[发明专利]一种通用飞行模拟器自动飞行控制仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于自动飞行控制领域，更具体地说，它涉及一种通用飞行模拟器自动飞行控制仿真系统。

背景技术

典型的飞行控制系统由三个反馈回路组成：舵回路、稳定回路和制导回路。

其中，舵回路是为了改善舵机的性能，以满足飞行控制系统的要求，通常是将舵机的输出反馈到输入端，形成负反馈回路(又称为伺服回路)的随动系统(或称伺服系统)。如果，在舵回路的基础上增加测量飞机姿态信息的测量部件，则两者即构成自动驾驶仪。

基于自动驾驶仪去操控被控对象，即是稳定回路，这个稳定回路可以稳定和控制飞机的飞行姿态。

在稳定回路中增加测量飞机重心位置的测量部件以及描述飞机空间位置几何关系的运动学环节，就构成了一个典型的飞行控制系统，换句话说，经典的飞行控制系统包括四部分组成：阻尼器、增稳系统、控制增稳系统以及自动驾驶仪，其中阻尼器的主要作用是改善飞机的角运动的品质；增稳系统的主要作用体现在当飞机出现大迎角飞行时改善飞行的稳定性的；控制增稳系统的主要作用是弥补被增稳系统牺牲掉的操纵灵敏性，在提高飞机的阻尼比和稳定性的基础上同时解决操作指令的非线性误差问题；自动驾驶仪的主要作用则是帮助飞行员控制和稳定飞机的姿态角。

自动飞行控制系统是在上述飞行控制系统的基础上添加上航迹保持和选择的功能模块，形成的一个完整的帮助飞行员完成飞行控制指令输出的系统，这个自动飞行控制系统不仅适用于真实飞机，也可以应用于飞行模拟器上，去代替驾驶员操纵飞行模拟器完成各样飞行任务，即仿真自动飞行控制系统。

现有技术中，涉及民用或者军用的飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统的设计，有两种常用方式：

第一种：基于机载飞控计算机的实现，这种方式是指：将机载计算机直接进行人工参数调整，但是，机载计算机的核心控制律算法是制造商严格把控的，一般情况下是无法获取的，这使得参数调整的过程只能通过不断的在机载计算机的控制律外进行修正，即不断的把控制参数通过握手协议传输至机载计算机内，在外部调整至得到满足控制品质的输出，这使得整个调参的过程很被动，并且，机载计算机面向的是单一架次的一台真实飞行器，而飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统的控制对象则是一个基于飞行动力学建立的虚拟的动力学模型，这个模型无论采用何种建模方式，也无法完全吻合于真实的飞行器，而且，这个虚拟被控对象是不具备惯性环节的，因而，用于控制真实飞行器的机载计算在控制虚拟被控对象时，存在许多精度不满足的问题，此外，机载计算机的价格一般在几十万，高昂的成本不利于推动飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统的研发。

第二种：借助获取的飞机的设计资料，通过软件去复现真实的飞行控制过程，从而实现自控飞行控制系统的全数字化仿真，并将这个仿真的数字信号输入至虚拟控制对象的飞控系统中，得到一个可以应用于控制飞行的模拟信号，第二种方法与第一种方法类似，也需要投入几十万购买飞机的真实设计资料，并且，虚拟对象与真实飞机之间的模型差异也还是会影响控制精度。

以上两种方法，无论哪种，都需要依赖一个无限贴近真实飞机的被控对象的建模，否则控制的响应速度和控制品质都会受到影响，调整参数的过程盲目且繁琐，并且，这样建立的飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统是面向一个架次的飞机的设计，每更换一次被控对象，则这个飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统也要随之重新建立；由于每个机型、不同功用、不同领域的飞机所需的控制模块是不同的，比如民用客机的自动飞行控制仿真系统需要包括：飞行指引系统、自动驾驶仪系统、自动油门系统、自动配平系统以及偏航阻尼器系统，而一些对飞行精度要求不高飞机的自动飞行控制仿真系统则只需要包括：自动油门系统、自动驾驶仪系统等基础系统即可。

有鉴于此，飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统不具备通用性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种通用飞行模拟器的自动飞行控制仿真系统，其通过建立各个飞行模态的通用控制率并配置相应的逻辑控制模块和数据配置模块，实现一个仿真系统适合于多种飞行模拟器的自动飞行控制。