本發(fā)明專利技術公開了具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，屬于飛機駕駛艙數(shù)字模擬操縱技術領域。所述飛機模擬操縱裝置包括：與每一個操縱組件相對應并為其提供操縱力感的控制通道，由飛行氣動數(shù)據(jù)生成控制通道控制指令的主控計算機，將控制指令轉換后傳輸至控制通道的網(wǎng)絡交換機，通過網(wǎng)絡交換機獲取主控計算機輸出的控制指令的控制器，控制通道包括：由伺服驅動器和力矩電機組成的伺服電機，與伺服電機輸出端轉軸同軸安裝有轉矩傳感器，伺服電機轉軸通過連桿機構與傳動裝置連接。本發(fā)明專利技術通過力矩電機實現(xiàn)操縱力感的模擬，可以精確地滿足真實飛機的力感-位移曲線，且操縱力可隨飛行狀態(tài)的改變而實時變化，實現(xiàn)自動駕駛接通狀況下的隨動功能。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，屬于飛機駕駛艙數(shù)字模擬操縱
。所述飛機模擬操縱裝置包括：與每一個操縱組件相對應并為其提供操縱力感的控制通道，由飛行氣動數(shù)據(jù)生成控制通道控制指令的主控計算機，將控制指令轉換后傳輸至控制通道的網(wǎng)絡交換機，通過網(wǎng)絡交換機獲取主控計算機輸出的控制指令的控制器，控制通道包括：由伺服驅動器和力矩電機組成的伺服電機，與伺服電機輸出端轉軸同軸安裝有轉矩傳感器，伺服電機轉軸通過連桿機構與傳動裝置連接。本專利技術通過力矩電機實現(xiàn)操縱力感的模擬，可以精確地滿足真實飛機的力感-位移曲線，且操縱力可隨飛行狀態(tài)的改變而實時變化，實現(xiàn)自動駕駛接通狀況下的隨動功能。【專利說明】具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置
本專利技術公開了具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，屬于飛機駕駛艙數(shù)字模擬操縱
。
技術介紹
飛行模擬操縱時需要通過各種類型的力加載裝置為駕駛盤、駕駛桿、腳蹬等飛行操縱組件提供力感，以模擬真實飛機的操縱感受和特性，進而為操縱裝置設計提供技術支持。傳統(tǒng)的實現(xiàn)方法包括使用彈簧機構或液壓式操縱機構，彈簧機構簡單，精度低，僅能實現(xiàn)線性的操縱力感，操縱力無法隨飛行狀態(tài)的改變而實時變化，無法實現(xiàn)自動駕駛接通狀況下的隨動功能；液壓式操縱機構通過對液壓缸輸出力大小的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)操縱力感的模擬，比彈簧控制精度略高，但其控制邏輯相對復雜，需要實時解算不同狀態(tài)的下控制閥的通斷，且液壓控制系統(tǒng)占用的物理空間較大，因此需要一種能夠提供精確可控地操縱力感的模擬裝置，以滿足飛行模擬操縱的需求。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述
技術介紹
的不足，提供了具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置。本專利技術為實現(xiàn)上述專利技術目的采用如下技術方案: 具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，包括: 與每一個操縱組件相對應并為其提供操縱力感的控制通道，操縱組件通過傳動裝置將反作用力傳遞給控制通道， 由飛行氣動數(shù)據(jù)生成控制通道控制指令的主控計算機， 將控制指令轉換后傳輸至控制通道的網(wǎng)絡交換機， 通過網(wǎng)絡交換機獲取主控計算機輸出的控制指令的控制器， 所述控制通道包括:由伺服驅動器和力矩電機組成的伺服電機，與伺服電機輸出端轉軸同軸安裝有轉矩傳感器，伺服電機轉軸通過連桿機構與傳動裝置連接， 所述伺服驅動器根據(jù)控制器輸出的控制指令得打驅動信號，所述力矩電機在驅動信號作用下工作，所述轉矩傳感器測量操縱組件的反作用力，所述伺服傳感器根據(jù)力矩電機轉子角速度、操縱組件反作用力重置驅動信號進行下一時刻的伺服控制。所述具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置中，力矩電機輸出端接有減速器。所述具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置中，操作組件為駕駛盤時，所述連桿機構為球鉸鏈桿，伺服電機轉軸通過球鉸鏈桿與傳動裝置連接。所述具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置中，操作組件為駕駛桿或者腳蹬時，所述連桿機構為聯(lián)軸器，伺服電機轉軸通過聯(lián)軸器與傳動裝置連接。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果:通過力矩電機實現(xiàn)操縱力感的模擬，可以精確地滿足真實飛機的力感-位移曲線，且操縱力可隨飛行狀態(tài)的改變而實時變化，實現(xiàn)自動駕駛接通狀況下的隨動功能。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術三通道控制原理示意圖。圖2是本專利技術駕駛盤傳動機構原理示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖對專利技術的技術方案進行詳細說明: 操縱裝置應能夠反映所模擬飛機的駕駛盤、駕駛桿、腳蹬的力特性，并且能夠根據(jù)實際飛行中飛機不同飛行狀態(tài)下的舵面的氣動載荷，實時調(diào)整力特性，以及實現(xiàn)自動駕駛儀隨動功能。