RU2008118206A - Способ управления движением пилотажного тренажера и пилотажный тренажер, реализующий такой способ - Google Patents

Abstract

1. Способ управления движениями пилотажного тренажера, предусматривающими линейные и угловые ускорения, воспринимаемые пилотом, сидящим в кресле пилота, вследствие чего угловая скорость (р) крена и угловая скорость (r) рыскания, а также удельная сила (Ау) в поперечном направлении, вычисляемые в соответствии с моделью имитируемого летательного аппарата в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, преобразуются программой движения в поперечное положение (у) и угол (φ) крена тренажера, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых: ! вычисляют угол (φ) крена тренажера в соответствии с углом крена имитируемого летательного аппарата путем коррекции первоначально вычисленного значения (φвч) угла (φ) крена с коэффициентом (φкорр) коррекции, пропорциональным поперечной удельной силе, вносимой гасящим фильтром, используемым во время вычисления выравнивания поперечного положения (у) тренажера в соответствии с направлением силы тяжести Земли, ! и/или ! разлагают удельную силу (Ау пилота), действующую в поперечном направлении в базисной точке пилота в имитируемом летательном аппарате, на первую составляющую и вторую составляющую, причем первая составляющая связана с удельной силой (Ау) в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, а вторая составляющая имеет первый член, связанный с ускорениями, обуславливаемыми рысканием (r), и второй член, связанный с угловыми ускорениями крена (р), в соответствии с формулой: ! ! где хР ЛА - координата «х» базисной точки пилота в системе координат, имеющей начало в упомянутой фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, a zР ЛА - координата «z» б

Claims (13)

1. Способ управления движениями пилотажного тренажера, предусматривающими линейные и угловые ускорения, воспринимаемые пилотом, сидящим в кресле пилота, вследствие чего угловая скорость (р) крена и угловая скорость (r) рыскания, а также удельная сила (А_у) в поперечном направлении, вычисляемые в соответствии с моделью имитируемого летательного аппарата в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, преобразуются программой движения в поперечное положение (у) и угол (φ) крена тренажера, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых:

вычисляют угол (φ) крена тренажера в соответствии с углом крена имитируемого летательного аппарата путем коррекции первоначально вычисленного значения (φ_вч) угла (φ) крена с коэффициентом (φ_корр) коррекции, пропорциональным поперечной удельной силе, вносимой гасящим фильтром, используемым во время вычисления выравнивания поперечного положения (у) тренажера в соответствии с направлением силы тяжести Земли,

и/или

разлагают удельную силу (А_{у пилота}), действующую в поперечном направлении в базисной точке пилота в имитируемом летательном аппарате, на первую составляющую и вторую составляющую, причем первая составляющая связана с удельной силой (А_у) в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, а вторая составляющая имеет первый член, связанный с ускорениями, обуславливаемыми рысканием (r), и второй член, связанный с угловыми ускорениями крена (р), в соответствии с формулой:

где х_{Р ЛА} - координата «х» базисной точки пилота в системе координат, имеющей начало в упомянутой фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, a z_{Р ЛА} - координата «z» базисной точки пилота в упомянутой системе координат,

- угловое ускорение крена, а

- угловое ускорение рыскания;

фильтруют первую составляющую (А_у) через два фильтра: фильтр верхних частот и фильтр нижних частот;

параллельно фильтруют каждый из членов второй составляющей с помощью набора из первого и второго комплементарных фильтров, причем комплементарные фильтры являются фильтрами, сумма передаточных функций которых равна единице,

используют сумму выходных сигналов фильтра верхних частот и выходных сигналов первых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого поперечного положения (у) тренажера, а также используют сумму выходных сигналов фильтра нижних частот и выходных сигналов вторых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого угла (φ) крена тренажера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вычисление угла крена (φ_крена) тренажера включает в себя использование математического преобразования, предусматривающего опережающую подачу угла коррекции (φ_корр) в функции преобразования угла крена в соответствии с формулами:

