CN217085532U - 直升机操纵负荷仿真系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直升机操纵负荷仿真系统，涉及飞行仿真技术领域，系统包括主仿真模块、操纵负荷控制模块、信号分配模块、驱动模块和执行模块；主仿真模块与操纵负荷控制模块连接，提供模型力；操纵负荷控制模块与信号分配模块连接，根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，发送到信号分配模块；信号分配模块与驱动模块连接，对初始控制信号进行整合，得到目标控制信号，将目标控制信号发送到驱动模块；驱动模块与执行模块连接，根据目标控制信号生成控制指令，将控制指令发送到执行模块；执行模块，根据控制指令控制直升机的模拟平台运动。本实用新型通过信号分配模块，解决了操纵负荷控制模块数据处理端口负荷过重的技术问题。

Description

直升机操纵负荷仿真系统

技术领域

本实用新型涉及飞行仿真技术领域，尤其涉及一种直升机操纵负荷仿真系统。

背景技术

直升机操纵负荷仿真系统是直升机特情仿真的关键系统之一，用于模拟直升机的飞行操纵系统，它的性能直接影响直升机特情仿真时的操纵品质。

相关技术中，直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制模块直接与驱动模块连接，使操纵负荷控制模块直接与直升机模拟平台的驱动模块进行数据处理，此时会使操纵负荷控制模块的数据处理端口负荷过重，同时操纵负荷控制模块和驱动模块之间数据双向处理，造成数据同步处理优先性隐患。

发明内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种直升机操纵负荷仿真系统，旨在解决现有直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制模块的数据处理端口负荷过重的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统，系统包括主仿真模块、操纵负荷控制模块、信号分配模块、驱动模块和执行模块；

主仿真模块与操纵负荷控制模块连接，用于向操纵负荷控制模块提供模型力；

操纵负荷控制模块与信号分配模块连接，用于根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块；

信号分配模块与驱动模块连接，用于对初始控制信号进行整合，得到目标控制信号，并将目标控制信号发送到驱动模块；

驱动模块与执行模块连接，用于根据目标控制信号生成控制指令，并将控制指令发送到执行模块；

执行模块，用于根据控制指令控制直升机的模拟平台运动。

可选地，驱动模块包括纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元；

纵向驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成纵向控制指令，并将纵向控制指令发送到执行模块；

横向驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成横向控制指令，并将横向控制指令发送到执行模块；

总距驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成总距控制指令，并将总距控制指令发送到执行模块；

脚蹬驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成脚蹬控制指令，并将脚蹬控制指令发送到执行模块。

可选地，执行模块包括纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元；

纵向执行单元与纵向驱动单元连接，用于根据纵向控制指令控制模拟平台在水平方向上纵向运动；

横向执行单元与横向驱动单元连接，用于根据横向控制指令控制模拟平台在水平方向上横向运动；

总距执行单元与总距驱动单元连接，用于根据总距控制指令控制模拟平台在与水平方向垂直的方向上运动；

脚蹬执行单元与脚蹬驱动单元连接，用于根据脚蹬控制指令控制模拟平台围绕中心轴旋转运动。

可选地，纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元均为电动执行机构，电动执行机构包括直流力矩电机和减速结构；

