CN111063235A - 一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，舵杆传动连接操控执行机构，向操控执行机构输出操控力矩；传感器组获取加载在操控执行机构上的操控力矩，并传输至操控负荷分析模块；操控负荷分析模块根据操控力矩计算伺服驱动力矩，并将伺服驱动力矩传输至伺服驱动器；伺服驱动器连接负荷产生机构，用于驱动负荷产生机构产生负荷力并加载在操控执行机构。本发明获取舵杆对操控执行机构的操控力，并将其转化为可计算的模拟量，进行负荷分析，对反馈至负荷产生机构的伺服驱动力矩进行多方向计算模拟，操控模拟结果更加真实，控制力伺服执行机构执行与真实操纵时相同的作用力感。
Description
技术领域
本发明属于计算机通信技术领域，涉及一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统。
背景技术
飞行模拟器，又称飞行模拟机，是一种尽可能真实地复制或模拟飞机驾驶经验的系统。从广义上来说，就是用来模拟飞行器飞行的机器，如模拟飞机、导弹、卫星、宇宙飞船等飞行的装置，其能够复现飞行器及空中环境并能够进行操作。从狭义上来说，就是用来模拟飞行器是结构比较复杂、功能比较齐全的装置，不同于结构比较简单且功能较少的飞行训练器。
操作系统作为飞行员模拟机训练中的重要硬件结构，直接影响到飞行员的训练效果，一套逼真的模拟机操作系统对于飞行训练的重要性是不言而喻的，操纵负荷模型作为操纵系统的灵魂，直接影响到模拟机与所模拟的飞行器之间的操纵相似程度，从而影响飞行员在该模拟机上的训练水平。对当前操纵力感的逼真模拟可以使驾驶员准确地感受到当前飞行状况，从而有效提高驾驶员的训练效率；而错误失真的操纵力感会使驾驶员形成错误的操作习惯，从而使飞行训练效率降低甚至失效。
因此，提供一种能够提高飞行训练模拟器逼真度的飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述研究现状和存在的问题，能够在模拟飞行时获得较佳操纵力感的操纵负荷训练系统。
为实现上述目的其具体方案如下：
一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，包括舵杆、操控执行机构、传感器组、操控负荷分析模块、负荷产生机构、伺服驱动器；
所述舵杆传动连接所述操控执行机构，向所述操控执行机构输出操控力矩；
所述传感器组获取加载在所述操控执行机构上的操控力矩，并传输至所述操控负荷分析模块；
所述操控负荷分析模块根据操控力矩计算伺服驱动力矩，并将所述伺服驱动力矩传输至所述伺服驱动器；
所述伺服驱动器连接所述负荷产生机构，用于驱动所述负荷产生机构产生负荷力并加载在所述操控执行机构。
优选的，所述操控执行机构包括发动机油门杆。
优选的，所述传感器组包括若干个力矩传感器，所述力矩传感器分布于所述操控执行机构不同位置，获取不同方位的操控力矩。
优选的，所述传感器组包括转动角传感器，根据所述操控负荷分析模块内的力感模型进行计算，获得加速度、速度信息，并生成方向信号传输至所述伺服驱动器。
优选的，所述操控负荷分析模块包括主控单元、模拟量输入单元、串口通讯单元和网口通讯单元；
所述模拟量输入单元与所述传感器组电连接，用于接收所述传感器组传输的各个方向扭矩值，并发送至主控单元；
所述主控单元根据输入的扭矩值计算伺服驱动力矩，并连接串口通讯模块，所述串口通讯模块将所述伺服驱动力矩发送至所述伺服驱动器；
所述伺服驱动器与所述负荷产生机构控制连接，根据伺服驱动力矩控制所述负荷产生机构向所述操控执行机构加载负荷力；
所述网口通讯单元将操控力矩信息、伺服驱动力矩信息传输至外部监控系统。
优选的，所述负荷产生机构包括力臂调节器，所述力臂调节器安装在所述发动机油门杆的不同方向位置。
优选的，所述负荷产生机构包括传动齿轮和柔性牵引件，所述柔性牵引件套装在所述齿轮上，所述传动齿轮与所述伺服驱动器连接，所述伺服驱动器控制所述传动齿轮转动，带动所述柔性牵引件沿所述发动机油门杆的圆周方向进行缠绕。
本发明相较现有技术具有以下有益效果：
本发明实时获取舵杆对操控执行机构的操控力，并将其转化为可计算的模拟量，进行负荷分析，分析结果考虑不多方向作用力的模拟，对反馈至负荷产生机构的伺服驱动力矩进行多方向计算模拟，进一步提高了模拟的逼真度。同时，本发明支持对负荷训练过程的实时监控显示，有助于直观的获取训练模拟数据，便于飞行器训练效果的反馈。本发明的操控模拟结果更加真实，控制力伺服执行机构执行与真实操纵时相同的作用力感。
附图说明
图1为本发明一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统的框架图。
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。
