KR102595516B1 - A electro-mechanical actuator integration environment simulation device for flight control simulation of a rotorcraft and a flight control simulation system for a rotorcraft including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전익 항공기의 구동기를 실제 운용되는 각종 환경을 모사할 수 있어 보다 정확하고 신뢰성이 높은 검증이 가능한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치와, 이를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이터 시스템에 관한 것으로, 회전익 항공기의 비행제어신호에 의해 구동하는 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치는 일면에 레일(110)이 설치되는 베이스부(100), 상기 베이스부(100)의 일면에 설치되어, 회전익 항공기의 비행제어신호에 따라 스트로크 구동하는 액추에이터(200), 상기 액추에이터(200)의 로드와 연결되어, 상기 액추에이터(200)의 스트로크 구동에 따라 상기 베이스부(100)의 길이방향으로 이동하는 측정부(300), 상기 측정부(300)의 하부에 설치되고, 상기 레일(110)에 이동 가능하게 결합되며, 상기 레일(110)과의 마찰력을 조절 가능하게 구성되는 마찰 제어부(400) 및 상기 측정부(300)와 대향되게 상기 베이스부(100)의 일면 중 일측에 설치되어, 상기 측정부(300)가 이동한 거리를 측정하는 센서부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft that can simulate various environments in which the actuator of a rotary wing aircraft is actually operated, enabling more accurate and reliable verification, and a rotary wing aircraft including the same. Regarding a flight control simulator system, the electromechanical actuator integrated environment simulation device driven by the flight control signal of a rotary wing aircraft includes a base portion 100 on which a rail 110 is installed on one surface, and one surface of the base portion 100. An actuator 200 is installed and stroke-driven according to a flight control signal of a rotary wing aircraft, and is connected to the rod of the actuator 200, so as to move in the longitudinal direction of the base portion 100 according to the stroke drive of the actuator 200. A movable measuring unit 300, a friction control unit 400 installed at the lower part of the measuring unit 300, movably coupled to the rail 110, and configured to adjust the friction force with the rail 110. ) and a sensor unit 500 installed on one side of the base unit 100 opposite to the measuring unit 300 and measuring the distance moved by the measuring unit 300. .
Description
본 발명은 회전익 항공기의 비행제어 시스템을 개발하는 과정에서 사용되는 시뮬레이터에 항공기의 하중 동특성 및 직렬식 전기 기계식 구동기 특성을 반영한 비행제어 시뮬레이션을 위한 기 통합 환경 모사장치와, 이를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention provides an integrated environment simulation device for flight control simulation that reflects the load dynamic characteristics of the aircraft and the characteristics of the series electromechanical actuator in a simulator used in the process of developing a flight control system for a rotary wing aircraft, and the flight of a rotary wing aircraft including the same. It is about a control simulation system.
회전익 항공기를 포함한 다양한 항공기는 실제 장치를 구현하여 각종 기능을 통합 환경에서 점검하지 않고, 회전익 항공기의 일부는 모델링된 일종의 시뮬레이터로 구현하고 있으며, 수학적 해석이 어려운 부분은 하드웨어로 통합 구성하여 각종 기능을 점검하며, 이를 HILS(Hardware-In-the-Loop-Simulation)시스템이라고 한다.Various aircraft, including rotary wing aircraft, do not implement actual devices and check various functions in an integrated environment, but some parts of the rotary wing aircraft are implemented as a type of modeled simulator, and parts that are difficult to mathematically analyze are integrated into hardware to implement various functions. This is called the HILS (Hardware-In-the-Loop-Simulation) system.
도 1은 종래의 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a flight control simulation system for a conventional rotary wing aircraft.
도 1을 참조하면, 종래의 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템은, 비행제어컴퓨터, 입출력 시스템 등의 하드웨어와, 비행제어 시뮬레이션을 위한 동특성이 모사된 소프트웨어로 이루어질 수 있으며, 이때 회전익 항공기의 제어를 위해 구동되는 구동기 또한 동특성이 모사된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 여기서 구동기란, 로터 또는 방향타와 같이 회전익 항공기의 실제 구동을 위한 장치를 구동하는데 사용되는 장치를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 1, the flight control simulation system of a conventional rotary wing aircraft may be comprised of hardware such as a flight control computer and an input/output system, and software that simulates dynamic characteristics for flight control simulation. In this case, for control of the rotary wing aircraft, The driven actuator can also be implemented as software whose dynamic characteristics are simulated. Here, the actuator may refer to a device used to drive a device for actual driving of a rotary wing aircraft, such as a rotor or rudder.
