CN107818711B - 一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统 - Google Patents

一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，属于直升机模拟试验技术领域，其包括：控制系统，控制系统根据采集到的真实直升机的传感器信号经过处理得到真实直升机的振动数据，将所述振动数据传递给振动系统；振动系统，振动系统与控制系统电联，且接收控制系统输出的振动数据，并按振动数据进行振动。本发明的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统逼真还原了该直升机的振动感受，振幅和频率测试结果显示和真机振动谱一致，振动模拟准确。

Description

一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统
技术领域
本发明属于直升机模拟试验技术领域，尤其涉及一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统。
背景技术
直升机模拟器作为飞行员飞行训练的重要设备，能否提供真实的飞行感受至关重要。振动感强烈是直升机的主要特点之一，直升机振动主要来源于旋翼、尾桨、发动机等部件，主要以高频低幅的振动为主，振动是直升机飞行员判断直升机状态和操纵的主要依据之一。直升机模拟器振动系统可为飞行员提供高频低幅振动，模拟飞行中感受到的振动，真实还原飞行感受。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，用于精确模拟还原直升机的真感受。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其包括
控制系统，控制系统根据采集到的真实直升机的传感器信号经过处理得到真实直升机的振动数据，将所述振动数据传递给振动系统；
振动系统，振动系统与控制系统电联，且接收控制系统输出的振动数据，并按振动数据进行振动。
进一步的，所述振动数据包括频率和振幅。
进一步的，所述振动系统包括：
平台；
由竖直设置的第一支臂及水平设置的第二支臂构成的运动支臂，第一支臂固定有平台，第一支臂另一端与第二支臂的端点固定；
第一驱动机构及第二驱动机构，第一驱动机构通过支撑部连接于第二支臂，通过第一驱动机构能够控制第一支臂在竖直方向上的运动幅值；第二驱动机构通过传动部连接于第二支臂的端点，通过第二驱动机构能够控制第一支臂的运动频率。
进一步的，第一驱动机构的驱动方向为直线型。
进一步的，第一驱动机构可以为直线电机或作动筒。
进一步的，第二驱动机构的驱动运动类型为转动型。
进一步的，第二驱动机构可以为转动电机。
本发明的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统逼真还原了该直升机的振动感受，振幅和频率测试结果显示和真机振动谱一致，振动模拟准确。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的振动系统示意图。
图2为本发明一实施例的单自由度振动系统控制流程图。
图3为本发明一实施例的某型直升机振动谱的频率仿真图。
图4为本发明一实施例的某型直升机振动谱的幅值仿真图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
本发明的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其主要包括两个系统：控制系统和振动系统。控制系统根据采集到的真实直升机的传感器信号经过处理得到真实直升机的振动数据，振动数据包括频率和振幅，将振动数据传递给振动系统；振动系统与控制系统电联，且接收控制系统输出的振动数据，并按振动数据进行振动。
上述控制系统主要为振动控制软件，振动系统主要为硬件机构。其中，振动控制软件分为上位机软件和下位机软件，上位机软件负责振动控制逻辑的实现，下位机软件接收上位机软件的数据指令并控制硬件执行。根据真机实测振动加速度，经过频谱分析，得到直升机在开关车、平飞、爬升等状态下的振动值。根据以上分析编写振动控制逻辑软件。上位机软件根据真机采集到的加速度信号，经过频谱分析得到真实的振动谱(频率和振幅的曲线)，根据飞机模型解算的姿态、加速度信息等和振动谱匹配，输出驱动器的幅值和频率。
振动系统主要包括：平台1、第一支臂2、第二支臂3、第一驱动机构5及第二驱动机构4。其中，由竖直设置的第一支臂2及水平设置的第二支臂3可构成的运动支臂，第一支臂2上方固定有平台1，第一支臂2另一端与第二支臂3的端点固定，第一驱动机构5通过支撑部连接于第二支臂3，通过第一驱动机构5能够控制第一支臂3在竖直方向上的运动幅值，第二驱动机构4通过传动部连接于第二支臂3的端点，通过第二驱动机构能够控制第一支臂3的运动频率。
第一驱动机构5的驱动方向为直线型，支撑点位置处的支撑部可以沿着设置的滑轨滑动，使得支撑部沿着第二支臂3的轴线方向运动，以达到调整第一支臂2的幅值目的。在本发明中，第一驱动机构5可以为直线电机或作动筒。
第二驱动机构4的驱动运动类型为转动型，驱动第二支臂3运动的驱动部分别连接第二驱动机构4和第二支臂3，在第二驱动机构4的作用下可使得第二支臂3可以以支撑部为支点输出振动波。在本发明中，第二驱动机构4可以为转动电机。
需要说明的是，控制第一驱动机构和第二驱动机构可采用可编程控制器PLC来控制。
如图2所示为单自由度振动系统的控制流程，其首先可根据上位机控制系统接收飞机仿真模型数据，之后根据飞行数据判断飞行的状态，之后控制振动系统调用振动数据并输出振动幅值和频率，通过每隔10ms发送幅值和频率给振动系统实现了振动的仿真。
如图3和图4即为本发明一实施例的某型直升机振动谱的频率仿真图和幅值仿真图，其设计振动系统的指标：1)单自由度；2)振幅5mm；3)频率0-22Hz可调；4)载重1200kg，从图中可以看到，本发明的单自由度振动系统输出的曲线(实线)与真实值(虚线)基本一直，其可以真实的还原直升机垂向的振动感受。
本发明的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统逼真还原了该直升机的振动感受，振幅和频率测试结果显示和真机振动谱一致，振动模拟准确。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其特征在于，包括：
控制系统，控制系统根据采集到的真实直升机的传感器信号经过处理得到真实直升机的振动数据，将所述振动数据传递给振动系统；
振动系统，振动系统与控制系统电联，且接收控制系统输出的振动数据，并按振动数据进行振动，其中，所述振动系统包括：
平台；
由竖直设置的第一支臂及水平设置的第二支臂构成的运动支臂，第一支臂固定有平台，第一支臂另一端与第二支臂的端点固定；
第一驱动机构及第二驱动机构，第一驱动机构通过支撑部连接于第二支臂，通过第一驱动机构能够控制第一支臂在竖直方向上的运动幅值；第二驱动机构通过传动部连接于第二支臂的端点，通过第二驱动机构能够控制第一支臂的运动频率，所述第一驱动机构的驱动方向为直线型，所述第二驱动机构的驱动运动类型为转动型。
2.根据权利要求1所述的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其特征在于，所述振动数据包括频率和振幅。
3.根据权利要求1所述的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其特征在于，第一驱动机构可以为直线电机或作动筒。
4.根据权利要求1所述的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，其特征在于，第二驱动机构可以为转动电机。
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