[发明专利]一种通用电动操纵负荷系统

说明书

本发明公开了一种通用电动操纵负荷系统，包括：位移传感器、力传感器、力矩电机、传动丝杠、传感器平台、主控板和主控计算机，力矩电机的输出轴与传动丝杠连接，传感器平台连接于传动丝杠上，在传动丝杠的带动下沿传动丝杠做直线运动，力传感器一端固定在传感器平台上，另一端通过拉索传动机构与操纵机构的尾端连接，用于检测操纵机构的负载力，位移传感器固定于传感器平台上，用于检测操纵机构的位移量，力传感器和位移传感器均与主控板连接，主控板与主控计算机连接，用于接收主控计算机实时解算的模型力并根据所述模型力控制力矩电机加载力矩，并传递给操纵机构，使当前负载力和模型力趋于一致，实现操纵机构负载力的实时精确加载。

技术领域

本发明涉及飞行模拟器操纵负荷领域，特别提供了一种通用电动操纵负荷系统。

背景技术

操纵负荷系统是飞行模拟器进行飞行仿真的至关重要的环节，是模拟飞行员在驾驶飞机过程中操纵杆处和脚蹬处的操纵力的力感模拟系统。真实飞机的操纵力大小会随着飞机的飞行速度、飞行高度和舵偏角等飞行参数变化而变化，飞行员需要凭借对操纵感觉的微小变化来判断飞机的飞行状态并敏锐地做出正确的选择和操纵动作，操纵力感是飞行员判断飞机飞行状态的重要依据，只有高逼真度的操纵负荷系统，才能使飞行员积累正确的飞行经验，所以研制高逼真度、高可靠性、高性能的操纵负荷系统是至关重要的，其性能直接决定了飞行模拟器的品质和性能。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种通用电动操纵负荷系统，以实现对飞机操纵机构力特性的模拟。

本发明提供的技术方案是：一种通用电动操纵负荷系统，包括：位移传感器、力传感器、力矩电机、传动丝杠、传感器平台、主控板和主控计算机，其中，力矩电机的输出轴与传动丝杠连接，用于带动传动丝杠旋转，传感器平台连接于传动丝杠上，在传动丝杠的带动下沿传动丝杠做直线运动，力传感器一端固定在传感器平台上，另一端通过拉索传动机构与操纵机构的尾端连接，用于检测操纵机构的负载力，位移传感器固定于传感器平台上，用于检测操纵机构的位移量，力传感器和位移传感器均与主控板连接，用于向主控板发送检测结果，主控板包括依次连接的信号调理模块、A/D转换器、DSP控制器和PWM驱动器，其中，信号调理模块还与力传感器连接，DSP控制器还与位移传感器和主控计算机连接，PWM驱动器还与力矩电机连接，DSP控制器接收调理后的力信号和位移信号，并将位移信号发送至主控计算机，主控计算机接收所述位移信号后结合飞机飞行参数、航偏角、操纵系统性能参数实时解算需要的模型力并回传至DSP控制器，DSP控制器接收到回传信号后，将力传感器检测到的负载力与模型力进行比较，同时，将偏差力解算成需要的力矩并通过PWM驱动器驱动力矩电机加载力矩，进而带动传动丝杠旋转，以实现力传感器检测到的负载力与模型力趋于一致，实现操纵机构负载力的实时精确加载。

优选，DSP控制器模块通过数据采集电路与力传感器和位移传感器连接，通过串口通信电路与主控计算机连接，通过电机驱动电路与力矩电机连接，电机驱动电路还连接安全防护电路。

进一步优选，DSP控制器内核和I/O采用线性稳压元件设计的双电源供电系统供电。

进一步优选，DSP控制器为TMS320F28335芯片。

进一步优选，A/D转换器为16位分辨率的ADS1110芯片。

进一步优选，力矩电机为直流力矩电机。

进一步优选，PWM驱动器的驱动芯片为DRV8432。

本发明提供的通用电动操纵负荷系统可模拟通用飞机在驾驶过程中的反馈力的模拟系统，采用一整套机械结构实现变化的负载力的精确还原，可以用以模拟不同飞机的不同力学特性的各情况的输出力。该系统采用力矩电机作为执行机构，传感器信号通过信号调理、A/D转换后输送给DSP控制器，采用PID控制，通过控制力矩电机可完成负荷反馈力的精确加载。