在飞行模拟器的设计中,为了可以有效的设计出合理的电动伺服加载系统,就需要基于仿真分析的方式,能够对其中各个位置实现针对性的分析与设计,这样才可以了解到系统的合理性与优化之处,以此实现科学合理的设计。
1 操纵符合系统的仿真方法
在飞行模拟器的操作负荷系统上,主要是为了对驾驶杆以及脚蹬上的负载力以及实际的变化进行仿真。因此,在一般情况下,采用的仿真方法上,可以采用弹簧加载的方式,使得与真实飞机在和机构弹簧刚度,或者与气动力变化泄漏相接近的弹簧,使得与驾驶杆、脚蹬进行连接,以此可以产生与驾驶杆和脚蹬的一种正比力。但是在实际的使用中,不能伴随着飞行状态的变化和发生改变,同时也无法实现配平的功能性,仅仅可以使用交替的飞行进行训练。其次,还可以使用载荷机构实物加载的方式。这种杆力的仿真方法,是一种早期研发出来的技术方案,但是在实际的操作中,往往无法体现出对操纵系统的全面仿真。同时,在与其他的子系统的交链影响、故障仿真方面,需要调整与改变动态与静态的特征。因此,在当下的一些大型的复杂飞行模拟器上,都没有采用这种方案。其次还有使用力私服系统加载的方式,以此有效的利用传感器测量驾驶杆的方式,利用计算机内杆力,对其建立起仿真模型程序,在计算分析之后,可以加到力伺服系统当中。对于这种仿真方法而言,不仅仅计算的精度较高,同时杆力模型与参数都可以得到修改。因此,可以作用于不同的环境当中。
2 全数字式操纵负荷系统
在全数字式的操纵符合当中,不仅仅是一种对于系统的操纵,其功能全部都在软件当中得到实现,同时也可以利用力传感器的实测方式,将其驾驶杆的加载力与计算出来的模型力,可以很好的在计算机当中进行综合,这样就可以实现计算机的闭环控制。
2.1 全数字式操纵符合系统
对于全数字式的操纵负荷系统,其基本的原理在于,其工作的原理是基于飞机操纵系统的主要功能,在计算机以及高速微机当中,构建出数字模型,以此编制出实时仿真的程序。另外,在高速微机系统当中,可以十分有效的利用各种模式,与各种操纵通道的应用软件,对其不同通道当中的模型力进行设计与分析。
2.2 伺服系统
在全数字式的操纵符合系统当中,可以采用液压或者电动这两种加载伺服系统的方式。但是伴随着当下建模仿真技术的优化和发展,使得高速微机系统的性能得到了全面的提升。在这样的发展下,可以进一步的提升系统的变革,同时全数字式的电动力伺服加载系统,可以具备着良好的动态性能。
3 全数字式电动伺服加载系统
3.1 电动伺服控制系统
在该系统的构成上,其高速并行多处理器系统,是一套全并行、紧耦合的一种高速实时数字式的控制,同时也是当做信号处理的系统。在运行的过程中,主要是对数据进行采集、处理以及实现信息的通讯,也是整个数字式的电动符合系统的核心构成。在控制系统的运行中,由于采样频率较高,因此就可以有效的避免混迭效应的出现,以此造成失真、量化阶梯所带来的一定不平滑感受,这样就可以形成十分逼真的模拟操纵系统。
对于这种系统而言,首先在硬件结构上进行优化设计,基于模块化、总线互联式结构的方式进行设计。同时在设计上,也采用了松耦合系统的特征,以此让每一个处理器上,都形成了局部程序与数据存储器的设计方式。另外还利用总线上的全局存储器板,可以让各个处理器当中的数据实现耦合通讯。对于这种结构类型的设计,可以有效的降低总线的使用效率。因此,对于系统的可靠性而言,是一种十分科学合理的设计方式。
3.2 电动伺服器控制系统结构特征
在该系统的构建中,不仅仅具备着常规的各种类型的传感器,同时对于调理电路之外,还具备着较为明显的特征。首先,该系统的PWM桥式驱动器的使用上,包含着电压-脉宽变换器的使用,在开关式功率发达器的使用上,相比较原本的线性放大器有着控制损耗的效果。同时,采用PWM的输出方式,是一串宽度可调的矩形脉冲,因此就可以对其控制信号之外,可以包含着一个频率同驱动器切换频率相同的高频分量。在这样的分量驱动下,就可以让伺服力矩电机,可以充分的保持在一个微振的状态当中,这样的运行原理下,就可以很好的解决执行机构轴上的一些摩擦力。而在使用了永磁直流力矩电机之后,就要有效的基于不同的力矩电机,以此让其运行的过程中,形成加速力矩大的特征。而在与PWM驱动器相连之后,可以构成一种动、静良好的伺服加载系统。其次,该系统当中使用了专用的过流与过压保护电路。因此,这种过流保护电路,可以避免在力矩电机电枢电流,对于电机的损坏。这种电路当中的霍尔效应的利用,则是利用磁补偿的方式,对其过流保护电路进行设计,一旦电流超出了规定的值,就会导致需要对电机进行卸载,同时也是避免模入电压,超出了限定值。这种电压的过压保护电路设计方式,正是有效的避免在长时间的运行之后,使得电机出现运转超压,以此导致电机损坏的问题。一旦在出现超压问题之后,其保护电路可以自动的进行电机的自动卸载,以此不会造成严重的问题。因此,该系统在这样的设计之后,可以完全符合工作情况下的使用。
总结:综上所述,在该系统的设计中,可以完全符合各种环境下的应用,同时也是一种十分重要的设计方式,为其飞行模拟器的电动伺服加载系统正常运行,创造出良好的技术基础,不会受到系统方面的影响,以此造成系统运行效果不佳的问题,另外也是提升性能的关键所在。
参考文献:
[1]郑培文. 电动操纵负荷系统建模仿真与控制技术研究[D].中北大学,2019.
[2]党维. 电动式操纵负荷系统控制技术研究[D].南京航空航天大学,2012.
[3]邱斌,闫杰.基于模糊控制的飞行仿真电动伺服加载系统[J].电光与控制,2007(04):163-167.