CN110634351A - 一种飞行模拟器航空地平仪控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，包括：系统主控计算机、仪表主控计算机、主控模块和执行机构；系统主控计算机与仪表主控计算机相连，用于对仪表主控计算机进行控制；仪表主控计算机与主控模块相连，用于接收或发送数据至主控模块；主控模块与执行机构相连，主控模块为单片机，且与执行机构采用步进电机闭环控制系统，用于接收并处理仪表主控计算机所发送的数据，并实现俯仰角和倾斜角的显示、完成故障指示和侧滑角指示以及对俯仰角的调整。本发明采用步进电机的闭环控制系统，并通过光电编码器作为位置检测器件，有效地提高了该系统地精度和可靠性，且本发明还采用单片机来实现主控，增强了该系统的可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及飞行模拟器技术领域，更具体的说是涉及一种飞行模拟器航空地平仪控制系统。
背景技术
飞行模拟器是现代航空科研、教学、实验等不缺少的技术设备，在飞行性能研究、飞行品质评估和飞行训练等方面都有很高的经济价值。而飞行模拟器中的仪表控制是座舱仿真的主要技术，目前主要分为六大类，其中包括直流同步器、直流比值器、电流比值器、交流伺服电机、直流电机表、交流同步器仪表、步进电机表，随着数字控制技术的发展和步进电机精度的提高 ，现在的仪表驱动技术多采用步进电机的方式。
常见的步进电机传动系统是点击一体化的开环系统，其位置和速度的控制精度不但与控制系统地性能有关，而且还在很大程度上取决于设备的机械结构，由于系统中信息传递环节的误差、驱动装置的误差等等的影响，都可使执行部件不能达到预期的速度和位置，在运行过程中，开环控制方式下的步进电机出现高速“失步”与低速波动也屡见不鲜。
因此，如何提供一种能实现步进电机高精度的位置控制的飞行模拟器航空地平仪控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，能实现步进电机高精度的位置控制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，包括：系统主控计算机、仪表主控计算机、主控模块和执行机构；
所述系统主控计算机与所述仪表主控计算机相连，用于对仪表主控计算机进行控制；
所述仪表主控计算机与所述主控模块相连，用于接收或发送数据至所述主控模块；
所述主控模块与所述执行机构相连，所述主控模块为单片机，且与所述执行机构采用步进电机闭环控制系统，用于接收并处理所述仪表主控计算机所发送的数据，并实现俯仰角和倾斜角的显示、完成故障指示和侧滑角指示以及对俯仰角的调整。
优选的，还包括转换器单元，所述仪表主控计算机通过转换器单元与所述主控模块相连。
优选的，所述执行机构包括俯仰倾斜角指示模块；
所述俯仰倾斜角指示模块包括步进电机、步进电机驱动器、位置译码电路和光电编码器；
所述光电编码器与所述步进电机和所述位置译码电路相连，用于读取步进电机转子的位置，并将数据通过所述位置译码电路转换后输入所述主控模块，所述主控模块计算出所要发出的驱动脉冲个数，并输出相应的驱动脉冲和控制信号，经过步进电机驱动电路带动步进电机完成俯仰倾斜角的指示。
优选的，所述执行机构还包括侧滑角指示模块；
所述侧滑角指示模块包括D/A转换器、转换驱动单元和侧滑角指针；
所述主控模块将数据发送至所述D/A转换器，所述D/A转换器的输出数据经过所述转换驱动电路，获取相应模拟电压驱动所述侧滑角指针。
优选的，所述执行机构还包括俯仰角调整模块；
所述俯仰角调整模块包括俯仰调整旋钮、A/D转换器、俯仰指示驱动电路和俯仰角指针；
所述俯仰调整旋钮产生模拟电压，通过所述A/D转换器转换后输入所述主控模块，产生脉冲驱动所述俯仰指示驱动电路，所述俯仰指示驱动电路驱动所述步进电机和所述俯仰角指针。
优选的，所述执行机构还包括故障指示模块；
所述主控模块接收所述仪表主控计算机发送的故障信号，所述数字组合逻辑电路接收所述主控模块发送的故障数据，并实现故障指示功能。
优选的，所述主控模块包括一个或一个以上的单片机。
优选的，所述光电编码器为绝对式多圈编码器。
优选的，所述步进电机为双轴伸整体式稀土永磁混合式两相步进电机。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，本发明采用步进电机的闭环控制系统，并通过光电编码器作为位置检测器件，有效地提高了该系统地精度和可靠性，且本发明还采用单片机来实现主控，增强了该系统的可扩展性。
附图说明
图1附图为本发明提供的结构示意图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述。
本发明实施例公开了一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，包括：系统主控计算机、仪表主控计算机、主控模块和执行机构；
系统主控计算机与仪表主控计算机相连，用于对仪表主控计算机进行控制；
仪表主控计算机与主控模块相连，用于接收或发送数据至主控模块；
主控模块与执行机构相连，主控模块为单片机，且与执行机构采用步进电机闭环控制系统，用于接收并处理仪表主控计算机所发送的数据，并实现俯仰角和倾斜角的显示、完成故障指示和侧滑角指示以及对俯仰角的调整。
