CN203551963U - 一种通用型模块化飞行控制半物理仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及飞行控制领域，尤其涉及一种通用型模块化的飞行控制半物理仿真系统。该系统包括中央控制计算机、信号处理单元模块和模拟仿真模块三大模块，其中信号处理单元模块还包括7个信号处理单元，模拟仿真模块还包括操纵台模拟分系统、飞控计算机模拟分系统、飞控放大器模拟分系统、舵机模拟分系统。所述模拟分系统中实物分别与信号处理单元电连接，模拟计算机分别与以太网连接。所述信号处理单元模块分别与以太网相连。本实用新型克服了现有飞控仿真系统通用性较差，重复开发情况严重的问题，通过使系统硬件模块化，使系统具有高可靠性，高精确性，高扩展性，可以对飞控系统各部件进行开环静态测试以及对整体进行闭环动态测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行控制领域，尤其涉及一种通用型模块化的飞行控制半物理仿真系统。
背景技术
现有的飞行控制仿真系统大都是全数字仿真，建立的数学模型都只是对其近似的描述，存在一定的误差，仿真效果较差，只能基本反映飞行控制系统的工作状态。另外，虽然国内各研制单位与科研院所开发了一些能够满足自身研制任务需要的飞行控制仿真系统，但由于大多数的仿真应用都是针对某一型号或某一专用领域需求而建立的，并且各单位之间缺乏应有的协调与资源共享，使得开发出来的仿真系统专用性太强、通用性较差，各系统自成体系、互不相容，重复开发情况严重，造成了极大的资源浪费。随着仿真对象系统模型的复杂程度愈来愈高，完全从头开发一个大型仿真系统的工作效率愈来愈低，模型与仿真结果的可靠性与准确性也更难得到保证。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种通用型模块化的飞行控制半物理仿真系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种飞行控制半物理仿真系统，包括中央控制计算机、信号处理单元模块和模拟仿真模块三大模块，所述信号处理单元模块还包括7个信号处理单元，所述模拟仿真模块还包括操纵台模拟分系统、所述飞控计算机模拟分系统、飞控放大器模拟分系统、舵机模拟分系统。
所述操纵台模拟分系统还包括操纵机构实物和操纵机构模拟计算机；所述飞控计算机模拟分系统还包括飞控计算机实物和飞控计算机模拟计算机；所述飞控放大器模拟分系统包括飞控放大器实物和飞控放大器模拟计算机；所述舵机模拟分系统包括舵机实物和舵机模拟计算机。
操纵机构实物与信号处理单元7#相连，飞控计算机实物分别与信号处理单元1#、2#、7#相连，信号处理单元2#与飞控计算机实物和飞控放大器实物相连，信号处理单元3#与飞控放大器实物和舵机实物相连，信号处理单元4#与舵机实物相连，三轴电动转台与信号处理单元5#、6#相连。信号处理单元1#～7#分别与以太网相连，中央控制计算机，操纵机构模拟计算机，飞控计算机模拟计算机，飞控放大器模拟计算机，舵机模拟计算机，转台控制计算机，三轴电动转台分别与以太网相连。
与现有技术相比：本实用新型优点在于：克服了国内外现有飞控仿真系统存在的专用性太强，通用性较差，互不相容，重复开发情况严重的问题，通过使系统硬件模块化，软件留有接口，使系统具有高可靠性，高精确性，高扩展性和高通用性，可以对飞控系统各部件进行开环静态测试以及对整体进行闭环动态测试。
附图说明
图1为本实用新型实施例的飞行控制半物理仿真系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1所示为本实施例的一种飞行控制半物理仿真系统，包括中央控制计算机、信号处理单元模块和模拟仿真模块三大模块，其中信号处理单元模块还包括7个信号处理单元，模拟仿真模块还包括操纵台模拟分系统、飞控计算机模拟分系统、飞控放大器模拟分系统、舵机模拟分系统。
所述模拟分系统中实物分别与信号处理单元电连接，模拟计算机分别与以太网连接；所述信号处理单元模块分别与以太网相连。
系统采用了主从分布式结构，网络拓扑是总线型。作为系统的上位机，中央控制计算机 是整个系统的大脑，主要作用有：对系统结构进行配置；对部件模拟分系统进行配置；远程开启/关闭模拟分系统；控制模拟分系统和信号处理单元正常运行；对所有的下位机进行监控。操纵机构、飞控计算机、飞控放大器和舵机四个部件在系统中都有两种状态——实物和模拟分系统，因此有实物就将实物接进系统，否则用模拟分系统代替其实现具体功能。
优选地，为了使系统能够稳定、精确的运行，系统采用了TCP/IP和RS485两种通信模式。上位机和下位机之间采用TCP/IP通信，信号处理单元内部的板卡间采用RS485通信，信号处理单元和外部间的TCP/IP通信通过一块RS485转TCP/IP的智能板卡来实现。这样既满足了系统的智能化和实时性的要求，又能保证通信中连接的可靠性和数据传输的准确性。整个系统的物理实现由信号处理单元、中央控制计算机、模拟分系统和网线连接而成。