도 1과 같은 종래의 회전익 항공기 비행제어 시뮬레이션 시스템은 간단한 방식을 통해 회전익 항공기 비행제어 시뮬레이션 시스템을 구현할 수 있고, 시뮬레이터를 검증할 수 있는 효과가 있으나, 회전익 항공기의 제어를 위해 구동되는 구동기의 각종 상태(예를 들어 고장 또는 구동기에 가해지는 마찰력(Friction))까지 모사하기는 다소 어려운 문제점이 있으며, 구동되는 구동기의 각종 상태를 구현하지 못한다면, 다양한 기계적 하중을 가지는 실제의 회전익 항공기에서 구동기의 동작과 대응되도록 모사하는 것과 비교했을 때, 오차가 발생할 우려가 있었다.The conventional rotary wing aircraft flight control simulation system as shown in Figure 1 can implement a rotary wing aircraft flight control simulation system through a simple method and has the effect of verifying the simulator, but various states of the actuator driven to control the rotary wing aircraft (For example, there is a problem that it is somewhat difficult to simulate a failure or friction applied to the actuator), and if various states of the actuator cannot be implemented, the operation of the actuator in an actual rotorcraft with various mechanical loads is difficult. There was a risk of errors occurring when compared to the corresponding copy.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치 및 이를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템의 목적은, 회전익 항공기의 구동기를 각종 환경을 모사할 수 있어 보다 정확하고 신뢰성이 높은 검증이 가능한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 통합 환경 모사장치와, 이를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이터 시스템을 제공함에 있다.The present invention was made to solve the problems described above, and the purpose of the electromechanical actuator integrated environment simulator for flight control simulation of rotary wing aircraft according to the present invention and the flight control simulation system of rotary wing aircraft including the same is , provides an integrated environment simulation device for flight control simulation of rotary wing aircraft that can simulate various environments for the actuator of rotary wing aircraft, enabling more accurate and reliable verification, and a flight control simulator system for rotary wing aircraft including the same. .
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치는, 회전익 항공기의 비행제어신호에 의해 구동하는 구동환경을 모사하며, 일면에 레일(110)이 설치되는 베이스부(100), 상기 베이스부(100)의 일면에 설치되어, 회전익 항공기의 비행제어신호에 따라 스트로크 구동하는 액추에이터(200), 상기 액추에이터(200)의 로드와 연결되어, 상기 액추에이터(200)의 스트로크 구동에 따라 상기 베이스부(100)의 길이방향으로 이동하는 측정부(300), 상기 측정부(300)의 하부에 설치되고, 상기 레일(110)에 이동 가능하게 결합되며, 상기 레일(110)과의 마찰력을 조절 가능하게 구성되는 마찰 제어부(400) 및 상기 측정부(300)와 대향되게 상기 베이스부(100)의 일면 중 일측에 설치되어, 상기 측정부(300)가 이동한 거리를 측정하는 센서부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to the present invention to solve the problems described above simulates the driving environment driven by the flight control signal of the rotary wing aircraft, and has a rail (rail) on one side. A base unit 100 on which 110) is installed, an actuator 200 installed on one surface of the base unit 100 and driven by a stroke according to a flight control signal of a rotary wing aircraft, connected to the rod of the actuator 200, A measuring part 300 moves in the longitudinal direction of the base part 100 according to the stroke drive of the actuator 200, is installed at the lower part of the measuring part 300, and is movably coupled to the rail 110. The friction control unit 400, which is configured to adjust the frictional force with the rail 110, is installed on one side of the base unit 100 opposite to the measurement unit 300, and the measurement unit 300 ) is characterized in that it includes a sensor unit 500 that measures the distance traveled.
또한, 상기 마찰 제어부(400)는, 상기 레일(110)에 결합되는 블록(410), 상기 블록(410)의 상기 레일(110)측 일면에 형성되되, 상기 레일(110)측으로 이동 가능하게 구성되는 가변 마찰부(420) 및 상기 가변 마찰부(420)의 위치를 조정하는 위치 조정수단(430)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the friction control unit 400 is formed on a block 410 coupled to the rail 110, on one surface of the block 410 on the rail 110 side, and is configured to be movable toward the rail 110. It is characterized in that it includes a variable friction part 420 and a position adjustment means 430 for adjusting the position of the variable friction part 420.
또한, 상기 측정부(300)는, 판 형태로 일면이 상기 센서부(500)를 향하는 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the measuring unit 300 is characterized in that it has a plate shape with one surface facing the sensor unit 500.
또한, 상기 측정부(300)와 상기 센서부(500) 사이의 레일(110)에 결합되어 상기 측정부(300)의 움직임을 제한하는 잼 모사부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is coupled to the rail 110 between the measuring unit 300 and the sensor unit 500 and further includes a jam replica unit 600 that limits the movement of the measuring unit 300.
본 발명에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템은, HILS(Hardware-In-the-Loop-Simulation)시스템이 적용된 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템에 있어서, 회전익 항공기의 동특성이 모델링되어 시뮬레이션으로 구현하고, 사용자에 의한 조작에 따라 제어신호를 생성하는 시뮬레이션부(10) 및 상기 제어신호에 따라 동작하는 액추에이터를 포함하고, 회전익 항공기의 동특성 환경 또는 고장을 모사하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flight control simulation system for a rotary wing aircraft according to the present invention is a flight control simulation system for a rotary wing aircraft using the HILS (Hardware-In-the-Loop-Simulation) system, in which the dynamic characteristics of the rotary wing aircraft are modeled and implemented through simulation, Any one of paragraphs 1 to 4, including a simulation unit 10 that generates a control signal according to the user's operation and an actuator that operates according to the control signal, and simulates the dynamic characteristic environment or failure of the rotary wing aircraft. It is characterized by comprising an electromechanical actuator integrated environment simulation device (20) for flight control simulation of a rotary wing aircraft.
