Имитатор загрузки органа управления тренажера транспортного средства

 

Изобретение относится к тренажерам транспортных средств и может быть использовано в их составе для предъявления обучаемому тактильнокинестетической информации. Кроме того , данное изобретение может быть применено при исследовании и отработке новых систем управления транспортнь - И средствами, а также при исследовании и отработке динамики движения проектируемых транспортных средств. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей имитатора с повышением качества обучения операторов навыкам управления транспортными средствами . Цель достигается тем, что в известный имитатор дополнительно введены последовательно соединенные и подключенные к выходу интегратора 6 блок 10 выделения модуля (Сигналов, нелинейный преобразователь 11. Кроме того, введены инвертор 12, блоки 13, 15 постоянного коэффициента, сумматор 14 и перемножитель 16. Имитатор также содержит известные преобразователь 1 усилия в электрический сигнал, орган 2 управления, серв опривод 3, блок 4 постоянного коэффициента, усилитель 5, интеграторы 6, 7, датчик.8 обратной связи, усилитель 9. 1 ил. lO SKi23 SSS

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g у Г 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (21) 4098160/24-24 (22) 02.06.86 (46) 15.08.88, Бюл. > 30 (71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производст вом Института металлофизики АН УССР (72) Ю.Н. Спичек, В.Б. Кривоносов и В.И. Филиппов (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 805829, кл. G 09 В 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 11037 19, кл . С 09 В 9/00, 1983. (54) ИМИТАТОР ЗАГРУЗКИ ОРГАНА УПРАВ ЛЕНИЯ ТРЕНАЖЕРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к тренажерам транспортных средств и может быть использовано в их составе для предъявления обучаемому тактильнокинестетической информации. Кроме того, данное изобретение может быть при менено при исследовании и отработке

„.ЯО„„дя шанд новых систем управления транспортньпы средствами, а также при исследовании и отработке динамики движения проектируемых транспортных средств. Цель изобретения — расширение дидактических воэможностей имитатора с повышенйем качества обучения операторов навыкам управления транспортными средствами. Цель достигается тем, что в известный имитатор дополнительно введены последовательно соединенные и подключенные к выходу интегратора 6 блок 10 выделения модуля Жгналов, нелинейный преобразователь 11. Кроме того, введены инвертор 12, блоки 13, 15 постоянного коэффициента, сумматор 14 и перемножитель 16. Имитатор также содержит известные преобразователь 1 усилия в электрический сигнал, орган 2 управления, сервопривод 3, блок 4 постоянного коэффициента, усилитель 5, интеграторы 6, 7, датчик.8 обратной связи, усилитель 9. 1 ил.

1 " 17С23

Изобретение относится к тренажерам транспортных средств и мажет быть .использовано в их составе для предьявления обучаемому тактильно-кикесте5 тической информации. Кроме того., изобретение Moæåò быть применена при исследовании и отработке новых систем управления транспортными средствами, а также при исследовании и отработке динамики движения проектир уемых траH"- спортных средств.

Цель изобретения — расширение дида1-:-тических возможностей имитатора с по.вышением качества обучения окератарая;5 навыкам управления транспортным средством.

На чертеже представлена- функциональная схема устройства, Имитатор загрузки органа управления.:2П тренажера транспортного средства сорер.жит преобразователь " усилия в элект- рический сигнал и жсстка связанные с ним орган 2 управления и сервапривад

3, блок 4 постоянного коэффициента 25 (генератор силовой функции), усилитель 5, входы которого подключены к выходам преааразавателя 1 и блока 4,, последовательно соединенные и подключенные к выходу усилителя 5, иктегра- ..1 торы 6, 7, датчик 8 обратной связи и усилитель 9 (сервоприяод)„ выход которого подключен к серяаприяоду 3, блок 10 выделения модуля сигналов. нелинейный преобразователь 11, иквертор 12, блок 13 постаякнога ка"-, ðm77.ó- ента, сумматор 14, блок 15 постаякка-го коэффициента, пер емножитель 16, Имитатор загрузки органа управле-ния тренажера транспортного средства работает следующим образам, Первоначальна устанавливают каэф фициент передачи интегратора 6. Этот коэффициент должен быть равным величине, обратно пропорциональной 17pi7-,; 1,. веденной массе имитируемого участка проводки канала управления . R блоке -> устанавливают необходимое значение коэффициента вязкого трения. Интег::ратор 6, усилитель 5и блок А образуют

:.0 первое апериодическае звено, постоян- ная времени которого равна отношению приведенной массы к коэффициенту вязкого трения.