где φ_вч - угол крена тренажера, пропущенный через фильтр верхних частот;

У_крена - ускорение поперечного положения базисной точки Р пилота, являющееся результатом перемножения φ_вч с передаточным коэффициентом К_у и g с последующим пропусканием через фильтр верхних частот;

g - постоянная силы тяжести Земли;

К_у - передаточный коэффициент поперечной координации;

φ_крена - соответствует углу крена тренажера, получаемому в результате углового ускорения крена или угловой скорости крена имитируемого летательного аппарата.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в упомянутом математическом преобразовании коэффициент поперечной координации К_у находится в диапазоне между 0 и 1, что позволяет уменьшить поперечное перемещение, обуславливаемое некоторой допустимой ложной поперечной удельной силой, путем модуляции в диапазоне между случаем «отсутствия координации», когда К_у=0, и случаем «полной координации», когда К_у=1.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что К_у=1, и угол крена (φ_крена) получают с помощью фильтра верхних частот 3-го или 4-го порядка, воздействующего на угловую скорость крена имитируемого летательного аппарата, а поперечное ускорение в каждый момент времени равно этому углу крена (φ_крена), умноженному на ускорение (g) силы тяжести Земли.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что математическое преобразование предусматривает фильтр верхних частот 2-го порядка для угла крена (φ_крена) и фильтр 1-го порядка, гасящий движение в направлении «у», в соответствии со следующими формулами передаточных функций:

где Р_огр - входная угловая скорость крена, ограничиваемая посредством понижающего настроечного передаточного коэффициента Кд, а по выбору - посредством функции, ограничивающей угловую скорость крена таким образом, что для ступеньки в сигнале управления элеронами боковое перемещение тренажера имеет конечное значение, и где Р - оператор Лапласа.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что математическое преобразование предусматривает фильтр верхних частот (φ_вч) 1-го порядка для угла крена и фильтр 2-го порядка, гасящий движение в направлении «у».

7. Способ по п.1, в котором вторую составляющую удельной силы в поперечном направлении получают посредством четырех дополнительных фильтров: первого набора из двух комплементарных фильтров для углового ускорения крена и второго набора из двух комплементарных фильтров для углового ускорения рыскания, при этом в каждом наборе комплементарных фильтров один предназначен для управления поперечным отклонением тренажера, а другой - для управления углом крена тренажера, в соответствии со следующими формулами передаточных функций:

и

где р_огр и r_огр - входные угловая скорость крена и угловая скорость рыскания, соответственно, ограничиваемые посредством понижающих настроечных передаточных отношений К_d и К_r, соответственно, и по выбору - посредством функции, ограничивающей угловую скорость, а Р - оператор Лапласа.

8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что фиксированной точкой имитируемого летательного аппарата является центр тяжести упомянутого имитируемого летательного аппарата.

9. Компьютерный программный продукт для осуществления любого из способов по пп.1-7 при осуществлении этого способа на компьютерном устройстве, связанном с пилотажным тренажером, имитирующим летательный аппарат.

10. Машинно-читаемое устройство для хранения данных, хранящее компьютерный программный продукт по п.9.

11. Передача компьютерного программного продукта по п.9 через локальную или глобальную вычислительную сеть.

12. Контроллер для управления движениями пилотажного тренажера, предусматривающими линейные и угловые ускорения, воспринимаемые пилотом, сидящим в кресле пилота, вследствие чего угловая скорость (р) крена и угловая скорость (r) рыскания, а также удельная сила (А_у) в поперечном направлении, вычисляемые в соответствии с моделью имитируемого летательного аппарата в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, преобразуются программой движения в поперечное положение (у) и угол (φ) крена тренажера, при этом

контроллер содержит любые компоненты из таких, как: первый вычислительный блок, выполненный с возможностью вычисления угла (φ) крена тренажера, обуславливаемого углом крена имитируемого летательного аппарата, путем коррекции первоначально вычисленного значения (φ_вч) угла (φ) крена с коэффициентом (φ_корр) коррекции, пропорциональным поперечной удельной силе, вносимой гасящим фильтром, используемым во время вычисления выравнивания поперечного положения (у) тренажера в соответствии с направлением силы тяжести Земли,