直流力矩电机，用于根据控制指令产生运动扭矩，并将运动扭矩传递到减速结构；

减速结构，用于将运动扭矩传递到模拟平台，以使模拟平台根据运动扭矩运动。

可选地，电动执行机构还包括：

操纵杆，操纵杆的一端设有一连接件，连接件与减速结构配合。

可选地，减速结构包括：

传动杆，传动杆一端与连接件配合，另一端设有一转动环；

第一钢索，第一钢索的一端固定在转动环上，另一端通过第一转轮缠绕在第一钢索收槽上；

第二钢索，第二钢索的一端固定在转动环上，传动杆、第一钢索的一端和第二钢索的一端呈三角对立，第二钢索的另一端一次通过第二转轮和第三转轮缠绕在第二钢索收槽上；

第一钢索收槽和第二钢索收槽均通过皮带传动装置与直流力矩电机连接；

三个减速器，减速器分别设置于第一转轮、第二转轮和第三转轮上。

可选地，系统还包括数据采集模块；

数据采集模块与操纵负荷控制模块连接，用于采集模拟平台的加载力和角度值，对加载力和角度值进行数字滤波处理，并发送到操纵负荷控制模块。

可选地，数据采集模块包括四通道同步的传感器单元、数据处理单元和网络通讯单元；

传感器单元，用于采集加载力和角度值；

数据处理单元，用于对加载力和角度值进行数字滤波处理，得到数据处理后的加载力和角度值；

网络通讯单元，包括UDP/IP协议和内存反射卡，用于与操纵负荷控制模块进行数据通讯，将数据处理后的加载力和角度值发送到操纵负荷控制模块。

可选地，传感器单元包括力传感器和角度传感器；

力传感器，用于检测加载力；

角度传感器，用于检测角度值。

可选地，系统还包括人机交互模块：

人机交互模块，分别与数据采集模块和主仿真模块连接，用于进行人机交互。

本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过在操纵负荷控制模块和驱动模块之间设置信号分配模块，利用信号分配模块对控制信号进行整合和分配，不直接通过操纵负荷控制模块的数据传输端口同时传输操纵负荷控制模块和驱动模块之间的控制信号，解决了现有直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制模块数据处理端口负荷过重的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型直升机操纵负荷仿真系统第一实施例的结构图；

图2为本实用新型直升机操纵负荷仿真系统电动执行机构的部分结构图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。

鉴于现有直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制计算机端口负荷的技术问题，本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统，总体思路如下：

系统包括主仿真模块、操纵负荷控制模块、信号分配模块、驱动模块和执行模块；主仿真模块与操纵负荷控制模块连接，用于向操纵负荷控制模块提供模型力；操纵负荷控制模块与信号分配模块连接，用于根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块；信号分配模块与驱动模块连接，用于对初始控制信号进行整合，得到目标控制信号，并将目标控制信号发送到驱动模块；驱动模块与执行模块连接，用于根据目标控制信号生成控制指令，并将控制指令发送到执行模块；执行模块，用于根据控制指令控制直升机的模拟平台运动。

本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过在操纵负荷控制模块和驱动模块之间设置信号分配模块，利用信号分配模块对控制信号进行整合和分配，不直接通过操纵负荷控制模块的数据传输端口同时传输操纵负荷控制模块和驱动模块之间的多个控制信号，解决了现有直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制模块数据处理端口负荷过重的技术问题。

下面对本实用新型技术实现中应用到的直升机操纵负荷仿真系统进行详细说明：

实施例一

参照图1，本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统第一实施例，图1为本实用新型一种直升机操纵负荷仿真系统第一实施例的结构图。

本实施例提供一种直升机操纵负荷仿真系统，系统包括主仿真模块、操纵负荷控制模块、信号分配模块、驱动模块和执行模块；

主仿真模块与操纵负荷控制模块连接，用于向操纵负荷控制模块提供模型力；

操纵负荷控制模块与信号分配模块连接，用于根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块；

信号分配模块与驱动模块连接，用于对初始控制信号进行整合，得到目标控制信号，并将目标控制信号发送到驱动模块；

驱动模块与执行模块连接，用于根据目标控制信号生成控制指令，并将控制指令发送到执行模块；

执行模块，用于根据控制指令控制直升机的模拟平台运动。

本实施例中，直升机操纵负荷仿真系统应用于仿真设备，仿真设备可以是教育、训练、制造和娱乐等领域内应用的仿真设备，本实施例以直升机特情处置模拟训练设备进行详细说明，设备可以用于直升机的地面共振、涡环、发动机停车、发动机空中起动、发动机失火、尾桨故障(卡滞/失效)、燃油系统故障、发动机滑油压力损失、发动机燃油调节器故障、液压系统故障(左/右)、主减滑油压力低、电气系统故障(直流/交流)等特情仿真，模拟平台可以是仿真设备中直升机座舱的模拟平台，模型力可以为模拟直升机特情所需要施加在模拟平台上的力，加载力可以为特情仿真时，特情仿真学员操作仿真设备时在直升机座舱的模拟平台上所施加的加载力。

其中，主仿真模块可以为主仿真计算机，主仿真计算机可以生成特情仿真模型，输出模拟直升机特情所需要施加在模拟平台上的模型力；操纵负荷控制模块可以为操纵负荷控制计算机；驱动模块可以为电动伺服控制驱动箱；信号分配模块可以为信号分配器，信号分配器可以使操纵负荷控制计算机对电动伺服控制驱动箱不直接控制，将控制信号和反馈信号进行分配缓冲，整合后与操纵负荷控制计算机互动；执行模块可以根据控制指令控制模拟平台运动。