實時地、逼真地復現(xiàn)飛機在不同飛行條件下和不同操縱模式下(自動、手動、應急)操縱系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性。如圖1所示，具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置包括 三個分別為駕駛盤、駕駛桿及腳蹬組件提供操縱力感的控制通道，操縱組件通過傳動裝置將反作用力傳遞給控制通道，給個控制通道包括:由伺服驅動器和力矩電機組成的伺服電機，與伺服電機輸出端轉軸同軸安裝有轉矩傳感器，伺服電機轉軸通過連桿機構與傳動裝置連接， 由飛行氣動數(shù)據(jù)生成控制通道控制指令的主控計算機， 將控制指令轉換后傳輸至控制通道的網(wǎng)絡交換機， 通過網(wǎng)絡交換機獲取主控計算機輸出的控制指令，控制指令包括目標位置和目標速率，實現(xiàn)對伺服電機作動的控制器。操作組件為駕駛盤時，所述連桿機構為球鉸鏈桿，伺服電機轉軸通過球鉸鏈桿與傳動裝置連接。操作組件為駕駛桿或者腳蹬時，所述連桿機構為聯(lián)軸器，伺服電機轉軸通過聯(lián)軸器與傳動裝置連接。針對每個操縱組件，分別由屬于每個控制通道的力矩電機進行力加載和隨動驅動，電機向伺服驅動器提供位置信號和力信號，伺服驅動器為電機提供設置值。同時每個控制通道的伺服驅動器通過實時網(wǎng)絡交換機獲得由控制器傳來的控制信號，以驅動力矩電機按照指令進行操作，控制器通過UDP協(xié)議與主控計算機進行數(shù)據(jù)交換。如圖2所示的具有操縱力感的駕駛盤操縱裝置:力矩電機轉軸的一端經(jīng)過編碼器與數(shù)據(jù)采集器連接，力矩電力轉軸另一端依次接有減速器、轉矩傳感器后與連桿機構相連接，上位機即為圖1中的伺服驅動器，控制器通過網(wǎng)絡交換機得到主控計算機輸出的控制指令，伺服驅動器根據(jù)控制指令得到驅動信號，力矩電機在伺服驅動器輸出的驅動信號下工作，驅動信號代表力矩輸出轉矩設置值，力矩電機轉子角度/角速度經(jīng)過編碼器編碼為位置信息傳輸至伺服驅動器，駕駛盤在力矩電機輸出轉矩作用下反饋反作用力至控制通道，轉矩傳感器將測量的駕駛盤反作用力傳輸至伺服驅動器，伺服驅動器根據(jù)力矩電機位置信息以及駕駛盤反作用力得到下一時刻設置值，進而實現(xiàn)力矩電機輸出量自動跟蹤輸入量。利用本專利技術涉及的具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，可以實現(xiàn)以下功能: 1.力的靜態(tài)特性模擬 駕駛盤、駕駛桿、腳蹬的靜態(tài)力特性，也即駕駛盤、駕駛桿、腳蹬移動的位置對應的手或腳的操縱力曲線； 2.中立定位 以駕駛桿為例，操縱裝置加電后，以慢速驅動駕駛桿縱向向后移動，同時監(jiān)測驅動力的大小，當駕駛桿縱向到達極限位置后，會碰到機械限位，此時，駕駛桿將不能再向后移動，操縱裝置繼續(xù)加大驅動力，當驅動力達到設定值門限后，駕駛桿不移動，則操縱裝置認為駕駛桿已經(jīng)達到機械限位，將驅動力卸載，并向反方向驅動駕駛桿，由于駕駛桿中立位置到機械限位的距離是事先確定好的固定距離，所以操縱裝置驅動駕駛桿反向移動該固定距離并停止，至此便確定了駕駛桿縱向的中立位置。駕駛盤和腳蹬亦同理； 3.配平 在操縱裝置運行期間，控制器實時接收主控計算機發(fā)來的指令并進行相應處理。控制器設置配平命令，當飛行模擬操縱平臺的配平操縱按鈕被觸發(fā)后，觸發(fā)信號經(jīng)主控計算機處理后按照操縱裝置通信協(xié)議發(fā)給控制器，力感控制器以設定速度驅動操縱組件移動，該配平命令結束后，操縱組件即以當前位置為新的中立位置繼續(xù)工作。具體配平速度需根據(jù)實際飛機件的速度給定； 4.力的動態(tài)特性模擬 在飛機的實際飛行中，當外界環(huán)境狀態(tài)影響舵面氣動載荷時，飛行操縱組件的實際力特性會發(fā)生變化，本操縱裝置根據(jù)實際的操縱力變化，在飛行模擬時實時調(diào)整力特性已達到操縱力動態(tài)特性的模擬。力特性受環(huán)境狀態(tài)影響的數(shù)學模型是根據(jù)飛機氣動數(shù)據(jù)或試飛數(shù)據(jù)建立的，并集成在控制器內(nèi)。影響力特性的外部環(huán)境的變量由主控計算機通過UDP協(xié)議實時發(fā)給控制器，控本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
具有操縱力感的飛機模擬操縱裝置，包括：與每一個操縱組件相對應并為其提供操縱力感的控制通道，操縱組件通過傳動裝置將反作用力傳遞給控制通道，由飛行氣動數(shù)據(jù)生成控制通道控制指令的主控計算機，將控制指令轉換后傳輸至控制通道的網(wǎng)絡交換機，通過網(wǎng)絡交換機獲取主控計算機輸出的控制指令的控制器，其特征在于：所述控制通道包括：由伺服驅動器和力矩電機組成的伺服電機，與伺服電機輸出端轉軸同軸安裝有轉矩傳感器，伺服電機轉軸通過連桿機構與傳動裝置連接，所述伺服驅動器根據(jù)控制器輸出的控制指令得打驅動信號，所述力矩電機在驅動信號作用下工作，所述轉矩傳感器測量操縱組件的反作用力，所述伺服傳感器根據(jù)力矩電機轉子角速度、操縱組件反作用力重置驅動信號進行下一時刻的伺服控制。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫有朝，張燕軍，楊建榮，馮巖，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。