参见附图1，本实施例提供的飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，包括舵杆、操控执行机构、传感器组、操控负荷分析模块、负荷产生机构、伺服驱动器；具体执行过程如下：
舵杆传动连接操控执行机构，向操控执行机构输出操控力矩，操控执行机构包括发动机油门杆，舵杆利用传动结构连接至发动机油门杆。
传感器组获取加载在操控执行机构上的操控力矩，并传输至操控负荷分析模块。传感器组包括若干个力矩传感器和/或转动角传感器，力矩传感器分布于操控执行机构不同位置，获取不同方位的操控力矩；转动角传感器根据操控负荷分析模块内的力感模型进行计算，获得加速度、速度信息，并生成方向信号传输至伺服驱动器。
操控负荷分析模块根据操控力矩计算伺服驱动力矩，并将伺服驱动力矩传输至伺服驱动器；操控负荷分析模块包括主控单元、模拟量输入单元、串口通讯单元和网口通讯单元；模拟量输入单元与传感器组电连接，用于接收传感器组传输的各个方向扭矩值，并发送至主控单元；主控单元根据输入的扭矩值计算伺服驱动力矩，并连接串口通讯模块，串口通讯模块将伺服驱动力矩发送至伺服驱动器；伺服驱动器与负荷产生机构控制连接，根据伺服驱动力矩控制负荷产生机构向操控执行机构加载负荷力；网口通讯单元将操控力矩信息、伺服驱动力矩信息传输至外部监控系统。外部监控系统包括显示器，显示器可以安装在操控员所在的操控舱内，供操控员实时了解各项操控负荷训练系数，以保证舵杆操控训练的标准化。
伺服驱动器连接负荷产生机构，用于驱动负荷产生机构产生负荷力并加载在操控执行机构。负荷产生机构可以采用多种形式组件，包括力臂调节器、传动齿轮和柔性牵引件的组合组件：力臂调节器安装在发动机油门杆的不同方向位置；柔性牵引件套装在齿轮上，传动齿轮与伺服驱动器连接，伺服驱动器控制传动齿轮转动，带动柔性牵引件沿发动机油门杆的圆周方向进行缠绕。通过负荷产生机构反馈到操控执行机构上的负荷力，是操控员在操控舵杆时感受到负荷应力，而增加模拟训练的真实性。
以上对本发明所提供的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，包括舵杆、操控执行机构、传感器组、操控负荷分析模块、负荷产生机构、伺服驱动器；
所述舵杆传动连接所述操控执行机构，向所述操控执行机构输出操控力矩；
所述传感器组获取加载在所述操控执行机构上的操控力矩，并传输至所述操控负荷分析模块；
所述操控负荷分析模块根据操控力矩计算伺服驱动力矩，并将所述伺服驱动力矩传输至所述伺服驱动器；
所述伺服驱动器连接所述负荷产生机构，用于驱动所述负荷产生机构产生负荷力并加载在所述操控执行机构。
2.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述操控执行机构包括发动机油门杆。
3.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述传感器组包括若干个力矩传感器，所述力矩传感器分布于所述操控执行机构不同位置，获取不同方位的操控力矩。
4.根据权利要求3所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述传感器组包括转动角传感器，根据所述操控负荷分析模块内的力感模型进行计算，获得加速度、速度信息，并生成方向信号传输至所述伺服驱动器。
5.根据权利要求1所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述操控负荷分析模块包括主控单元、模拟量输入单元、串口通讯单元和网口通讯单元；
所述模拟量输入单元与所述传感器组电连接，用于接收所述传感器组传输的各个方向扭矩值，并发送至主控单元；
所述主控单元根据输入的扭矩值计算伺服驱动力矩，并连接串口通讯模块，所述串口通讯模块将所述伺服驱动力矩发送至所述伺服驱动器；
所述伺服驱动器与所述负荷产生机构控制连接，根据伺服驱动力矩控制所述负荷产生机构向所述操控执行机构加载负荷力；
所述网口通讯单元将操控力矩信息、伺服驱动力矩信息传输至外部监控系统。
6.根据权利要求2所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述负荷产生机构包括力臂调节器，所述力臂调节器安装在所述发动机油门杆的不同方向位置。
7.根据权利要求2所述的一种飞行模拟器的操控负荷训练仿真系统，其特征在于，所述负荷产生机构包括传动齿轮和柔性牵引件，所述柔性牵引件套装在所述齿轮上，所述传动齿轮与所述伺服驱动器连接，所述伺服驱动器控制所述传动齿轮转动，带动所述柔性牵引件沿所述发动机油门杆的圆周方向进行缠绕。
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