优选地，本系统的通信协议都是根据系统需求自行编制的，协议分为控制协议和协议一。控制协议主要是针对模拟分系统间的数据通信，协议一主要针对的是模拟分系统和信号处理单元间的数据通信以及信号处理单元中智能板卡间的数据通信。
优选地，按照飞机的电源标准，系统检测部件必须提供的电源信号有：单相36V/400Hz、三相36V/400Hz、单相15V/400Hz、直流+27V、直流±15V。各个信号处理单元的智能板卡所需电源有直流+27V、直流+5V、直流+12V、直流+15V、直流±15V、直流±12V、直流±5V。
本系统既适用于对飞控系统的部件做开环静态测试，又适用于对整个飞控系统作闭环动态测试。开环静态测试用于对飞行控制系统的部件性能进行全面测试，闭环动态测试主要用于对飞行控制系统进行全面验证，即对飞控系统的控制律进行验证。
系统的具体工作过程为：中央计算机向1#信号处理单元发送命令，让其给飞控计算机发送ARICN429和422信号。当飞控计算机的各种工作条件都满足的时候，飞控计算机就进行相应功能的控制律运算，从而输出一定的功能接通点灯信号、俯仰、倾斜、航向和高度四个通道的模拟量控制信号及四个通道的继电器接地信号。功能接通信号告知操纵台此功能是否已接通，接通的话操纵台上相应模拟器件按钮的指示灯被点亮，显示此接通功能操作成功；否则操纵台上的告警指示灯被点亮，同时给出故障代码。四个通道的模拟量控制信号经飞控放大器进行伺服放大后再输出给执行机构——舵机。舵机在控制信号的作用下通过连杆机构带动舵面偏转一定的角度，从而改变飞机的飞行姿态。仿真计算机将舵机的舵面偏转角通过位移传感器采集到后进行飞机模型的解算，得到飞机此时的飞行姿态，然后将当前飞机姿态发送给转台控制计算机。飞机姿态信号经过一定的转台控制律解算后控制转台将当前飞机的姿态表现出来。转台上的传感器部件将转台的姿态信号通过网络传给航电系统，进入下一循环。
上面的整个过程都是在中央控制计算机的监控下完成的。系统经过以上的工作过程，既能够对飞行控制系统的各个部件进行一个全面的测试，又能够对整个飞行控制系统的控制律进行验证。
本实用新型克服了国内外现有飞控仿真系统存在的专用性太强，通用性较差，互不相容，重复开发情况严重的问题，通过使系统硬件模块化，软件留有接口，使系统具有高可靠性，高精确性，高扩展性和高通用性，可以对飞控系统各部件进行开环静态测试以及对整体进行闭环动态测试。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围内的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种通用型模块化飞行控制半物理仿真系统，包括中央控制计算机、信号处理单元模块和模拟仿真模块三大模块，其特征在于：所述模拟分系统中实物分别与信号处理单元电连接，模拟计算机分别与以太网连接；所述信号处理单元模块分别与以太网相连。
2.根据权利要求1所述的飞行控制半物理仿真系统，其特征在于：信号处理单元模块还包括7个信号处理单元。
3.根据权利要求1所述的飞行控制半物理仿真系统，其特征在于：模拟仿真模块还包括操纵台模拟分系统、飞控计算机模拟分系统、飞控放大器模拟分系统、舵机模拟分系统。
4.根据权利要求1所述的飞行控制半物理仿真系统，其特征在于：操纵台模拟分系统包括操纵机构实物和操纵机构模拟计算机，飞控计算机模拟分系统包括飞控计算机实物和飞控计算机模拟计算机，飞控放大器模拟分系统包括飞控放大器实物和飞控放大器模拟计算机，舵机模拟分系统包括舵机实物和舵机模拟计算机。
5.根据权利要求1所述的飞行控制半物理仿真系统，其特征在于：操纵机构实物与信号处理单元7#相连，飞控计算机实物分别与信号处理单元1#、2#、7#相连，信号处理单元2#与飞控计算机实物和飞控放大器实物相连，信号处理单元3#与飞控放大器实物和舵机实物相连，信号处理单元4#与舵机实物相连，三轴电动转台与信号处理单元5#、6#相连；信号处理单元1#～7#分别与以太网相连，中央控制计算机，操纵机构模拟计算机，飞控计算机模拟计算机，飞控放大器模拟计算机，舵机模拟计算机，转台控制计算机，三轴电动转台分别与以太网相连。
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| CN114280958A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-05 | 中国民航大学 | 一种硬件在回路的中央集成杆仿真验证平台及控制方法 |
| CN115755866A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-03-07 | 杭州牧星科技有限公司 | 无人机飞控计算机测试系统 |
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