多自由度飞行模拟器运动平台运动平滑性的研究.pdf

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1、中国力学学会注体控制工祖专业委员会《机床与液压》么洲刃.增刊，20全国沈体动力与机电控侧工程及创造技术学术会议论文集·89·多自由度飞行模拟器运动平台运动平滑性的研究杨诵泉，赵克定，吴盛林，衷立麟(哈尔滨工业大学机电工租学院流体拉.]及自动化教研宜.1，洲X)1)摘要:本文对影响多自由度飞行模拟器运动平台运动平滑性的各种因素进行了理论分析，并针对对称网控制非对称静压油缸的特殊性，从设计的角度探讨了提高多自由度平台式运动系统运动平淆性的各种方法。关.甄飞行模拟熟平淆性;静压伺助缸侈出运动卜R巴比代

2、honMO肠心nsmot.讼朋oft缺Ri沙ts血”ula奴牙月a月如ml初比Multi一D昭~ofF斑脚如.Yal唱Ha以护an，Zh的凡记认9，Wushe喀inJ幽Upe雌几如.，d:Inlh如钾P改，此加三切nl抽1吐recton耐ion翻枷lhl~ot阮n电ht旧11加恤访npl硒加1钊1山功山吐一山夕配ofl比曰hll批~卜改1访‘阂.A如司at既详川瓦山州灯J翻、，m犯tr众，1朴讨ve印n比J翻卿.Irt血川hy山仪以ic分叮1柑交r，妙1此Ilx目如d因can川耳曰，e皿6阅翻.

3、以h~试此灿必面刃硒th加”】ti一食号忱日of伍”上加毗创卫di己.，eU.肠叮，.心泪1咖应浏肠取才;5呻如~:脚d民日场tic份叮111创h;W田山此10引言1巾栩特性的影晌及其解决措施作为飞行模拟器载体的多自由度平台式运动系统由于液压缸的行程有限，因此在完成一次运动模是飞行模拟器重要的组成部分.它能提供飞机运动过拟之后，必须换向回到中立位置，以便使接续的运动模程中飞行员能感觉到的瞬时过载动感，重力分量的持拟具有足够的行程。通常这种回到中立位置的附加运续感及部分抖动冲击信息，使飞行仿真更加

4、通近真实动称为运动的洗出。因为洗出是附加运动，所以在此飞行。其本质是用计算机软件生成特定的驱动激励信过程中必须使受训的的飞行员感觉不到运动的存在，号去驱动并能产生运动或抖振的实时仿真系统。图1这就要求洗出时的运动应以近似均匀的速度完成，并所示为伺服油缸驱动的六自由度(升降、纵向、侧向三且洗出加速度小于人体能感觉到的加速度阅值(约为个线运动及俯仰、偏航、横0加汾)。对运动平台而言，即要求伺服油缸换向平稳滚三个角运动)平台式运和具有良好的超低速稳定性。动系统结构简图，这也是尝:二普通油缸都存在一定量

5、的摩擦力。工程上具有较目前最常用的飞行模拟器强实践惫义的油缸李擦力渡压肚运动系统结构形式。它在特性曲线如图2所示。由结构及系统运动学、动力图可知，该摩擦力为一典学上与并联机床是相似型的非线性负载，不但力的.但对并联机床而言，较的方向与运动相反，而且侧重于位t精度、速度的图1六自由度平台结构示愈图动静摩擦力不同，因此摩要求。而对飞行模拟器，则更为关心的是平台的加速擦力是造成低速运动时活图2油kL康攘力恃性曲线度以及突发加速度变化率的控制精度.尤其是洗出运塞跳动(爬行)的主要原因。此外。当油缸在某一

6、位t动中系统的低速平稳性，只有实现这些指标的精确控换向时，摩擦力会变得比压力和惯性力大，这时运动将制，才能获得很好的运动平滑性，实现高遇真度的实时会突然停止，随着压力的升商，油缸活塞才在相反的方仿真。向重新开始运动，从而造成换向冲击。依据国家军用标准对六自由度飞行摸拟器运动系虽然采取压力反馈或其它补偿措施可减小换向冲统运动平滑性的要求1，运动平台中任何一个或全部击和改警低速平稳性，但实际上只有减小摩攘力才是作动筒以颇率为0.SHZ，幅值为其最大位移10%的正最根本的方法。美国MIL一5一8724

7、1规范规定了军用弦信号驱动时，加速度瞬时嗓声峰值应不大于0.蜿，飞行模拟器运动系统油缸的摩擦力要小于0.3%的最因而这对系统运动平滑性提出了极为苛刻的要求。对大有效载荷川。据此.常用的低康擦组合密封圈式伺服基于电液伺服系统的多自由度运动平台，形响运动平油缸均难以满足要求。印年代末期，荷兰L随m技术大清性的因素较多，对称阔控非对称缸的不匹配而引起学机械控制工程实验室成功地研制出带日锥滑动轴承的压力跃变，作动筒的康擦特性，变负载的干扰冲击，的圆锥静压伺服油缸，其摩攘特性已完全能满足飞行作动简交叉拐合

8、的影响等因素均可能会造成平台的抖模拟器的要求，并成功地应用于荷兰国家宇航实脸中动，甚而会造成盛舰的动作感觉。因此抑制干扰抖动，心的四自由度飞行模拟器阁。我研究室于1望魏，年研翻提高运动平清性是电液伺服飞行模拟器运动系统的主成功的飞行模拟器用静压伺服油缸，其级低服踪速度要设计目标之一。可达0.仪灿知叮.，康擦力小于其最大有效成荷的0.2%，'一——一硫归丁奋一—-1‘!中国力学学会沈休控制工程专业委员会，20全国流休动力与机电控侧工程及制造技术学术会议论文集《机床与液压》2以班).增刊，J之1完全