具体实现中，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，并发送到执行模块，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

本实用新型提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过在操纵负荷控制模块和驱动模块之间设置信号分配模块，利用信号分配模块对控制信号进行整合和分配，不直接通过操纵负荷控制模块的数据传输端口同时传输操纵负荷控制模块和驱动模块之间的控制信号，解决了现有直升机操纵负荷仿真系统中操纵负荷控制模块数据处理端口负荷过重的技术问题。

实施例二

参照图1，基于上述实施例一，驱动模块包括纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元；

纵向驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成纵向控制指令，并将纵向控制指令发送到执行模块；

横向驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成横向控制指令，并将横向控制指令发送到执行模块；

总距驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成总距控制指令，并将总距控制指令发送到执行模块；

脚蹬驱动单元与信号分配模块连接，用于根据目标控制信号生成脚蹬控制指令，并将脚蹬控制指令发送到执行模块。

本实施例中，纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元均可以为电动伺服控制驱动箱，电动伺服控制驱动箱包括：伺服驱动放大器、变送器、直流电源、电源控制继电器、信号调理板等，电动伺服控制驱动箱外设计安装工作状态指示灯，能实时显示系统供电状态；总距驱动单元集成了激光测距传感器对平台底部高度的运算，可以计算出经仿真学员操纵后，模拟平台的高度变化，换算出一定比率高度升降，反馈到操纵负荷控制计算机，操纵负荷控制计算机反馈给主仿真计算机，可以让仿真学员有模拟升空下降的变化。

具体实现中，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并发送到信号分配模块，通过信号分配模块将控制信号进行整合后，生成目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元，通过纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元根据接收到的控制信号分别生成纵向控制指令、横向控制指令、总距控制指令和脚蹬控制指令，并发送到执行模块，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

可以理解，目标控制信号可以包括纵向控制信号、横向控制信号、总距控制信号和脚蹬控制信号

本实施例提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过增加总距驱动单元实现控制模拟平台高度变化，使特情仿真模拟平台实现模拟升空下降的变化。

实施例三

参照图1，基于上述实施例二，执行模块包括纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元；

纵向执行单元与纵向驱动单元连接，用于根据纵向控制指令控制模拟平台在水平方向上纵向运动；

横向执行单元与横向驱动单元连接，用于根据横向控制指令控制模拟平台在水平方向上横向运动；

总距执行单元与总距驱动单元连接，用于根据总距控制指令控制模拟平台在与水平方向垂直的方向上运动；

脚蹬执行单元与脚蹬驱动单元连接，用于根据脚蹬控制指令控制模拟平台围绕中心轴旋转运动。

本实施例中，纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元可以采用独立设计分别仿真直升机模拟平台的纵向通道、横向通道、脚蹬通道及总距通道。

具体实现中，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到纵向控制信号、横向控制信号、总距控制信号和脚蹬控制信号，并将纵向控制信号、横向控制信号、总距控制信号和脚蹬控制信号分别发送到的纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元，通过纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元根据接收到的纵向控制信号、横向控制信号、总距控制信号和脚蹬控制信号分别生成纵向控制指令、横向控制指令、总距控制指令和脚蹬控制指令，并对应发送到纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元，通过纵向执行单元根据接收到的纵向控制指令，控制直升机的模拟平台在水平方向上纵向运动，即控制直升机的模拟平台在水平面的水平方向上前后运动，通过横向执行单元根据接收到的横向控制指令，控制直升机的模拟平台在水平方向上横向运动，即控制直升机的模拟平台在水平面的水平方向上左右运动，通过总距执行单元根据接收到的总距控制指令，控制直升机的模拟平台在与水平方向垂直的方向上运动，即控制直升机的模拟平台在水平面上上下运动，产生高度变化，通过脚蹬执行单元根据接收到的脚蹬控制指令，控制直升机的模拟平台围绕中心轴旋转运动，即控制直升机的模拟平台可以左右转动方向。

本实施例提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过总距执行单元实现控制模拟平台高度变化，使特情仿真模拟平台实现模拟升空下降的变化。

具体的，纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元均为电动执行机构，参照图2，电动执行机构包括直流力矩电机100和减速结构200；