В преобразователе 71 реализуют

t 7 -) характеристику упругости проводки, С помощью блока 15 устанавливают тре-буемое значение костаяннай времени второго,апериодическаго звена, кото" рае образуется гри охвате серзоприводая 3 отрицательной обратной связью.

При этом требуемое значение постоянной времени получают с учетом передаточных характеристик датчика Я обратной связи и сервапризода 3 как составных частей указанного звена, Величину постоянной времени перв го апериодического звена выбирают значительна меньше этой величины для второго звена. С г:омощью блока 13 устанавливают коэффин77ект, обратна пропорциональный значению постоянной времени

RTopQT 0 апериодичес«ого звена. .усилие, прилаженное трекирующимся пилотам к органу 2 управления, переда ет ся на пр ео бр а з о ватель 1 „выходкой сигкал которого пропорционален ъ приложенному усилию, Сигнал греобра-. зава7 еля 1 ка яхаце усилителя 5 суммируется с сигналом блока 4, выходной сигнал которого пропорционален силе вязкого трения в канале грояадки.

Сигкал усилителя:, пропорциональный сумме приложенных сил, поступает на вход интегратора 6, инверсная выходная величина которого является вычисленной скоростью перемещения органа 2 управления. Саатя"-тстзенно выходкой сигнал инте-ð-..=òîðà 7 является вычисленным положением opãÿíà 2 управления. Выходные сиг калы икт егр a"opoI7 6 и 7 соответственна через икяертар i 2 и бла«13 пас-упают на сумматор 1А,. -: eга выхода -- к» вход усилителя 9,, где сравниваются с сигналом блока 15, 7poTIopöêoíàëüèûì факпическому палажега, органа 2 управления. Икфармац -.,:. а положении opraпа 2 управленя» i- сс7,:пает с датчика

b . В ответ на с у.ië7p;-ь и сиг кал усилителя 9 сервоприяа,, рак"-.ëoöèò соответствующее прилаженному усилию перемещекиp органа 2 уг разле;77». При этом фактическое перемещение органа 2 управления разно я.гчислекному перемещению., а ф-.-пктическая скорость-вычисленной скорости.

Разекс и яа фа«тичес. ких параметров .х яь«7ислеккым з7«ачекиям всегда достижима за с .ет настройки блоков

13 и !5.

Рабата имитатора пр аисхадит указанным образом при медленных переклад.:.à.õ орг-на 2 управления, «cã,t7à упругость проводки ке ащушаетс"-. В этих случаях скорость пере«ладки ке вы1417023 ходит за пределы зоны нечувствительности нелинейного преобразователя 11, Поэтому с преобразователя 11 на перемножитель 16, а с перемножителя 16

5 на вход усилителя 9 поступает нулевой сигнал. При резкой перекладке пилотом органа 2 управления на выходе интегратора 6 появляется большой сигнал. Через блок 10, введенный для симметрирования поведения имитатора загрузки при перекладках органа 2 управления в противоположные стороны, этот сигнал поступает на нелинейный преобразователь 11. Выходная величина преобразователя 11 на перемножителе 16 умножается на выходной сигнал сумматора 14, а результат перемножения, теперь уже отличный от нуля, поступает на вход усилителя 9. В ито- 2п

re получается, что перемещение органа

2 управления бол ьше пер емещения оконечного элемента, т. е. что упругая проводка растянулась. Если в этом положении резко снять усилие с органа 25

2 управления, то за счет действия сигнала силы вязкого трения выход интегратора 6 быстро обнулится, а выход интегратора 7 примет постоянное значение. При этом сигнал усилителя 9 из-3О менит знак на противоположный и сервопривод 3 начнет перемещать орган 2 управления в обратную сторону до тех пор, пока величины сигналов фактического и вычисленного положения органа 2 не сравняются. Физически это означает, что растянутая упругая проводка сжалась, возвратив орган 2 управления в положение, соответствующее положению оконечного элемента.

