駕駛運動模擬器系統

模擬器運動系統是在模擬有人駕駛的機器之中用來給駕駛員提供運動感覺的模擬系統。


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
表2 運動系統速度
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
2.加速度和角加速度:運動系統繞中立點運動應按表3規定的最低指標。
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
3.頻率回響:六自由度的運動系統的閉環回響按表4規定,應測量平台對輸入指令的閉環回響。
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
4. 阻尼:對一個頻率為0.2Hz,幅值為最大位移的5%的方波輸入信號,平台每一個自由度位移的回響應無超調,或超調量不大於5 %,超調次數不大於1。
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。

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