模擬器運動系統
定義
在有人駕駛的模擬器之中用來給駕駛員提供運動感覺的模擬系統。它是模擬器中重要的模擬系統之一。
通過這種系統,駕駛員可以大致感覺到所操縱的運動裝備(如飛機、飛船、坦克、艦船、汽車……等)的加速度大小和方向,在某種特定情況下也可感覺其姿態。
種類
根據不同的分類方法,運動系統有很多種。
1. 按照它的基本結構,主要可分為平台式運動系統、過載座椅、抖振座椅3種。
1.1 平台式運動系統。這種系統的基本結構是一個由作動筒驅動的運動平台,模擬座艙就安裝在平台之上。平台運動時,帶著座艙里的駕駛員運動,從而使駕駛員感覺到運動的情況。這是使用最多的一種運動系統,它主要提供瞬間的加速度感覺。
1.2 過載座椅。這是一種特殊的模擬座椅,能夠提供持續的加速度感覺。它是在其坐墊和靠背上安裝了一些墊塊,還有一些綁帶。當有一比較大的運動加速度時,這些墊塊和綁帶就會擠拉駕駛員的身體,使其感覺運動的加速度方向和大小。
1.3 抖振座椅。這是一種可以使座椅抖振的模擬裝置,能夠提供高頻低幅的振動感示。
2. 按照它的驅動能源,主要可分為液壓式運動系統和電動式2種。
2.1 液壓式運動系統,即它的執行機構(如作動筒)是由高壓油液驅動的。
2.2 電動式運動系統,即它的執行機構(如作動筒)是由電力驅動的。
3. 按照其運動自由度,主要可分為二自由度、三自由度、六自由度等運動系統。
3.1 二自由度運動系統。它可以有俯仰和傾斜運動,或是其它2個自由度。
3.2 三自由度運動系統。它可以有升降、俯仰和傾斜運動,或是其它3個自由度。
3.3 六自由度運動系統。它可以沿直角坐標系的3個軸做直線運動和繞3個軸的轉動。
六自由度運動平台的主要性能指標
根據我國飛行模擬器六自由度運動系統的國家軍用標準的規定,有以下主要指標:
1. 位移和速度:運動系統圍繞中立位置運行的位移和速度。
表1 運動系統位移
自由度 | 位移量要求(不小於) |
升降 | 土 64cm |
側向 | 土 8Ocm |
縱向 | 土 8Ocm |
俯仰 | 土 25 |
橫滾 | 土 20 |
偏航 | 土 25 |
自由度 | 在中立點速度要求(不小於) |
升降 | 土 6Om/S |
側向 | 土 6Om/S |
縱向 | 土 6Om/S |
俯仰 | 土 20 /S |
橫滾 | 土 20 /S |
偏航 | 土 20 /S |
表3 運動系統線加速度和角加速度
自 由 度 | 六自由度最小線加速度和角加速度要求(不小於) |
升 降 | 不低於±0.8g |
側 向 | ±0.6g |
縱 向 | ±0.6g |
俯 仰 | ±60 / s |
橫 滾 | ±60 / s |
偏 航 | ±60 / s |
表4 運動系統閉環回響
頻率範圍(Hz) | 最大相位( ) | 最大衰減(dB) |
0.1~0.5 | -15 | 0.5 dB |
0.5~1.0 | -30 | 1.5 dB |
1.0~1.7 | -60 | 2.5 dB |
1.7~5.0 | ​ | 可感到動感 |
5.平滑度:當用頻率為0.5Hz,幅值為最大位移的10%的正弦輸入信號驅動任意一個或全部液壓缸時,加速度瞬時噪音峰值不大於0.04g。
6.穩定性:運動系統在任何一個穩態位置或常值速度下,或當伺服機構在承受負載下,加速度大於0.015g峰值時,都必須保證穩定。
7.穩態精度:運動平台實際位置與指令要求位置之間的穩態誤差應小於全量程的1% 。
8.階躍回響:輸入頻率為0.2 Hz,幅值為每個自由度所要求位移的5%的方波信號,要求運動平台在小於0.05S內能回響方波信號的變化。