[发明专利]一种飞行模拟机电动伺服操纵负荷系统

说明书

技术领域

本发明涉及飞行模拟机操纵系统设计领域，具体涉及飞行模拟机电动操纵负荷系统。

背景技术

目前，国内操纵负荷系统多停留于理论研究和原理样机阶段，而所需要的操纵负荷系统主要依靠进口，严重制约国内飞行训练器的研制，降低产品的竞争力。

传统的电动伺服操纵负荷系统使用模拟量检查位移变化、使用发电机检查转速，存在模拟量跳变和飘移现象，而传统的电子或数字滤波又会增加系统的延迟，系统性能和稳定性受到影响。而电动伺服操纵负荷系统作为一种新型操纵负荷系统，根据民航法规的技术要求，使其国产化势在必行。因此，研制具备自主知识产权的飞行模拟机电动伺服操纵负荷系统，对降低生产成本和维修费用，提高维修效率有一定的积极作用。

发明内容

为了弥补上述存在的不足，本发明研制一种具有自主知识产权的实用性飞行模拟机、训练器的电动伺服操纵负荷系统，采用高分辨率增量式编码器检查位移和转速。

本发明的技术方案是，提供一种电动伺服操纵负荷系统，包括控制计算机模块10，执行控制机构模块20和驱动机构模块30，结构示意图如图1所示。根据系统功能设计和技术要求，将对整体系统进行模块化设计。

控制计算机模块10，如图2所示，主要由飞行仿真模型101和操纵机构力仿真模型102构成。控制计算机模块10中的操纵机构力仿真模型102通过获取飞行仿真模型101中相关飞机飞行状态参数 103进行仿真操纵系统的杆力特性及舵偏角特性的数学运算，并与执行控制机构模块20的ARM处理器控制板203交换信息，包括控制计算机模块10仿真的杆力特性及舵偏角特性参数、执行控制机构模块 20得到的位置、力及速度的实际测量值等信息。其中，飞行仿真模块101根据特定飞行模型建立的飞行状态信息；操纵机构力仿真102 模块，如图3所示，由操纵机构受力模型1021与舵面位移模型1022，操纵机构受力模型1021主要接收实际测量的驾驶杆力、位移及速度的数据，模拟驱动舵面位移模型，而舵面位移模型1022产生期望力、位移及速度的数据，又反作用回操纵受力模型1021，从而带来误差激励的信号；舵面位移模型1022的主要功能是完成操纵系统负载的静态响应及动态响应，依靠飞机模型，硬件链接结构(如钢索、连轴等)及舵面控制方式，并结合对舵面大气压差环境的模拟，建立灵活的模型。结合上述两种模型，完成对飞机在不同状态下的操纵响应的模拟。

执行控制机构模块20基于PC体系结构，由ARM处理器控制板 203、接口电路板202及电机伺服放大器201组成，如图4所示。执行控制机构模块20的主要功能是完成伺服力和动态特性的实时计算。该模块基于PC体系结构，采用高速ARM处理器控制板203，以高迭代速率采集实际力、位移及速度的数据，最大程度地逼真实测数据，提高数据的稳定平滑性；ARM处理器控制板203高速实时地驱动接口电路板202采集操纵机构303的力、位移及速度信息，并与接口信息交换相关数据信息，利用接口电路板202，控制电机伺服放大器 201驱动伺服电机302，达到对操纵力的逼真模拟。

驱动机构模块30，如图5所示，包括伺服电机302，操纵机构 303和力、位移及速度传感器301，伺服电机302带动机械连接结构。力、位移及速度传感器301计算操纵机构303的力、位移及速度数据，与接口电路板202，操纵机构303相连接。驱动机构模块30的主要功能是将模拟的力感受反馈给驾驶者，从而完成操纵负荷系统的整体仿真。

本发明的有益效果在于仿真程度高，处理速度快，经济实用，系统模块化，标准化，便于维护，降低生产成本与维修费用，并且整体设计为单元化独立通道设计，实用性强及适用机型广泛，具有良好的扩展性。

附图说明

图1是电动伺服操纵系统的整体结构框图

图2是控制计算机模块的结构示意图

图3是操纵机构力仿真模型示意图

图4是执行控制机构模块的结构示意图

图5是驱动机构模块的结构示意图

具体实施方案

1.驾驶员操纵驾驶杆等操纵机构1021后，驱动机构模块30的力、位移及速度传感器301产生力、位移及速度信号；

2.执行控制机构模块20的接口电路板202采集将传感器301产生的数据信号，并实时上传给ARM处理器控制板203，ARM处理器控制板203将得到的数据，传递给控制计算机模块10；