[发明专利]一种飞行器操纵负荷模拟系统以及模拟方法

权利要求书

1.一种飞行器操纵负荷模拟系统，其特征在于，包括操纵负荷计算模组(100)、伺服驱动器(200)和与所述操纵负荷计算模组控制连接的执行装置(300)，所述操纵负荷计算模组与控制电源(400)电连接，所述伺服驱动器与主电源(500)电连接；

所述操纵负荷计算模组包括主控模块(110)、模拟量输入模块(120)、双向通讯模块(130)和以太网通讯模块(140)；

所述模拟量输入模块(120)与所述执行装置(300)的扭矩传感器(340)相连接，并用于接收所述扭矩传感器(340)传输而来的扭矩值，所述主控模块(110)根据输入的扭矩值计算扭矩输出值；

所述双向通讯模块(130)通过双向总线与所述伺服驱动器相连接，所述伺服驱动器与所述执行装置(300)控制连接，所述双向通讯模块(130)将所述主控模块(110)计算得到的扭矩输出值发送至所述执行装置(300)，并接收所述执行装置(300)的反馈值；

所述以太网通讯模块(140)通过以太网与本地计算机(600)相连接；

其中，所述飞行器操纵负荷模拟系统能够在线修改操作模式和力感参数，所述操作模式包括：固定模式、自由模式、弹簧阻尼模式和摩擦力模式，所述力感参数包括更改操纵机构的转动惯量；并且所述执行装置(300)包括：

手柄(310)；

传动机构，包括与所述手柄(310)传动连接的输入轴(320)、与所述输入轴(320)传动连接的输出轴(330)，和安装于所述输入轴(320)和所述输出轴(330)上的扭矩传感器(340)，所述扭矩传感器(340)与所述模拟量输入模块(120)通过通讯总线连接；

电机(350)，与所述伺服驱动器双向连接，并向所述伺服驱动器输出力补偿值，所述电机(350)与通过联轴器与所述输出轴(330)传动连接；

限位块(360)，设置于所述扭矩传感器(340)的两端，并限制所述扭矩传感器(340)的输出扭矩范围。

2.根据权利要求1所述飞行器操纵负荷模拟系统，其特征在于，所述操纵负荷计算模组包括外回路(2)和内回路(1)，所述外回路(2)用于计算操纵负荷系统应加载的模型力，所述内回路(1)为模型力加载回路；

所述内回路(1)包括：

力获取单元(101)，用于获取来自外回路(2)的模拟力以及外界施加的扰动力，并将该模拟力和扰动力的合力输出；

分析计算单元(102)，用于接收所述力获取单元(101)输出的合力，基于该合力计算转动惯量，并将计算得到的转动惯量以加速度的形式输出；

驱动控制单元(103)，用于接收所述分析计算单元(102)输出的加速度，基于该加速度计算模拟位置，并将该计算得到的模拟位置输出；

电机执行单元(104)，用于根据所述驱动控制单元(103)输出的模拟位置移动预设位移，并将移动后的实际位置输出；

位置输出单元(105)，用于接收电机移动后的实际位置和所述分析计算单元(102)计算得到的转动惯量，根据实际位置和转动惯量计算得到计算位置和位置误差反馈值，并将该计算位置输出至外回路(2)、将位置误差反馈值输出至所述驱动控制单元(103)。

3.根据权利要求2所述的飞行器操纵负荷模拟系统，其特征在于，所述力获取单元(101)还用于向所述分析计算单元(102)输出力补偿，所述分析计算单元(102)输出的模拟位置根据所述加速度和所述力补偿计算得出。

4.根据权利要求3所述的飞行器操纵负荷模拟系统，其特征在于，所述力获取单元(101)还用于向所述分析计算单元(102)输出阻尼，所述分析计算单元(102)输出的模拟位置根据所述阻尼、所述加速度和所述力补偿计算得到。

5.根据权利要求1所述飞行器操纵负荷模拟系统，其特征在于，所述执行装置(300)还包括底板(370)、安装于所述底板(370)的安装架(380)，和安装于所述安装架(380)上的外罩(390)；所述手柄(310)、所述传动机构和所述电机(350)均安装于所述外罩(390)内。