또한, 상기 시뮬레이션부(10)는, 사용자인 조작에 의해 회전익 항공기 모델의 동특성에 따라 제어신호를 생성해, 상기 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)에 입력하는 제어부(12)를 포함하고, 상기 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)는, 상기 제어부(12)로부터 입력되는 제어신호를 수신하는 입출력시스템(700)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the simulation unit 10 generates a control signal according to the dynamic characteristics of the rotary wing aircraft model through user operation and inputs it to the electromechanical actuator integrated environment simulation device 20 for flight control simulation of the rotary wing aircraft. The electromechanical actuator integrated environmental simulation device 20, which includes a control unit 12 for flight control simulation of the rotary wing aircraft, includes an input/output system 700 that receives a control signal input from the control unit 12. It is characterized by
또한, 상기 입출력시스템(700)은 상기 제어신호에 따라 구동기 명령신호를 생성해 상기 액추에이터(200)를 구동시키고, 상기 센서부(500)는 상기 구동기 명령신호에 따라 구동된 상기 액추에이터(200)의 스트로크 거리를 측정하고, 측정된 신호를 상기 입출력시스템(700)에 전송하며, 상기 입출력시스템(700)은 상기 센서부(500)로부터 수신한 신호를 상기 시뮬레이션부(10)로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the input/output system 700 generates a driver command signal according to the control signal to drive the actuator 200, and the sensor unit 500 controls the actuator 200 driven according to the driver command signal. The stroke distance is measured and the measured signal is transmitted to the input/output system 700, and the input/output system 700 transmits the signal received from the sensor unit 500 to the simulation unit 10. do.
또한, 상기 입출력시스템(700)은, 상기 액추에이터(200)의 스트로크 거리 정보를 이더넷 통신을 통해 상기 시뮬레이션부(10)로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the input/output system 700 is characterized in that it transmits stroke distance information of the actuator 200 to the simulation unit 10 through Ethernet communication.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치 및 이를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템에 의하면, 회전익 항공기의 제어를 위해 구동되는 구동기인 액추에이터(200)를 비행제어 시뮬레이션과 연동하여 실시간 시뮬레이션이 가능하도록 하여, 구동기의 동특성을 회전익 항공기의 동역학 모델과 연동하여, 실제 회전익 항공기에서의 구동기의 동작과 유사하게 시뮬레이션이 가능하도록 하여, 회전익 항공기의 시뮬레이터를 검증해, 시뮬레이터의 신뢰도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.According to the electromechanical actuator integrated environment simulator for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to the present invention as described above and the flight control simulation system of a rotary wing aircraft including the same, an actuator (200), which is an actuator driven for control of a rotary wing aircraft. ) is linked with flight control simulation to enable real-time simulation, linking the dynamic characteristics of the actuator with the dynamic model of the rotary wing aircraft to enable simulation similar to the operation of the actuator in an actual rotary wing aircraft, creating a simulator of the rotary wing aircraft. Verification has the effect of increasing the reliability of the simulator.
또한 본 발명에 의하면, 마찰 제어부(400)를 이용해 회전익 항공기에서 구동기(액추에이터)에 적용되는 각종 기계적 하중을 모사할 수 있어, 보다 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, various mechanical loads applied to the driver (actuator) in a rotary wing aircraft can be simulated using the friction control unit 400, which has the effect of performing more accurate simulation.
또한 본 발명에 의하면, 구동기(액추에이터)의 동특성 및 고장에 대한 시뮬레이션이 가능하여, 회전익 항공기의 개발에 따른 위험요소를 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to simulate the dynamic characteristics and failure of the driver (actuator), which has the effect of minimizing risk factors associated with the development of rotary wing aircraft.
도 1은 종래의 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템을 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 구동환경 모사장치를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 평면도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 마찰 제어부의 정면도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a flight control simulation system for a conventional rotary wing aircraft,
Figure 2 is a schematic diagram of a flight control simulation system for a rotary-wing aircraft including a driving environment simulation device for flight control simulation of a rotary-wing aircraft according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a plan view of an electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a plan view of an electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a front view of the friction control unit of the electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a flight control simulation system for a rotary wing aircraft including an electromechanical actuator integrated environment simulator for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템의 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a flight control simulation system for a rotary wing aircraft including an electromechanical actuator integrated environment simulator for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치를 포함하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템은, HILS(Hardware-In-the-Loop-Simulation)시스템이 적용될 수 있으며, 시뮬레이션부(10)와 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)(이하 구동환경 모사장치)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 2, the flight control simulation system of a rotary wing aircraft including an electromechanical actuator integrated environment simulator for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention is a HILS (Hardware-In-the-Edge) -Loop-Simulation) system may be applied and may include a simulation unit 10 and an electromechanical actuator integrated environment simulation device 20 (hereinafter referred to as drive environment simulation device) for flight control simulation of a rotary wing aircraft.
