[发明专利]直升机模拟训练系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种直升机模拟训练系统及其控制方法，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直升机模拟训练设备；直升机模拟训练设备包括：底盘，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，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，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、底盘控制器、运动平台控制器和直升机控制器。本发明能够进行真机模拟驾驶训练与真机娱乐驾驶活动，在视听觉与体感方面具有与直升机真机相近的驾驶体验。

技术领域

本发明属于飞机训练技术领域，具体涉及一种直升机模拟训练系统及其控制方法。

背景技术

直升机飞行训练一般由地面模拟器训练、地面真机训练与空中真机训练这三个阶段。地面模拟器可再现真机的操纵界面，可模拟丰富的驾驶工况，但体感与视觉等驾驶体验方面与真机存在明显差异。地面真机训练是模拟器训练与空中真机训练之间的过渡环节。现有的地面真机训练设备是将直升机通过不离地的机械装置将机体运动限定在地面上的一定高度内，机体的运动主要由直升机自身动力实现。其特点是，既有真机的操纵、视觉、体感等方面的驾驶体验，又有与地面模拟器相当的安全性。

如SVH-4培训直升机，它将一架超轻型直升机安装于可在地面自由滑动的底盘的支架上，机体可相对于底盘进行一定范围内的垂向平移、俯仰与横滚。直升机提供主动力，底盘跟随机体作被动运动。该设备的不足在于：直升机可实现的运动与可达的状态只能由机体动力决定，因此只适用于很有限的低速低响应的常规工况的模拟；由于支架结构的限制，机体横滚范围受限，仅能进行小范围的运动；由于支架与底盘都为从动部件，对机体运动造成阻碍，降低了机体的响应性能。上述不足使得该设备只适用于空中真机训练前有限的初级地面真机训练。

发明内容

本发明的目的是提供一种直升机模拟训练系统及其控制方法，能进行地面真机模拟驾驶训练与真机娱乐驾驶活动，在视听觉与体感方面具有与直升机真机相近的驾驶体验。

本发明所述的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；所述直升机模拟训练设备包括：

底盘，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，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，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。

进一步，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；

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：