适于闭合时连接所述右驾驶操作机构与所述左驾驶操作机构，以使得所述左驾驶操作机构与所述右驾驶操作机构联动；断开时断开所述右驾驶操作机构与所述左驾驶操作机构之间的连接；
所述右驾驶操作机构，包括由第二滚转操作机构和第二俯仰操作机构构成的左驾驶盘、与所述第二滚转操作机构耦接的第二滚转操作阻力反馈系统，以及与所述第二俯仰操作机构耦接的第二俯仰操作阻力反馈系统；
所述第二滚转操作阻力反馈系统包括第二主动轮、第二从动轮、第三传输带和第三传动轴；
所述第二俯仰操作阻力反馈系统包括第二套筒、第四传输带、第四传动轴；
所述联动连接机构，包括第一离合器和第二离合器；
所述第一离合器安装于所述第一传动轴与所述第三传动轴之间，适于在闭合时连接所述第一传动轴与所述第三传动轴；断开时断开所述第一传动轴与所述第三传动轴之间的连接；
所述第二离合器安装于所述第二传动轴与所述第四传动轴之间，适于在闭合时连接所述第二传动轴与所述第四传动轴；断开时断开所述第二传动轴与所述第四传动轴之间的连接。
2.根据权利要求1所述的模拟飞机驾驶操作系统，其特征在于，所述第二滚转操作机构与所述第二主动轮耦接，所述第二主动轮还与所述第二从动轮耦接，所述第二从动轮还与所述第三传输带耦接，所述第三传输带还与所述第三传动轴耦接；
所述第二俯仰操作机构与所述第二套筒耦接，所述第二套筒还与所述第四传输带耦接，所述第四传输带还分别与所述第三传动轴和所述第四传动轴耦接。
3.根据权利要求1所述的模拟飞机驾驶操作系统，其特征在于，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器为同一控制器。
4.根据权利要求1所述的模拟飞机驾驶操作系统，其特征在于，所述第一电机为伺服交流电机。
5.根据权利要求1所述的模拟飞机驾驶操作系统，其特征在于，所述第二电机为伺服交流电机。
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