시뮬레이션부(10)는 회전익 항공기의 동특성이 모델링되어 시뮬레이션으로 구현하고, 사용자에 의한 조작에 따라 제어신호를 생성하며 시뮬레이션 호스트(11)와 제어부(12)를 포함할 수 있다.The simulation unit 10 models the dynamic characteristics of the rotorcraft and implements it through simulation, generates control signals according to manipulation by the user, and may include a simulation host 11 and a control unit 12.
시뮬레이션 호스트(11)는 사용자의 조작에 의해 회전익 항공기 모델의 동특성에 따른 신호를 생성한다. 여기서 사용자의 조작이란 시뮬레이션 상에서 회전익 항공기에 포함되는 구동기(로터 또는 기타 장치를 구동하는 액추에이터)등의 조작일 수 있으며, 따라서 시뮬레이션 호스트(11)는 소정의 입력장치를 포함하는 전자기기로 구현될 수 있고, 특히 회전익 항공기의 조종간을 모사한 장치일 수 있다.The simulation host 11 generates signals according to the dynamic characteristics of the rotary wing aircraft model through user manipulation. Here, the user's operation may be the operation of an actuator (actuator that drives a rotor or other device) included in the rotary wing aircraft in the simulation, and therefore the simulation host 11 may be implemented as an electronic device including a predetermined input device. In particular, it may be a device that imitates the control stick of a rotary wing aircraft.
제어부(12)는 시뮬레이션 호스트(11)에서 생성된 신호에 따라 구동기의 제어신호를 생성하여, 후술할 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)로 입력하게 된다. 제어부(12)는 연산장치를 포함하는 일종의 제어컴퓨터로 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 본 실시예에서 시뮬레이션 호스트(11)와 제어부(12)는 서로 별개로 도시되어 있지만, 본 발명은 시뮬레이션 호스트(11)와 제어부(12)의 구현 형태를 이에 한정하는 것은 아니며, 시뮬레이션 호스트(11)와 제어부(12) 각각이 서로 일체화된 실시예 또한 있을 수 있다.The control unit 12 generates a control signal for the driver according to the signal generated by the simulation host 11 and inputs it to the electromechanical driver integrated environment simulation device 20, which will be described later. The control unit 12 may be implemented as a type of control computer including a computing device. In the present embodiment shown in FIG. 2, the simulation host 11 and the control unit 12 are shown separately from each other, but the present invention does not limit the implementation form of the simulation host 11 and the control unit 12 to this. There may also be an embodiment in which the simulation host 11 and the control unit 12 are integrated with each other.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)는 입출력시스템(700), 액추에이터(200) 및 측정부(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the electromechanical actuator integrated environment simulation device 20 may include an input/output system 700, an actuator 200, and a measuring unit 300.
입출력시스템(700)은 제어부(12)로부터 입력되는 제어신호를 수신하고, 후단에 위치한 액추에이터(200)로 제어신호를 입력한다. 본 발명에서 액추에이터(200)는 총 4개가 있을 수 있으며, 각각은 피치(Pitch), 롤(Roll1, Roll2), 요(Yaw)에 대응되는 동작을 모사한다. 액추에이터(200)가 입출력시스템(700)으로부터 입력된 제어신호에 의해 구동하면, 센서부(500)는 액추에이터(200)에 의해 구동한 거리를 측정한다. 센서부(500)에서 측정된 정보는 전압형태로 변환되어 입출력시스템(700)으로 전송되고, 입출력시스템(700)은 센서부(500)로부터 수신한 정보를 시뮬레이션부(10)의 제어부(12)로 송신한다. 제어부(12)는 수신한 정보, 즉 액추에이터(200)가 움직인 거리가 시뮬레이션 호스트(11)에서 동역학 모델의 입력값으로 제공되어 회전익 항공기에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.The input/output system 700 receives a control signal input from the control unit 12 and inputs the control signal to the actuator 200 located at the rear end. In the present invention, there may be a total of four actuators 200, and each simulates operations corresponding to pitch, roll (Roll1, Roll2), and yaw. When the actuator 200 is driven by a control signal input from the input/output system 700, the sensor unit 500 measures the distance driven by the actuator 200. The information measured by the sensor unit 500 is converted into voltage form and transmitted to the input/output system 700, and the input/output system 700 transmits the information received from the sensor unit 500 to the control unit 12 of the simulation unit 10. Send to The control unit 12 may perform a simulation of a rotary wing aircraft by providing the received information, that is, the distance moved by the actuator 200, as an input value of the dynamics model in the simulation host 11.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 측면도이다.Figure 3 is a plan view of an electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is an electrical diagram for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention. This is a side view of the mechanical actuator integrated environment simulation device.