直流力矩电机100，用于根据控制指令产生运动扭矩，并将运动扭矩传递到减速结构；

减速结构200，用于将运动扭矩传递到模拟平台，以使模拟平台根据运动扭矩运动。

本实施例中，直流力矩电机接收控制指令产生运动扭矩，运动扭矩经过减速结构传递给直升机模拟平台。

具体实现中，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，并将控制指令发送到执行模块，通过直流力矩电机根据接收到的控制指令产生运动扭矩，通过减速机构平衡加载力和模拟平台的运动速度，将运动扭矩传递到直升机模拟平台，控制模拟平台根据运动扭矩产生相应的运动。

参照图2，电动执行机构还包括：

操纵杆300，操纵杆300的一端设有一连接件301，连接件301与减速结构200配合。

具体的，减速结构200包括：

传动杆201，传动杆201一端与连接件配合，另一端设有一转动环；

第一钢索202，第一钢索202的一端固定在转动环上，另一端通过固定的第一转轮203缠绕在第一钢索收槽204上；

第二钢索205，第二钢索的一端固定在转动环上，传动杆201、第一钢索202的一端和第二钢索205的一端呈三角对立，第二钢索205的另一端一次通过固定的第二转轮206和固定的第三转轮207缠绕在第二钢索收槽208上；

第一钢索收槽207和第二钢索收槽208与均通过皮带传动装置400直流力矩电机100连接；

三个减速器，减速器分别设置于第一转轮、第二转轮和第三转轮上。

本实施例中，减速器208、减速器209、减速器210分别安装与第一转轮203、第二转轮206和第三转轮207上。

本实施例中，操纵杆300可以为特情仿真时，控制直升机座舱的模拟平台的操纵杆，减速器208、减速器209、减速器210分别安装与第一转轮203、第二转轮206和第三转轮207上，其中，第一转轮203、第二转轮206和第三转轮207可以固定在模拟平台的操纵装置上；传动杆的转动环可以与模拟平台的主连接杆系配合，通过将运动扭矩传到模拟平台，使模拟平台根据运动扭矩运动；减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置；在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用使用它的目的是降低转速。

具体的，钢索可以将电机的转速传递到转轮，使转轮根据电机的转速转动，使传动杆根据转速转动，并且通过操纵杆在传动杆上施加加载力，也可以使传动杆转动，因此需要设置减速器使加载力和转速匹配，本实施例通过在转轮上安装减速器降低转轮的转速，使电机转速相应降低，使电机的转速和传动杆上的加载力匹配，使传动杆可以根据匹配后的转速和加载力转动，通过传动杆的转动环与模拟平台的主连接杆系配合，使主连接杆系根据传动杆的转动产生运动扭矩，控制模拟平台运动。

具体实现中，操作人员操作操纵杆时，通过执行机构传感器检测模拟平台的加载力和角度值，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将控制信号进行整合后，分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的控制信号生成控制指令，并发送到执行模块，通过直流力矩电机根据接收到的控制指令产生运动扭矩，通过减速结构平衡加载力和直流力矩电机的运动速度，将运动扭矩传递到直升机的模拟平台，使模拟平台根据运动扭矩产生相应的运动。

本实施例提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过转轮-钢索式减速结构传递模拟平台的运动扭矩，使模拟平台在加载力的作用下较快加速和减速，提高了系统响应特性，使操作人员操纵感觉更逼真。

实施例四

基于上述实施例一到三任一项实施例，系统还包括数据采集模块；

数据采集模块与操纵负荷控制模块连接，用于采集模拟平台的加载力和角度值，对加载力和角度值进行数字滤波处理，并发送到操纵负荷控制模块。

本实施例中，数据采集模块主要用于处理实时采集的四通道的模拟平台的角度信号和力信号，将采集的角度信号和力信号进行处理后传递给操纵负荷控制模块；数据采集模块将采集卡自带的控制函数进行封装，通过高频率时间周期采集角度信号和力信号；对采集到的输入信号进行数字滤波处理，防止干扰噪声引起系统误动作和系统震荡。

具体实现中，通过数据采集模块采集直升机模拟平台的加载力和角度值，并将加载力和角度值发送到操纵负荷控制模块，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，并发送到执行模块，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

