7.8. Структура вычислителей управления подвижностью.

Используя матричную форму представления, можно выразить связь между координатами движения кабины и сигналами, выдаваемыми имитатором динамики полета тренажера:

⎸y_кт⎹ = W_n(p)⎹y_д, (7.5)

здесь ⎸y_кт⎹ — параметры движения кабины тренажера;

y_д — параметры, формируемые в имитаторе динамика полета;

W_n(p) — передаточная функция блока управляющих сигналов системы подвижности (характеристика фильтра).

В настоящее время известно и реализовано в конкретных тре­нажерах относительно большое число законов управления подвиж­ностью.

В качестве примера можно привести закон управления, приме­няемый фирмой «Редифон» (Великобритания) в тренажерах второ­го поколения (1975 г.) при управлении креном и тангажом подвижной кабины:

γ_кт= κω_x (7.6)

ν_кт= κω_z.

Здесь κ — коэффициент, имеющий постоянное значение.

При реализации закона (7.6) акселерационные ощущения экипа­жа в кабине все же отличаются от ощущений в реальном полете. Для одноименных параметров имеют место отличия по фазе и харак­теру протекания сигналов. Низкочастотные составляющие парамет­ров движения в данном случае не моделируются. Недостающая ин­формация о движении самолета и его реакциях воспроизводите? только системой визуализации и пилотажными приборами.

Вместе с тем этот закон, благодаря своей простоте, обладав рядом достоинств. Поскольку агрегаты СИВВО двигаются вместе кабиной и не меняют своих показаний, пилот не восприни­мает изменение положения кабины как изменение угла тангажа са­молета, а испытывает ощущение, что самолет находится в гори­зонтальном положении, но ускоряется (или замедляется) в про­дольном направлении.

Другим примером моделирования угловых движений кабины может служить закон вида

ω_кт = W_n(p)ω, (7.7)

связывающий угловые скорости системы подвижности с угловыми скоростями имитируемого ЛА. Заметим, данный закон воспроизводит только средне- и высокочастотную составляющую угловой скорости (по оценкам — выше 0,3 Гц). Иными словами, в кабине воспроиз­водятся небольшие колебательные угловые движения ЛА.

И сследования показывают, что уменьшение частоты воспроизво­димых акселерационных воздействий ниже 0,3 Гц приводит к резкому увеличению потребных перемещений системы подвижности, если используются «прямые» методы имитации. В литературе имеются ссылки на моделирование низкочастотных составляющих косвенным образом. Таковым является, например, метод «размывания» сигна­ла, используемый в некоторых тренажерах. По этому методу вос­производится начальный участок перегрузки, а затем ее плавно сво­дят до небольшой величины, но противоположной по знаку (при раз­гоне ЛА вводят небольшое торможение); затем возвращают кабину в исходное положение. При моделировании по данному методу вертикальной перегрузки в одном из исследований использовался фильтр со следующей передаточной функцией:

(7.8)

где ξ = 0,7 — коэффициент демпфирования;

ω_кт — собственная частота (варьировалась в диапазоне 0,2-1,4 ¹/с).

Представляет интерес способ имитации небольших по величине низкочастотных ускорений, осуществляемый наклоном кабины тренажера, когда проекции силы тяжести на оси, связанной с кабиной системы координат, обеспечивают имитацию продольной и боковой перегрузки. Так, для имитации продольной перегрузки при разгоне или торможении самолета кабину тренажера необходимо повернуть вокруг оси соответственно на кабрирование или пикирование. В этом случае составляющие силы веса пилота будут прижимать либо отталкивать его от спинки сиденья. В результате пилот испытывает чувство, аналогичное ощущению, возникающему в реальном полете. Угол поворота должен изменяться в зависимости от величины ускорения самолета и перегрузки n_x. Например, для имитации продольной перегрузки n_х = 0,5, возникающей при взлете, кабину тренажера нужно наклонить на угол ν = 30 °.

Для имитации боковой перегрузки кабина должна наклоняться вокруг продольной оси х.

Изучение принципа работы и характеристик вестибулярного анализатора человека дает возможность более строгого подхода к проблеме имитации акселерационных ощущений. Для решения поставленной задачи необходимо располагать хотя бы приближенной аналитической зависимостью, позволяющей произвести количест­венную оценку ощущения. Здесь может быть использована, на­пример, математическая модель акселерационного анализатора.

Для практической реализации всех вышесказанных положений в блоки управляющих сигналов должны вводиться корректирующие звенья и фильтры Их параметры выбираются исходя из располагаемых ходов силовых приводов системы подвижности и максимально допустимых значений параметров движения самолета (его координат, углов, скоростей, ускорений). Это связано с тем, что при достижении кабины своих крайних положений (пределов диапазона подвижности) имитатор может выйти из строя.

В ряде известных тренажеров после фильтрации управляющие сигналы поступают в преобразователи координат, причем высоко­частотные сигналы суммируются с дополнительной составляющей, возникающей в результате быстрых изменений угловой скорости; суммарная низкочастотная составляющая сигнала вектора силы по­дается в вычислитель углов наклона кабины для имитации ощу­щений, имеющих место в полете, при воздействии на пилота реальных эффектов,

Сигналы управления приводами исполнительных механизмов по­ступают с преобразователей координат после дополнительной фильт­рации и ограничения по величине. Обратная связь в исполни­тельных механизмах введена для обеспечения условий устойчивости системы.