도 3와 도 4를 참조하여, 상술한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)를 보다 상세히 설명한다.With reference to FIGS. 3 and 4 , the above-described electromechanical driver integrated environment simulation device 20 will be described in more detail.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)는 상술한 입출력시스템(700), 액추에이터(200), 센서부(500) 외에도, 베이스부(100), 측정부(300) 및 마찰 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.As shown in Figures 3 and 4, the electromechanical actuator integrated environment simulation device 20 includes the above-described input/output system 700, actuator 200, and sensor unit 500, as well as a base unit 100 and a measuring unit. It may further include 300 and a friction control unit 400.
베이스부(100)는 일면에 레일(110)이 설치되며, 상기한 액추에이터(200), 측정부(300), 마찰 제어부(400) 및 센서부(500)가 설치되는 부분이다. 베이스부(100)는 일종의 판 형상일 수 있으며, 레일(110)은 베이스부(100)의 길이 방향으로 연장 형성될 수 있다. 베이스부(100)는 외곽의 형상이 사각형인 것이 바람직하나, 본 발명은 베이스부(100)의 형상을 사각형에 한정하지 않고, 다양한 형상의 실시예가 가능하다.The base part 100 has a rail 110 installed on one side, and is a part where the actuator 200, measuring part 300, friction control part 400, and sensor part 500 are installed. The base portion 100 may have a type of plate shape, and the rail 110 may extend in the longitudinal direction of the base portion 100. It is preferable that the base portion 100 has a square outer shape, but the present invention does not limit the shape of the base portion 100 to a square, and various shapes are possible.
액추에이터(200)는 베이스부(100)의 일면 중, 레일(110)의 일측에 설치될 수 있다. 액추에이터(200)에는 로드가 결합되어, 액추에이터(200)가 구동됨에 따라 로드가 스트로크 구동할 수 있다.The actuator 200 may be installed on one side of the rail 110 among one side of the base portion 100. A rod is coupled to the actuator 200, and the rod may stroke as the actuator 200 is driven.
측정부(300)는 액추에이터(200)의 로드에 결합되어, 액추에이터(200)의 구동에 따라 액추에이터(200)의 로드와 함께 스트로크 구동되는 부분으로, 베이스부(100)의 길이방향으로 이동하게 된다.The measuring unit 300 is coupled to the rod of the actuator 200 and is stroke driven with the rod of the actuator 200 as the actuator 200 is driven, and moves in the longitudinal direction of the base unit 100. .
마찰 제어부(400)는 측정부(300)의 하부에 설치되되, 레일(110)에 이동 가능하게 결합된다. 즉, 마찰 제어부(400)는 액추에이터(200)가 구동함에 따라 로드 및 측정부(300)와 함께 레일(110)을 이동하게 된다. 마찰 제어부(400)는 레일(110) 사이의 마찰력을 조정함으로써, 구동기로의 액추에이터(200)에 가해지는 기계적 하중을 구현할 수 있다.The friction control unit 400 is installed at the lower part of the measuring unit 300 and is movably coupled to the rail 110. That is, the friction control unit 400 moves the rail 110 together with the rod and measuring unit 300 as the actuator 200 drives. The friction control unit 400 can implement a mechanical load applied to the actuator 200 as a driver by adjusting the friction force between the rails 110.
센서부(500)는 측정부(300)와 대향되게 배이스부(100)의 일면 중 일측에 설치된다. 센서부(500)는 소정의 방식으로 센서부(500)와 측정부(300) 사이의 간격을 측정한다. 본 실시예에서 소정의 방식이란, 적외선을 측정부(300)로 발산하고, 측정부(300)의 표면에서 반사되어 오는 적외선을 수신한 후, 적외선이 수신된 시간을 이용하는 광학식 측정방식일 수 있다. 이러한 광학식 측정방식을 사용할 때, 적외선이 입사되는 로드의 끝단이 평평하지 않으면, 측정된 센서부(500)와 로드의 끝단 사이의 간격이 정확하지 않거나, 측정 자체가 어려워질 수 있다. 따라서 본 발명은 판 형상의 측정부(300)를 로드의 끝단에 설치하여, 센서부(500)에서 조사되는 빛이 측정부(300)의 표면에서 보다 용이하게 반사되도록 할 수 있다. 센서부(500)에서 측정된 거리 정보는 전압과 같은 아날로그 출력으로 생성되어, 상술한 입출력시스템(700)으로 전송된다.The sensor unit 500 is installed on one side of the base unit 100 opposite to the measuring unit 300. The sensor unit 500 measures the gap between the sensor unit 500 and the measurement unit 300 in a predetermined manner. In this embodiment, the predetermined method may be an optical measurement method that emits infrared rays to the measuring unit 300, receives infrared rays reflected from the surface of the measuring unit 300, and then uses the time when the infrared rays are received. . When using this optical measurement method, if the end of the rod onto which infrared rays are incident is not flat, the distance between the measured sensor unit 500 and the end of the rod may not be accurate, or the measurement itself may become difficult. Therefore, in the present invention, the plate-shaped measuring unit 300 is installed at the end of the rod, so that the light emitted from the sensor unit 500 can be more easily reflected from the surface of the measuring unit 300. The distance information measured by the sensor unit 500 is generated as an analog output such as voltage and transmitted to the input/output system 700 described above.
