[发明专利]直升机模拟训练系统及其控制方法

权利要求书

1.一种直升机模拟训练系统，包括网联控制台以及与网联控制台通过无线或有线网络连接的一台或一台以上的直升机模拟训练设备；其特征在于：所述直升机模拟训练设备包括：

底盘（3），具有三组或三组以上的能独立驱动和独立转向的轮总成或履带总成，能向任意方向移动，底盘上设有能水平旋转的水平平台；

运动平台（2），用于实现六自由度运动，运动平台的底座安装在底盘的水平平台上；

直升机（1），其底部固定于运动平台的台面上；

控制器，包括相互之间建立通信连接的主控制器、底盘控制模块、运动平台控制器和直升机控制器；

所述主控制器包括：

飞行仿真控制模块，根据直升机模拟训练设备上的参数配置、网联控制台的参数配置与控制命令及驾驶员操纵输入信号，利用选取的直升机仿真模型、飞行环境与场景仿真模型，计算直升机机体的期望运动状态或期望力与力矩；

协同控制模块，根据所述直升机机体的期望运动状态或期望力与力矩，以及底盘、运动平台和直升机的各自控制性能，计算出实现直升机机体的期望运动状态或期望力与力矩的底盘、运动平台与直升机各自的期望运动状态或期望力与力矩；

网联监控模块，用于对直升机模拟训练设备进行手动或自动监控、训练指导及评价、配置与远程辅助或紧急控制，以及用于为各直升机模拟训练设备提供数据与音视频通信，远程控制命令能调节各控制模块中的控制相关变量；

所述底盘控制模块包括：

底盘控制模块，用于协调控制底盘的多组独立驱动、独立转向的轮总成或履带总成实现底盘的多方向自由移动，控制底盘的水平平台的朝向，以及跟踪协同控制模块给出的底盘期望运动状态或期望力与力矩；

所述运动平台控制器包括：

运动平台控制模块，用于实现运动平台的六自由度的运动跟踪与定位控制，以及用于跟踪协同控制模块给出的运动平台期望运动状态或期望力与力矩；

所述直升机控制器包括：

直升机控制模块，用于控制直升机的操纵系统与动力系统，以及用于跟踪协同控制模块给出的机体期望运动状态或期望力与力矩；

所述协同控制模块在每个控制周期根据直升机的动力学模型，计算实现直升机机体的期望的三轴加速度与角加速度的作用于直升机上的期望力与力矩；由直升机、运动平台及底盘的动力学模型建立以直升机、运动平台及底盘的驱动力与力矩为控制输入，以直升机三轴加速度与角加速度为状态输出的总体动力学模型；建立如下优化问题：待优化变量为直升机、运动平台及底盘的驱动力与力矩在本周期的增量，约束为总体动力学模型的等式约束，直升机三轴加速度与角加速度分别等于飞行仿真控制模块计算的期望的三轴加速度与角加速度的等式约束，直升机、运动平台及底盘的各驱动力与力矩的最大值以及最大增量的不等式约束，优化目标为最小化代价函数，代价函数为直升机、运动平台及底盘的驱动力与力矩增量各项平方的加权和；使用传统优化算法或现代优化算法求解上述优化问题，得出当前控制周期的直升机、运动平台及底盘的驱动力与力矩增量；

还包括控制模式X，即直升机的机体运动完全由直升机的动力产生，运动平台与底盘产生的力与力矩用于尽可能减小其对机体的作用力与力矩，以减小对机体自由运动的影响，或运动平台与底盘不施加任何主动力；

还包括控制模式Y，即直升机的机体运动由运动平台与底盘产生，此配置下的协同控制模块仅计算运动平台与底盘的期望运动状态或期望力与力矩；

还包括控制模式Z，即底盘仅使用其上的从动轮工作，利用直升机的动力在地面上移动，此配置下的协同控制模块仅计算运动平台与机体的期望运动状态或期望力与力矩。

2.根据权利要求1所述的直升机模拟训练系统，其特征在于：所述直升机模拟训练设备还包括：

虚拟现实设备或增强现实设备，用于提供仿真训练场景环境的视觉仿真。