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从反馈控制系统工程师的角度看飞行模拟平台运动基础要求
发布时间:2020-08-25 10:09

  在过去的几年中,对飞机模拟器的运动基座的需求进行了很多讨论。数次尝试证明或否定对运动基座的需求,实际上,这种需求已得到证明和证明。通过所有这些研究和个人经验,发现了一些基本真理:

  1.空战不需要运动基座

  2.气垫飞行器仿真(直升机VSTUL)需要运动基座

  3.使用AH-64 PNVS等系统,尤其是在IFR条件下的地球飞行地图需要运动基座

  4.跟随人工地形(200'高度,300节)需要一个运动基座

  。5.承运人着陆需要一个运动基座

  。6.飞行员对阵风的真实反应需要一个运动基座。

  通常,任何需要频繁,快速控制输入的飞行员任务都需要运动基座。

  并且可以采用分析方法来准确了解就飞行员而言运动基座在做什么。图1显示了实际飞机的飞行员侧倾控制回路的框图。飞行员从飞机上得到提示,告诉他飞机在做什么。侧倾加速度和速度提示是“裤子座位”中的主要提示,而侧倾角度提示则完全可见。诚然,飞行员可以从窗外看到一些速度提示,但是在瞬态条件下,飞行员很难,因为他必须通过心理上的区分来得出速度。飞行员无法通过向窗外看来获得加速度提示。

  图2显示了带有运动模拟器的飞行员的侧倾控制环。滚动加速度和速度反馈信号仍然存在,尽管它们已被两个滤波器修改。显而易见,这些滤波器的设计至关重要。

  通过实验确定,飞行员在执行高工作负荷控制任务时,通常会在1.0-1.5Hz范围内关闭侧倾控制回路。这意味着飞行员正在响应低于1.0-1.5Hz的输入,而忽略了高于1.5Hz的输入。可以通过分析显示出ID,只要运动基本滤波器在交叉频率(1.0-1.5Hz)附近不会明显改变加速度和速度信号的相位,侧倾控制环路的瞬态响应就不会明显改变。

  图3显示了运动基座冲洗滤波器和执行器伺服带宽的两种不同组合的相移。这两种组合均旨在提供1.0Hz的零急移。目的是提供在1.0Hz附近平坦(0度)的相位曲线。目的是提供在1.0Hz附近平坦(0度)的相位曲线。增加执行机构的伺服带宽并降低冲洗滤波器的频率可以改善相位曲线的平坦度。执行器的伺服带宽通常受运动基座和座舱结构的限制。冲洗频率受执行器行程限制,因为将冲洗频率降低2倍需要将行程增加4倍。

  图4显示了没有运动的模拟器飞行员的侧倾控制环。请注意,完全没有加速度反馈,并且必须通过将滚动位置与视觉显示区分开来得出任何速率信息。从分析上可以看出,除非飞行员大幅度改变其补偿(即他使用提示来控制飞机的方式),否则侧倾控制回路将变得不稳定。此外,飞行员在运动时的阵风反应与运动时的阵风反应完全不同。

  该参数可以扩展为包括飞机的其他轴。

  以下文档是来自仿真行业的实际文档。文档中的注释来自模拟器中的实际飞行员。他们的评论来自于仿真调整之前和之后。

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