[发明专利]一种直线运动式电动操纵负荷系统

说明书

本发明公开一种直线运动式电动操纵负荷系统，包括执行机构，执行机构设置有多个，执行机构包括直线驱动件，直线驱动件设置于导向结构与承载结构之间，导向结构固定于承载结构上，导向结构滑动连接有滑动件，直线驱动件基于电磁驱动原理与滑动件驱动连接，滑动件固定安装有连接件，连接件用于连接负载使用；多个直线驱动件均与控制机构电性连接，并构成电气控制回路。本发明为各类有人操纵的模拟器提供操纵力，力负荷的大小能受外部软件模型的控制，与模拟器的操纵机构组成人机闭环系统，一般用于模拟器操纵杆、脚蹬、油门杆的力加载，解决不同模拟飞行状态下的可变操纵力仿真问题，属于模拟器技术领域，也可用于航空、航天领域。

技术领域

本发明涉及模拟器的操纵负荷系统技术领域，特别是涉及一种直线运动式电动操纵负荷系统。

背景技术

电动操纵负荷系统是指模拟器纵向驾驶杆力、横向驾驶杆力和脚蹬力的主操纵系统,它的仿真效果直接影响飞行员的训练,影响对飞行模拟器的飞行品质的评定,因此要求飞行模拟器操纵负荷系统必须实时地逼真复现飞机在不同飞行条件下和不同操纵模式下的静态和动态特性。电动操纵负荷系统在操纵力感的模拟方面，与弹簧式操纵系统相比具有更好的操纵负荷控制性能。

模拟器中的操纵负荷系统是飞行模拟仿真环境中的一个重要的人机交互界面，它的性能优劣，极大地程度上影响到飞行模拟仿真的效果。在模拟器上，飞行员操纵模拟的驾驶杆、脚蹬、油门杆、桨距杆等操纵机构，给出飞行操纵的指令，这些操纵机构通过连杆装置与地板下的操纵负荷系统执行机构相连，通过执行机构上的传感器，形成在飞行员、执行机构、操纵负荷系统计算机和模拟器主计算机之间的控制回路。这个控制回路可以把飞行员的操纵指令实时地传输给模拟器主机；同时它可以真实地模拟飞机在真实飞行过程中，不同的飞行状态下的座舱控制杆/脚蹬的操纵力感。

上述电动操纵负荷系统一般是以旋转电机为动力源，存在以下缺点：

(1)需要较大的安装空间高度，因此不能在低座舱的模拟器上安装，适用范围受限。

(2)采用旋转电机驱动，通过旋转摇臂输出力矩，输出端的运动轨迹为弧线，输出力的方向连续变化，力不能按线性输出。

(3)驱动电机通过减速机构来降低转速和提高扭矩，减速机构会产生摩擦阻力和传动间隙，力的控制精度变差。

(4)功能不够齐全，缺少特殊应用模式的模拟。

发明内容

本发明的目的是提供一种直线运动式电动操纵负荷系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种直线运动式电动操纵负荷系统，包括：

执行机构，所述执行机构设置有多个，所述执行机构包括直线驱动件，所述直线驱动件设置于导向结构与承载结构之间，所述导向结构固定于所述承载结构上，所述导向结构滑动连接有滑动件，所述直线驱动件基于电磁驱动原理与所述滑动件驱动连接，所述滑动件固定安装有连接件，所述连接件用于连接负载使用；

控制机构，多个所述直线驱动件均与所述控制机构电性连接，并构成电气控制回路。

优选的，所述承载结构包括底座；所述导向结构包括分别固定于所述底座长边两侧的导轨，两所述导轨之间相互平行；所述滑动件包括滑动连接于两所述导轨之间的滑台。

优选的，所述底座的顶面开设有凹槽，所述凹槽位于两所述导轨之间；所述直线驱动件包括定子和动子，所述动子的线圈插入至所述定子的磁场中间，且位于居中位置；所述定子固定于所述凹槽内，所述动子固定于所述滑台的底端。

优选的，所述动子沿所述导轨的走向以直线方式运动。

优选的，所述底座长边的一侧固定有编码器的固定端，所述编码器的滑动端固定于所述滑台的一侧，且所述编码器的固定端与滑动端位于同侧。