и/или

второй вычислительный блок, выполненный с возможностью разложения удельной силы (А_{у пилота}) действующей в поперечном направлении в базисной точке пилота в имитируемом летательном аппарате, на первую составляющую и вторую составляющую, причем первая составляющая связана с удельной силой (А_у) в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, а вторая составляющая имеет первый член, связанный с ускорениями, обуславливаемыми рысканием (r), и второй член, связанный с угловыми ускорениями крена (р), в соответствии с формулой:

где x_{Р ЛА} - координата «х» базисной точки (Р) пилота в системе координат, имеющей начало в упомянутой фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, a z_{Р ЛА} - координата «z» базисной точки пилота в упомянутой системе координат,

- угловое ускорение крена, a

- угловое ускорение рыскания;

фильтр верхних частот и фильтр нижних частот для фильтрации первой составляющей (А_у);

два набора, каждый из которых состоит из первого и второго комплементарных фильтров, причем комплементарные фильтры являются фильтрами, сумма передаточных функций которых равна единице, для параллельной фильтрации каждого из членов второй составляющей,

сумматор для суммирования выходного сигнала фильтра верхних частот и выходных сигналов первых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого поперечного положения (у) тренажера, а также сумматор для суммирования выходного сигнала фильтра нижних частот и выходных сигналов вторых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого угла (φ) крена тренажера.

13. Пилотажный тренажер, выполненный с возможностью совершения управляемых движений, предусматривающих линейные и угловые ускорения, воспринимаемые пилотом, сидящим в кресле пилота, вследствие чего угловая скорость (р) крена и угловая (r) скорость рыскания, а также удельная сила (А_у) в поперечном направлении, вычисляемые в соответствии с моделью имитируемого летательного аппарата в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, преобразуются программой движения в поперечное положение (у) и угол (φ) крена тренажера,

при этом пилотажный тренажер содержит любые компоненты из таких, как:

первый вычислительный блок, выполненный с возможностью вычисления угла (φ) крена тренажера, обуславливаемого углом крена имитируемого летательного аппарата, путем коррекции первоначально вычисленного значения (φ_вч) угла (φ) крена с коэффициентом (φ_корр) коррекции, пропорциональным поперечной удельной силе, вносимой гасящим фильтром, используемым во время вычисления выравнивания поперечного положения (у) тренажера в соответствии с направлением силы тяжести Земли,

и/или

второй вычислительный блок, выполненный с возможностью разложения удельной силы (А_{у пилота}), действующей в поперечном направлении в базисной точке пилота в имитируемом летательном аппарате, на первую составляющую и вторую составляющую, причем первая составляющая связана с удельной силой (A_у) в фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, а вторая составляющая имеет первый член, связанный с ускорениями, обуславливаемыми рысканием (r), и второй член, связанный с угловыми ускорениями крена (р), в соответствии с формулой:

где x_{Р ЛА} - координата «х» базисной точки (Р) пилота в системе координат, имеющей начало в упомянутой фиксированной точке имитируемого летательного аппарата, а z_{Р ЛА} -координата «z» базисной точки пилота в упомянутой системе координат,

- угловое ускорение крена, a

- угловое ускорение рыскания;

фильтр верхних частот и фильтр нижних частот для фильтрации первой составляющей (А_у);

два набора, каждый из которых состоит из первого и второго комплементарных фильтров, причем комплементарные фильтры являются фильтрами, сумма передаточных функций которых равна единице, для параллельной фильтрации каждого из членов второй составляющей,

сумматор для суммирования выходного сигнала фильтра верхних частот и выходных сигналов первых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого поперечного положения (у) тренажера, а также сумматор для суммирования выходного сигнала фильтра нижних частот и выходных сигналов вторых из комплементарных фильтров каждого набора для вычисления желаемого угла (φ) крена тренажера.