一种六自由度运动平台加速度模拟方法技术

本申请提供了一种六自由度运动平台加速度模拟方法，包括：步骤1，对飞机的三向过载信号和角加速度运动信号均乘以缩比系数进行缩比；步骤2，将六自由度运动平台坐标系与地面参考坐标系进行转换；步骤3，在三向过载通道中采用第一高频滤波器滤除缩比后过载的低频分量得到运动平台的位移信号；在角速度通道中采用第二高频滤波器得到运动平台的滚转角信号和俯仰角信号和偏航角信号；步骤4，采用第三高频滤波器分离三向过载信号值的前向过载低频分量和侧向过载低频分量得到与低频过载分量相对应的运动平台俯仰角分量信号和滚转角分量信号，利用座舱倾斜模拟侧向与法向过载，与步骤3得到的角信号叠加得到运动平台的总滚转角信号和总俯仰角信号。信号和总俯仰角信号。信号和总俯仰角信号。

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度运动平台加速度模拟方法


[0001]本申请属于模拟器
，特别涉及一种六自由度运动平台加速度模拟方法。

技术介绍

[0002]加速度是物体运动的关键信息，是人体感知运动必不可少的因素。就飞机而言，需要使用加速度信号作为反馈信号和感知信号，来解决飞机的许多控制性问题和模拟飞行，不能正确模拟加速度的运动平台会导致飞行员对加速度的感知出现偏差，导致其在飞机驾驶中出现不正确的操纵，从而造成地面模拟结果的偏差。
[0003]随着飞机机动性能要求越来越高，通常能够飞到8～9G的加速度，而现有技术中的运动试验平台受移动范围的受限，无法提供上述那么大的过载，想要精准地复制飞机实际飞行过程中的载荷和角加速度都是不可能做到的(极特殊情况除外)。
[0004]因此，需要一种适用于飞机座舱六自由度运动平台的加速度模拟方法，使其能够在给定的座舱移动范围内保证所模拟条件与实际的飞行条件最大化的近似，最小程度的影响驾驶员的操纵。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供了一种六自由度运动平台加速度模拟方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
[0006]首先，本申请提供了一种六自由度运动平台加速度模拟方法，包括：
[0007]步骤1，对飞机的三向过载信号和角加速度运动信号均乘以缩比系数进行缩比；
[0008]步骤2，将六自由度运动平台坐标系与地面参考坐标系进行转换；
[0009]步骤3，在三向过载通道中采用第一高频滤波器滤除缩比后过载的低频分量，得到运动平台的位移信号；在角速度通道中采用第二高频滤波器得到运动平台的滚转角信号和俯仰角信号和偏航角信号；
[0010]步骤4，采用第三高频滤波器分离三向过载信号值的前向过载低频分量和侧向过载低频分量，得到与所述低频过载分量相对应的运动平台俯仰角分量信号和滚转角分量信号，利用座舱的倾斜来模拟侧向与法向过载，与步骤3得到的角信号叠加得到运动平台的总滚转角信号和总俯仰角信号。
[0011]进一步的，三向过载信号包括前向过载信号n
x
、法向过载信号n
z
和侧向过载信号n
y
。
[0012]进一步的，所述角加速度运动信号包括滚转角加速度信号偏航角加速度信号和俯仰角加速度信号
[0013]进一步的，前向过载信号n
x
和侧向过载信号n
y
通过总值进行缩比，法向过载信号n
z
通过相对单位过载增量进行缩比。
[0014]进一步的，所述运动平台的位移信号包括前向位移信号、法向位移信号和侧向位
移信号。
[0015]进一步的，第一高频滤波器为3阶滤波器。
[0016]进一步的，第二高频滤波器为2阶滤波器；第三高频滤波器为2阶滤波器。
[0017]进一步的，还包括：
[0018]步骤5，根据六自由度运动平台的行程限制，对解算得到的运动平台的三向位移信号和总滚转角信号、总俯仰角信号及偏航角信号进行限幅，以防止超出物理边界。
[0019]另外，本申请还提供了一种六自由度运动平台，该六自由度运动平台包括：
[0020]数据处理模块；和
[0021]位移执行机构；
[0022]当所述数据处理模块接收到飞机的三向过载信号和角加速度运动信号后，按照如上任一所述的六自由度运动平台加速度模拟方法对信号进行处理；
[0023]位移执行机构根据处理完毕后和位移信号和角度信号输出相应的位移值和角度值。