具体的，数据采集模块包括四通道同步的传感器单元、数据处理单元和网络通讯单元；

传感器单元，用于采集加载力和角度值；

数据处理单元，用于对加载力和角度值进行数字滤波处理，得到数据处理后的加载力和角度值；

网络通讯单元，包括UDP/IP协议和内存反射卡，用于与操纵负荷控制模块进行数据通讯，将数据处理后的加载力和角度值发送到操纵负荷控制模块。

本实施例中，网络通讯单元通过UDP/IP协议和内存反射卡实现与操纵负荷控制模块实时通讯。其中，内存反射卡是一种光纤局域网络适配卡，具有高速安全、实时可靠、方便易用等特点，内存反射卡的实时通讯交互周期最快为：1ms，网络通讯单元采用开发式控制。

具体实现中，通过传感器单元采集模拟平台的加载力和角度值，通过数据处理单元对加载力和角度值进行数字滤波处理，通过网络通讯单元将数值滤波处理后的加载力和角度值发送到操纵负荷控制模块，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，并将控制指令发送到执行模块，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

本实施例提供一种直升机操纵负荷仿真系统，通过在数据采集模块中集成内存反射卡，通过内存反射卡与操纵负荷控制模块进行数据通讯，解决了现有直升机操纵负荷仿真系统通过以太网进行数据通讯产生的通信质量不可靠、软件开销大、易受干扰等问题。

具体的，传感器单元包括力传感器和角度传感器；

力传感器，用于检测加载力；

角度传感器，用于检测角度值。

本实施例中，力传感器的编码器安装在模拟平台的转连接杆系的转动主轴上，力传感器最大量程可以为200Kg，满足模拟平台输出力大小要求，角度传感器不会产生编码器过圈，当模拟平台的角度发生变化，角度传感器通过直角三角形，可快速得模拟平台位置变化，通过传感器实时测量计算模拟平台上的加载力和角度值。

具体实现中，通过力传感器检测模拟平台的加载力，通过角度传感器检测模拟平台的角度值，并传送给操纵负荷控制模块，通过主仿真模块根据仿真特情输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

本实施例直升机操纵负荷仿真系统通过采用角度传感器，当模拟平台的产生角度变化，通过直角三角形，快速得到模拟平台的位置变化，解决了传统直升机操纵负荷仿真系统采用位置传感器得到模拟平台的位置变化时，因为位置传感器易磨损特性，导致的需要经常维护的技术问题。

实施例五

基于上述实施例一到四任一项实施例，系统还包括人机交互模块：

人机交互模块，分别与数据采集模块和主仿真模块连接，用于进行人机交互。

本实施例中，人机交互模块可以是人机交互界面，可以为操作人员提供实时的监控界面，方便操作、调整和监控。可以为操作人员清楚的显示出系统运行状态和系统的监控信息，调试过程中发生故障时操作人员能对系统进行应急控制。

具体的，人机交互界面可以包括两个界面：系统设置界面和数采监控界面，其中，系统设置界面，用于显示系统仿真的直升机的机型、摩擦力、启动力、弹簧梯度、中心位置、最大角度和最小角度，系统设置界面包括系统参数设置区和工作模式测试区，系统参数设置区可以根据与主仿真模块通讯地址、发送端口和接收端口进行实时更改，工作模式测试区主要用来对仿真模式进行测试，仿真模式主要包括弹簧模式、锁定模式、力平衡模式、驱动模式、故障模式及测试模式；数采监控界面主要用于实时显示采集数据及输出的控制数据。

具体实现中，通过在人机交互模块设置特情仿真模型，通过主仿真模块根据特情仿真模型输出模型力，通过操纵负荷控制模块根据模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将初始控制信号发送到信号分配模块，通过信号分配模块将初始控制信号进行整合后，得到目标控制信号，并将目标控制信号分配到对应的驱动模块，通过驱动模块根据接收到的目标控制信号生成控制指令，并发送到执行模块，通过执行模块根据接收到的控制指令，控制直升机的模拟平台产生相应的运动。

本实施例直升机操纵负荷仿真系统通过人机交互模块为操作人员清楚的显示出系统运行状态和系统的监控信息，以使调试过程中发生故障时操作人员能对系统进行应急控制。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种直升机操纵负荷仿真系统，其特征在于，所述系统包括主仿真模块、操纵负荷控制模块、信号分配模块、驱动模块和执行模块；

