[发明专利]一种持续载荷模拟器运动奇异性滤波控制方法

说明书

本发明公开了一种持续载荷模拟器运动奇异性滤波控制方法，包括以下步骤：S1：获取模拟器的求逆运动学关系，得到需要的理论轴运动物理量，理论轴运动物理量作为奇异控制模块的输入；S2：设定奇异控制模块的结构，并将理论轴运动物理量输入至奇异控制模块结构中；S3：设定奇异控制滤波器模块，并将奇异控制滤波器模块接入奇异控制模块结构中；S4：设定奇异控制滤波器模块中滤波器的阶次和结构；S5：设定奇异控制滤波器模块中滤波器的时变参数。本发明基于人体感知的奇异控制方法，能直观从人体感知仿真结果对比对轴运动奇异性的控制效果进行分析，避免为了使得绝对物理量上近似而付出多余的控制消耗。

技术领域

本发明属于载荷模拟器技术领域，具体涉及一种持续载荷模拟器运动奇异性滤波控制方法。

背景技术

随着航空技术的发展和战机机动性能的提升，加速度引起的意识丧失(G-Loc)和空间定向障碍(SD)问题日益突出，已成为危害世界各国飞行安全的主要因素。针对此类问题，目前世界各主要航空大国都采用持续载荷模拟器进行训练。在运动模拟装备领域，Stewart平台也有着广泛的应用，但是持续载荷模拟器在运动感知模拟上有着更大的优势，比如能够实现持续高过载的模拟，采用万向架结构的转动框能够模拟空中的任意姿态。但是万向架结构相比于Stewart在奇异问题性上也更加突出，奇异性直接表现形式为，在接近奇异位形时，为了模拟座舱较小的运动需求，部分轴的运动逆解会变得非常大的情况，给控制轴运动的电机带来了很大的挑战，当处于奇异位形时，会出现自由度丢失，无法实现某些自由度的模拟。长期将超出轴运动能力的控制指令直接发送给电机控制器会影响到电机的正常运行，所以在控制算法设计上需要在指令发送给电机之前就进行处理。如果根据电机的运动能力直接进行机械限幅操作，轴运动的模拟效果会比较不理想，所以需要对轴运动奇异性问题的控制算法进行设计。针对持续载荷模拟器结构下的奇异性问题目前没有公开的相关研究。

奇异性问题在持续载荷模拟器轴运动控制中的主要表现为：

1、当结构处于奇异点时，座舱可控的实际操作自由度减少，无法通过控制逆解算来实现某些需要模拟的姿态和过载分量；

2、接近奇异点状态时，为了模拟某方向上一个小的转动，需要部分关节急剧运动，容易引起控制失控，超出转轴的运动限制。

针对奇异问题的处理，在持续载荷模拟器结构中，如果控制量达到在某些特定的位形时，将出现自由度丢失的问题，此时无论其他轴如何运动，都无法模拟出需要模拟的运动感知。

发明内容

本发明目的在于提供一种持续载荷模拟器运动奇异性滤波控制方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：现有技术中，奇异性问题在持续载荷模拟器轴运动控制中的主要表现为：1、当结构处于奇异点时，座舱可控的实际操作自由度减少，无法通过控制逆解算来实现某些需要模拟的姿态和过载分量；2、接近奇异点状态时，为了模拟某方向上一个小的转动，需要部分关节急剧运动，容易引起控制失控，超出转轴的运动限制。

针对奇异问题的处理，在持续载荷模拟器结构中，如果控制量达到在某些特定的位形时，将出现自由度丢失的问题，此时无论其他轴如何运动，都无法模拟出需要模拟的运动感知。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种持续载荷模拟器运动奇异性滤波控制方法，包括以下步骤：

S1：获取模拟器的求逆运动学关系，得到需要的理论轴运动物理量，理论轴运动物理量作为奇异控制模块的输入；

S2：设定奇异控制模块的结构，并将理论轴运动物理量输入至奇异控制模块结构中；

S3：设定奇异控制滤波器模块，并将奇异控制滤波器模块接入奇异控制模块结构中；

S4：设定奇异控制滤波器模块中滤波器的阶次和结构；

S5：设定奇异控制滤波器模块中滤波器的时变参数。