상술한 측정부(300)에 대해서 보다 상세히 설명한다.The above-mentioned measurement unit 300 will be described in more detail.
도 3에 도시된 바와 같이, 측정부(300)는 기본 측정부판(310), 결합 측정부판(320) 및 이동 측정부판(330)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the measuring unit 300 may include a basic measuring unit plate 310, a combined measuring unit plate 320, and a moving measuring unit plate 330.
기본 측정부판(310)은 상술한 마찰 제어부(400)와 결합되며, 결합 측정부판(320)은 기본 측정부판(310)의 일측에서 상측으로 연장되어, 상기 액추에이터(200)의 로드와 결합되며, 이동 측정부판(330)은 기본 측정부판(310)의 타측에서 상측으로 연장된다. 즉, 기본 측정부판(310), 결합 측정부판(320) 및 이동 측정부판(330)을 포함하는 측정부(300)는 U자형 또는 뒤집어진 디귿자 형태로 이루어진다. 본 발명에서 측정부(300)는 결합 측정부판(320)을 포함함으로써, 액추에이터(200)의 로드와 결합이 용이하도록 할 수 있다. 또한, 액추에이터(200)의 로드가 스트로크 구동하는 과정에서, 마찰 제어부(400)의 마찰력 제어 동작에 의해 손상 또는 변형되는 것을 방지할 수 있다. 센서부(500)에서 조사되는 광은 기본 측정부판(310)의 표면에서 반사된다.The basic measuring plate 310 is coupled to the friction control unit 400 described above, and the combined measuring plate 320 extends upward from one side of the basic measuring plate 310 and is coupled to the rod of the actuator 200, The movable measuring plate 330 extends upward from the other side of the basic measuring plate 310. That is, the measuring unit 300 including the basic measuring unit plate 310, the combined measuring unit plate 320, and the movable measuring unit plate 330 is formed in a U-shape or an inverted diget shape. In the present invention, the measuring unit 300 includes a coupling measuring unit plate 320, so that it can be easily coupled to the rod of the actuator 200. Additionally, it is possible to prevent the rod of the actuator 200 from being damaged or deformed by the friction control operation of the friction control unit 400 during the stroke drive process. The light emitted from the sensor unit 500 is reflected from the surface of the basic measurement plate 310.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치의 마찰 제어부의 정면도이다.Figure 5 is a front view of the friction control unit of the electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 마찰 제어부(400)에 대해 상세히 설명하면, 마찰 제어부(400)는 블록(410), 가변 마찰부(420) 및 조정수단(430)을 포함할 수 있다.When the friction control unit 400 is described in detail with reference to FIG. 5 , the friction control unit 400 may include a block 410, a variable friction unit 420, and an adjustment means 430.
상기한 블록(410)은 레일(110)에 결합되어 레일(110)을 따라 이동 가능하게 구성된다. 상술한 기본 측정부판(310)은 블록(410)에 결합될 수 있다. 블록(410)의 내부에는 레일(110)의 형상에 대응되는 공간이 형성되어 있는데, 가변 마찰부(420)는 블록(410)의 공간상의 일면에 레일(110)측으로 이동하거나, 그 반대방향으로 이동가능하게 구성된다. 즉, 가변 마찰부(420)는 마찰 제어부(400)와 레일(110) 사이의 마찰력을 가변시키기 위한 부분이다. 가변 마찰부(420)는 레일(110)의 형상에 대응되어, 레일(110)의 양측면과 상면 총 세 개의 파트로 구성될 수 있다.The block 410 is coupled to the rail 110 and is configured to move along the rail 110. The basic measuring plate 310 described above may be coupled to the block 410. A space corresponding to the shape of the rail 110 is formed inside the block 410, and the variable friction part 420 moves toward the rail 110 on one surface of the space of the block 410 or moves in the opposite direction. It is configured to be portable. That is, the variable friction unit 420 is a part for varying the friction force between the friction control unit 400 and the rail 110. The variable friction part 420 corresponds to the shape of the rail 110 and may be composed of a total of three parts, both sides and the top surface of the rail 110.