为了进一步实现上述技术方案，还包括转换器单元，仪表主控计算机通过转换器单元与主控模块相连。
为了进一步实现上述技术方案，执行机构包括俯仰倾斜角指示模块；
俯仰倾斜角指示模块包括步进电机、步进电机驱动器、位置译码电路和光电编码器；
光电编码器与步进电机和位置译码电路相连，用于读取步进电机转子的位置，并将数据通过位置译码电路转换后输入主控模块，主控模块计算出所要发出的驱动脉冲个数，并输出相应的驱动脉冲和控制信号，经过步进电机驱动电路带动步进电机完成俯仰倾斜角的指示。
需要说明的是：本实施例采用了光电编码器作为位置检测器件，将其与步进电机主轴直接相连来测位置，构成步进电机的闭环控制系统，通过光电编码器为本发明提供了无接触、高转速、高分辨率和高可靠性的优点。
为了进一步实现上述技术方案，执行机构还包括侧滑角指示模块；
侧滑角指示模块包括D/A转换器、转换驱动单元和侧滑角指针；
主控模块将数据发送至D/A转换器，D/A转换器的输出数据经过转换驱动电路，获取相应模拟电压驱动侧滑角指针。
为了进一步实现上述技术方案，执行机构还包括俯仰角调整模块；
俯仰角调整模块包括俯仰调整旋钮、A/D转换器、俯仰指示驱动电路和俯仰角指针；
俯仰调整旋钮产生模拟电压，通过A/D转换器转换后输入主控模块，产生脉冲驱动俯仰指示驱动电路，俯仰指示驱动电路驱动步进电机和俯仰角指针。
为了进一步实现上述技术方案，执行机构还包括故障指示模块；
主控模块接收仪表主控计算机发送的故障信号，数字组合逻辑电路接收主控模块发送的故障数据，并实现故障指示功能。
为了进一步实现上述技术方案，主控模块包括一个或一个以上的单片机。
为了进一步实现上述技术方案，光电编码器为绝对式多圈编码器。
为了进一步实现上述技术方案，步进电机为双轴伸整体式稀土永磁混合式两相步进电机。
需要进一步说明的是，本发明还可以增加浪涌保护和光电隔离保护的功能供用户选配，以确保系统的安全性。
Claims (9)
1.一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，包括：系统主控计算机、仪表主控计算机、主控模块和执行机构；
所述系统主控计算机与所述仪表主控计算机相连，用于对仪表主控计算机进行控制；
所述仪表主控计算机与所述主控模块相连，用于接收或发送数据至所述主控模块；
所述主控模块与所述执行机构相连，所述主控模块为单片机，且与所述执行机构采用步进电机闭环控制系统，用于接收并处理所述仪表主控计算机所发送的数据，并实现俯仰角和倾斜角的显示、完成故障指示和侧滑角指示以及对俯仰角的调整。
2.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，还包括转换器单元，所述仪表主控计算机通过转换器单元与所述主控模块相连。
3.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述执行机构包括俯仰倾斜角指示模块；
所述俯仰倾斜角指示模块包括步进电机、步进电机驱动器、位置译码电路和光电编码器；
所述光电编码器与所述步进电机和所述位置译码电路相连，用于读取步进电机转子的位置，并将数据通过所述位置译码电路转换后输入所述主控模块，所述主控模块计算出所要发出的驱动脉冲个数，并输出相应的驱动脉冲和控制信号，经过步进电机驱动电路带动步进电机完成俯仰倾斜角的指示。
4.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述执行机构还包括侧滑角指示模块；
所述侧滑角指示模块包括D/A转换器、转换驱动单元和侧滑角指针；
所述主控模块将数据发送至所述D/A转换器，所述D/A转换器的输出数据经过所述转换驱动电路，获取相应模拟电压驱动所述侧滑角指针。
5.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述执行机构还包括俯仰角调整模块；
所述俯仰角调整模块包括俯仰调整旋钮、A/D转换器、俯仰指示驱动电路和俯仰角指针；
所述俯仰调整旋钮产生模拟电压，通过所述A/D转换器转换后输入所述主控模块，产生脉冲驱动所述俯仰指示驱动电路，所述俯仰指示驱动电路驱动所述步进电机和所述俯仰角指针。
6.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，
所述执行机构还包括故障指示模块；
所述主控模块接收所述仪表主控计算机发送的故障信号，所述数字组合逻辑电路接收所述主控模块发送的故障数据，并实现故障指示功能。
7.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述主控模块包括一个或一个以上的单片机。
8.根据权利要求3所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述光电编码器为绝对式多圈编码器。
9.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器航空地平仪控制系统，其特征在于，所述步进电机为双轴伸整体式稀土永磁混合式两相步进电机。
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|---|---|
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