所述主仿真模块与所述操纵负荷控制模块连接，用于向所述操纵负荷控制模块提供模型力；

所述操纵负荷控制模块与所述信号分配模块连接，用于根据所述模型力和接收到的加载力和角度值生成初始控制信号，并将所述初始控制信号发送到所述信号分配模块；

所述信号分配模块与所述驱动模块连接，用于对所述初始控制信号进行整合，得到目标控制信号，并将所述目标控制信号发送到所述驱动模块；

所述驱动模块与所述执行模块连接，用于根据所述目标控制信号生成控制指令，并将所述控制指令发送到所述执行模块；

所述执行模块，用于根据所述控制指令控制所述直升机的模拟平台运动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括纵向驱动单元、横向驱动单元、总距驱动单元和脚蹬驱动单元；

所述纵向驱动单元与所述信号分配模块连接，用于根据所述目标控制信号生成纵向控制指令，并将所述纵向控制指令发送到所述执行模块；

所述横向驱动单元与所述信号分配模块连接，用于根据所述目标控制信号生成横向控制指令，并将所述横向控制指令发送到所述执行模块；

所述总距驱动单元与所述信号分配模块连接，用于根据所述目标控制信号生成总距控制指令，并将所述总距控制指令发送到所述执行模块；

所述脚蹬驱动单元与所述信号分配模块连接，用于根据所述目标控制信号生成脚蹬控制指令，并将所述脚蹬控制指令发送到所述执行模块。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述执行模块包括纵向执行单元、横向执行单元、总距执行单元和脚蹬执行单元；

所述纵向执行单元与所述纵向驱动单元连接，用于根据所述纵向控制指令控制所述模拟平台在水平方向上纵向运动；

所述横向执行单元与所述横向驱动单元连接，用于根据所述横向控制指令控制所述模拟平台在所述水平方向上横向运动；

所述总距执行单元与所述总距驱动单元连接，用于根据所述总距控制指令控制所述模拟平台在与所述水平方向垂直的方向上运动；

所述脚蹬执行单元与所述脚蹬驱动单元连接，用于根据所述脚蹬控制指令控制所述模拟平台围绕中心轴旋转运动。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述纵向执行单元、所述横向执行单元、所述总距执行单元和所述脚蹬执行单元均为电动执行机构，所述电动执行机构包括直流力矩电机和减速结构；

所述直流力矩电机，用于根据所述控制指令产生运动扭矩，并将所述运动扭矩传递到所述减速结构；

所述减速结构，用于将所述运动扭矩传递到所述模拟平台，以使所述模拟平台根据所述运动扭矩运动。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电动执行机构还包括：

操纵杆，所述操纵杆的一端设有一连接件，所述连接件与所述减速结构配合。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述减速结构包括：

传动杆，所述传动杆一端与所述连接件配合，另一端设有一转动环；

第一钢索，所述第一钢索的一端固定在所述转动环上，另一端通过第一转轮缠绕在第一钢索收槽上；

第二钢索，所述第二钢索的一端固定在所述转动环上，所述传动杆、所述第一钢索的一端和所述第二钢索的一端呈三角对立，所述第二钢索的另一端一次通过第二转轮和第三转轮缠绕在第二钢索收槽上；

所述第一钢索收槽和所述第二钢索收槽均通过皮带传动装置与所述直流力矩电机连接；

三个减速器，所述减速器分别设置于所述第一转轮、所述第二转轮和所述第三转轮上。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据采集模块；

所述数据采集模块与所述操纵负荷控制模块连接，用于采集所述模拟平台的加载力和角度值，对所述加载力和所述角度值进行数字滤波处理，并发送到所述操纵负荷控制模块。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括四通道同步的传感器单元、数据处理单元和网络通讯单元；

所述传感器单元，用于采集所述加载力和所述角度值；

所述数据处理单元，用于对所述加载力和所述角度值进行数字滤波处理，得到数据处理后的加载力和角度值；

所述网络通讯单元，包括UDP/IP协议和内存反射卡，用于与所述操纵负荷控制模块进行数据通讯，将所述数据处理后的加载力和角度值发送到所述操纵负荷控制模块。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感器单元包括力传感器和角度传感器；

所述力传感器，用于检测所述加载力；

所述角度传感器，用于检测所述角度值。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括人机交互模块：

所述人机交互模块，分别与所述数据采集模块和所述主仿真模块连接，用于进行人机交互。

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