위치 조정수단(430)은, 가변 마찰부(420)의 위치를 조정하여, 마찰력을 조정한다. 위치 조정수단(430)은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서 위치 조정수단(430)은 블록(410)의 외측에 위치한 렌치 홀과, 렌치 홀에 연결되어 블록(410)의 내부에서 가변 마찰부(420)를 밀어내는 형태로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로. 블록(410)의 내부에는 블록(410)의 길이방향으로 연장되되, 가변 마찰부(420)와 면접하는 하면이 경사지게 형성되는 경사블록이 수용될 수 있다. 사용자가 렌치 홀로 구성되는 위치 조정수단(430)을 렌치를 이용해 일방향으로 회전시키면, 경사블록이 블록(410)의 길이 방향으로 이동하고, 이에 따라 경사면이 가변 마찰부(420)를 레일(110)측으로 밀어내 마찰력을 증가시킬 수 있다. 이와 반대로, 사용자가 렌치 홀로 구성되는 위치 조정수단(430)을 렌치를 이용해 타측 방향으로 회전시키면, 경사블록이 블록(410)의 길이 방향으로 이동하고, 이에 따라 가변 마찰부(420)는 레일(110)의 반대측으로 이동하여 마찰력을 저감시킬 수 있다. 단, 본 발명은 위치 조정수단(430)의 형태를 상기한 것으로 한정하는 것은 아니며, 소정의 수단을 이용해 스프링을 압축/인장 시켜, 가변 마찰부(420)를 레일(110)측으로 이동시키거나 반대측으로 이동하도록 할 수 있는 형태로 위치 조정수단(430)이 구현될 수 있다.The position adjusting means 430 adjusts the position of the variable friction portion 420 to adjust the friction force. The position adjusting means 430 may be implemented in various forms. In this embodiment, the position adjusting means 430 is connected to a wrench hole located on the outside of the block 410 and the wrench hole and is connected to the inside of the block 410. It can be implemented in a form that pushes the variable friction part 420. More specifically. An inclined block extending in the longitudinal direction of the block 410 and having an inclined lower surface facing the variable friction portion 420 may be accommodated inside the block 410. When the user rotates the position adjustment means 430, which consists of a wrench hole, in one direction using a wrench, the inclined block moves in the longitudinal direction of the block 410, and accordingly, the inclined surface moves the variable friction portion 420 to the rail 110. You can increase friction by pushing it to the side. On the contrary, when the user rotates the position adjustment means 430, which consists of a wrench hole, in the other direction using a wrench, the inclined block moves in the longitudinal direction of the block 410, and accordingly, the variable friction portion 420 moves the rail ( Friction can be reduced by moving to the opposite side of 110). However, the present invention is not limited to the form of the position adjustment means 430 as described above, and compresses/tensions the spring using a predetermined means to move the variable friction part 420 to the side of the rail 110 or to the opposite side. The position adjustment means 430 may be implemented in a form that allows it to move.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명은 측정부(300)와 센서부(500) 사이의 레일(110)상에 설치되어, 이물질 또는 기타 요인에 의해 구동기가 동작하지 않는 잼(jam) 상황을 모사할 수 있는 잼 모사부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in the drawing, the present invention is installed on the rail 110 between the measuring unit 300 and the sensor unit 500 to simulate a jam situation in which the driver does not operate due to foreign substances or other factors. You can include more jam copies that can be done.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse. Of course, various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
10 : 시뮬레이션부
20 : 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치
100 : 베이스부
110 : 레일
200 : 액추에이터
300 : 측정부
310 : 기본 측정부판
320 : 결합 측정부판
330 : 이동 측정부판
400 : 마찰 제어부
410 : 블록
420 : 가변 마찰부
430 : 조정수단
500 : 센서부10: Simulation unit
20: Electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of rotary wing aircraft
100: base part
110: rail
200: actuator
300: measuring unit
310: Basic measuring plate
320: Combined measuring plate
330: Mobile measuring plate
400: Friction control unit
410: block
420: Variable friction part
430: Adjustment means
500: sensor unit
Claims (8)
일면에 레일(110)이 설치되는 베이스부(100);
상기 베이스부(100)의 일면에 설치되어, 회전익 항공기의 비행제어신호에 따라 스트로크 구동하는 액추에이터(200);
상기 액추에이터(200)의 로드와 연결되어, 상기 액추에이터(200)의 스트로크 구동에 따라 상기 베이스부(100)의 길이방향으로 이동하는 측정부(300);
상기 측정부(300)의 하부에 설치되고, 상기 레일(110)에 이동 가능하게 결합되며, 상기 레일(110)과의 마찰력을 조절 가능하게 구성되는 마찰 제어부(400); 및
상기 측정부(300)와 대향되게 상기 베이스부(100)의 일면 중 일측에 설치되어, 상기 측정부(300)가 이동한 거리를 측정하는 센서부(500);
를 포함하고,
상기 마찰 제어부(400)는,
상기 레일(110)에 결합되는 블록(410);
상기 블록(410)의 상기 레일(110)측 일면에 형성되되, 상기 레일(110)측으로 이동 가능하게 구성되는 가변 마찰부(420); 및
상기 가변 마찰부(420)의 위치를 조정하는 위치 조정수단(430);
을 포함하되,
상기 가변 마찰부(420)는, 상기 레일(110)의 양측면과 상면에 위치하고,
상기 측정부(300)는,
상기 마찰 제어부(400)와 결합되는 기본 측정부판(310);
상기 기본 측정부판(310)의 일측에서 상측으로 연장되며, 상기 액추에이터(200)의 로드와 결합되는 결합 측정부판(320); 및
상기 기본 측정부판(310)의 타측에서 상측으로 연장 형성되며, 일면이 상기 센서부(500)를 향하는 형태인 이동 측정부판(330);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치.