[0024]本申请所提供的加速度模拟方法在三向过载中通过高通滤波器进行滤波得到运动平台的三向位移，通过将前向过载和侧向过载进行低频滤波后，与相应的角加速度信号进行叠加而得到总滚转角信号和总俯仰角信号，最终可以实现六自由度运动平台在不超过运动限制范围的情况下模拟物体的载荷和角加速度，算法实现简单、可靠。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0026]图1为本申请的六自由度运动平台加速度模拟方法流程图。
[0027]图2为本申请实施例中的飞机座舱六自由度运动平台加速度模拟方法结构图。
[0028]图3为本申请的六自由度运动平台组成示意图。
具体实施方式
[0029]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0030]为了将被飞机座舱的加速度信号转换为运动平台(或训练模拟器)的位移信号，从而实现飞机的运动特征模拟，本申请中提出了一种六自由度运动平台的加速度模拟方法，通过对六自由度运动平台的位移运动和旋转角位移运动的处理，实现飞机的过载和角加速度模拟。
[0031]如图1所示，本申请提供的六自由度运动平台加速度模拟方法包括如下步骤：
[0032]步骤1，对飞机的三向过载信号和角加速度运动信号进行缩比，即所有过载信号和角加速度信号均乘以缩比系数，从而得到缩比后的三向过载信号和角加速度运动信号。
[0033]如图2所示(图中limitation表示限幅，scale表示缩放，High
‑
pass filter表示高通滤波)，三向过载信号包括前向(或称航向)过载n
x
、法向过载n
z
和侧向(或称展向)过载n
y
，而角加速度信号包括滚转角加速度偏航角加速度俯仰角加速度由此构成飞机的六自由度。
[0034]在本申请中，对于前向过载和侧向过载来说，通过对总值进行缩比即可得到缩比后的前向过载和侧向过载，但对于法向过载来说，其不是通过总值进行缩比，而是对法向过载的相对单位过载增量进行缩比得到缩比后的法向过载。
[0035]步骤2，六自由度运动平台坐标系与地面坐标系之间的坐标系转换。
[0036]需指出的是，该转换是从运动平台坐标系转到地面坐标系，而非从机体坐标系进行转换。由于六自由度运动平台的输入信号是在大地坐标系中，因此在缩比后，飞机过载和角加速度信号要从运动平台坐标系向地面坐标系转换。
[0037]步骤3，使用高频滤波器消除三向过载与角加速度的低频分量。
[0038]具体的，在三轴过载通道中用第一高频滤波器滤除缩比后过载的低频分量，得到运动平台的位移信号，该位移信号即运动平台的前向位移信号surge、法向位移信号heave和侧向位移信号sway。
[0039]在本申请中，该第一高频滤波器为2～4阶高频滤波器，优选的，该高频滤波器为3阶。通过第一高频滤波器不仅能滤除三轴过载信号的低频分量，还能使飞机座舱进入中立位置。
[0040]在包括滚转角加速度信号、俯仰角角速度信号和偏航角加速度的角加速度通道采用第二高频滤波器进行滤波，分别得到运动平台的滚转角信号Φ、俯仰角信号θ和旋转角信号ψ。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度运动平台加速度模拟方法，其特征在于，包括：步骤1，对飞机的三向过载信号和角加速度运动信号均乘以缩比系数进行缩比；步骤2，将六自由度运动平台坐标系与地面参考坐标系进行转换；步骤3，在三向过载通道中采用第一高频滤波器滤除缩比后过载的低频分量，得到运动平台的位移信号；在角速度通道中采用第二高频滤波器得到运动平台的滚转角信号和俯仰角信号和偏航角信号；步骤4，采用第三高频滤波器分离三向过载信号值的前向过载低频分量和侧向过载低频分量，得到与所述低频过载分量相对应的运动平台俯仰角分量信号和滚转角分量信号，利用座舱的倾斜来模拟侧向与法向过载，与步骤3得到的角信号叠加得到运动平台的总滚转角信号和总俯仰角信号。2.如权利要求1所述的六自由度运动平台加速度模拟方法，其特征在于，三向过载信号包括前向过载信号n
x
、法向过载信号n
z
和侧向过载信号n
y
。3.如权利要求2所述的六自由度运动平台加速度模拟方法，其特征在于，所述角加速度运动信号包括滚转角加速度信号偏航角加速度信号和俯仰角加速度信号4.如权利要求2或3所述的六自由度运动平台加速度模拟方法，其特征在于，前向...

【专利技术属性】
技术研发人员：范彦铭，马青原，王世鹏，王业光，钱鹏，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：