In the driving environment simulation device driven by the flight control signal of the rotary wing aircraft,
A base portion 100 on which a rail 110 is installed on one side;
An actuator (200) installed on one surface of the base portion (100) and driven by a stroke according to a flight control signal of a rotary wing aircraft;
A measuring unit 300 connected to the rod of the actuator 200 and moving in the longitudinal direction of the base unit 100 according to the stroke drive of the actuator 200;
A friction control unit 400 installed below the measuring unit 300, movably coupled to the rail 110, and configured to adjust frictional force with the rail 110; and
A sensor unit 500 installed on one side of the base unit 100 opposite to the measuring unit 300 and measuring the distance moved by the measuring unit 300;
Including,
The friction control unit 400,
Block 410 coupled to the rail 110;
A variable friction portion 420 formed on one surface of the block 410 on the rail 110 side and configured to move toward the rail 110; and
Position adjustment means 430 for adjusting the position of the variable friction part 420;
Including,
The variable friction portion 420 is located on both sides and the upper surface of the rail 110,
The measuring unit 300,
A basic measuring plate 310 coupled to the friction control unit 400;
A combined measuring plate 320 extending upward from one side of the basic measuring plate 310 and coupled to the rod of the actuator 200; and
A moving measuring plate 330 extending upward from the other side of the basic measuring plate 310 and having one surface facing the sensor unit 500;
An electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft, comprising:
상기 측정부(300)와 상기 센서부(500) 사이의 레일(110)에 결합되어 상기 측정부(300)의 움직임을 제한하는 잼 모사부(600);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치.
According to paragraph 1,
A jam replica unit 600 coupled to the rail 110 between the measuring unit 300 and the sensor unit 500 to limit the movement of the measuring unit 300;
An electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft, further comprising:
회전익 항공기의 동특성이 모델링되어 시뮬레이션으로 구현하고, 사용자에 의한 조작에 따라 제어신호를 생성하는 시뮬레이션부(10); 및
상기 제어신호에 따라 동작하는 액추에이터를 포함하고, 회전익 항공기의 동특성 환경 또는 고장을 모사하는 제1항 및 제4항 중 어느 한 항의 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템.
In the flight control simulation system of a rotary wing aircraft using the HILS (Hardware-In-the-Loop-Simulation) system,
A simulation unit 10 that models the dynamic characteristics of a rotary wing aircraft and implements it through simulation, and generates control signals according to manipulation by the user; and
An electromechanical actuator integrated environment simulation device for flight control simulation of a rotary wing aircraft according to any one of paragraphs 1 and 4, which includes an actuator that operates according to the control signal and simulates the dynamic characteristics environment or failure of the rotary wing aircraft (20 );
A flight control simulation system for a rotary wing aircraft, comprising:
상기 시뮬레이션부(10)는,
사용자인 조작에 의해 회전익 항공기 모델의 동특성에 따라 제어신호를 생성해, 상기 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)에 입력하는 제어부(12)를 포함하고,
상기 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션을 위한 전기 기계식 구동기 통합 환경 모사장치(20)는,
상기 제어부(12)로부터 입력되는 제어신호를 수신하는 입출력시스템(700);을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템.
According to clause 5,
The simulation unit 10,
It includes a control unit (12) that generates a control signal according to the dynamic characteristics of the rotary wing aircraft model through user operation and inputs it to an electromechanical actuator integrated environment simulation device (20) for flight control simulation of the rotary wing aircraft,
The electromechanical actuator integrated environment simulation device 20 for flight control simulation of the rotary wing aircraft,
A flight control simulation system for a rotary wing aircraft, comprising: an input/output system (700) that receives control signals input from the control unit (12).
상기 입출력시스템(700)은 상기 제어신호에 따라 구동기 명령신호를 생성해 상기 액추에이터(200)를 구동시키고,
상기 센서부(500)는 상기 구동기 명령신호에 따라 구동된 상기 액추에이터(200)의 스트로크 거리를 측정하고, 측정된 신호를 상기 입출력시스템(700)에 전송하며,
상기 입출력시스템(700)은 상기 센서부(500)로부터 수신한 신호를 상기 시뮬레이션부(10)로 전송하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템.
According to clause 6,
The input/output system 700 generates a driver command signal according to the control signal to drive the actuator 200,
The sensor unit 500 measures the stroke distance of the actuator 200 driven according to the driver command signal and transmits the measured signal to the input/output system 700,
The input/output system 700 is a flight control simulation system for a rotary wing aircraft, characterized in that it transmits the signal received from the sensor unit 500 to the simulation unit 10.
상기 입출력시스템(700)은,
상기 액추에이터(200)의 스트로크 거리 정보를 이더넷 통신을 통해 상기 시뮬레이션부(10)로 전송하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 비행제어 시뮬레이션 시스템.In clause 7,
The input/output system 700 is,
A flight control simulation system for a rotary wing aircraft, characterized in that the stroke distance information of the actuator 200 is transmitted to the simulation unit 10 through Ethernet communication.
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