Если в процессе резкой перекладки орган 2 управления мгновенно остановить, зафиксировав его положение, то механические последствия этого для органа 2 управления будут эквивалентны эффекту абсолютно неупругого удара, т.е. скорость перемещения органа 2 управления скачком обратится в, нуль.

Оконечный же элемент будет подтягиваться к зафиксированному положению органа 2 управления. Подтягивание оконечного элемента происходит потому, что после остановки органа 2 управления сигнал преобразователя 1 меняет знак на противоположный стано55 вяс ь в пр отивофа зу с суммар ным сигналом на входе усилителя 9. Чтобы убедиться в справедливости сказанного, рассмотрим вариант, когда в качестве сергопривода 3 применен гидропривод.

При этом преобразователь 1 будет жестко связан с органом 2 управления и штоком гидр опривода, Для определенности примем также, что сигнал преобразователя 1 положителен, когда орган 2 управления тянет за собой шток. Возникающее при этом усилие преобразователем 1 будет восприниматься как растягивающее. При действии растягивающего усилия, кроме сигнала преобразо- - вателя 1, положительными будут величины фактических и вычисленных положений и скоростей перемещения органа

2, а .гакже суммарный сигнал на входе усилителя 9. Знаки указанных величин и сигналов будут сохраняться до момента остановки органа 2 управления.

Под воздействием положительного сигнала усилителя 9 шток будет стремиться двигаться в прежнем направлении, оказывая давление на неподвижный орган 2 управления. Давящее усилие вызовет на выходе преобразователя 1 сигнал, по знаку противоположный предыдущему..В результате вычисленная скорость, оставаясь полом тельной, уменьшается, а величина вычисленного перемещения продолжает расти, приближаясь к фиксированному значению фактического перемещения. Сигнал на выходе усилителя 9 уменьшается. Пропорционально уменьшается и давление штока на орган 2 управления. При достиженки равенства сигналов фактического и вычисленного положения органа 2 одновременно обнуляется выход усилителя 9 и обращается в нуль вычисленная скорость. Такая ситуация физически означает, что растянутая упругая пр оводка сжалась, подтянув оконечный элемент в положение, соответствующее фиксированному положению органа 2 упр а вл ения .

Изобретение позволяет моделировать упругость проводки в канале управления транспортным средством.

Моделирование еще одного физического фактора, присущего реальному каналу управления, повышает качество обучения операторов навыкам управления транспортным средством.

Фор мула из обретения

Имитатор загрузки органа управления тренажера транспортного средства, содержащий преобразователь усилия в

17023

С оста аи. ".. rь A. Карлов

Техред Л. Сердюкова Корректор C. Черни

Редактор О. Спесивых

Заказ 5428

Тираж 4-59

1тодпис ное

ВНИИПИ Государственного комит та СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие„ г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14 электрический сигнал, кинематически связанный с органом управления и сервоприво том, первый блок постоян ного коэффициента, первый усилитель, первый и вт ор ой входь, кот ор ого подключены соответственно к выходу преобразователя усилия в элек . рический сигнал и первого блока постоянного коэффициента, а выход — к входу пер-вого интегратора, выход которого соединен с входами второго интегратора и первого блока постоянного коэффициента, датчик обратной связи, связанный с сервоприводом, и второй усилитель, выход которого подключен к входу сервопривода, о т л и ч а ю-шийся тем, что, с целью расюир"-. Ния дидактических возможностей имитатора, в него введены блок вьщелентля модуля сигналов и инвертор, входы которых соединены с выходом первого интегратора, второй и третий блоки постоянного коэффициента, входы которых подключены соответственно к выходам второго интегратора н датчика обратной связи, нелинейный преобразователь, вход которого соединен Bblxoдом блока выделения модуля сигналов, перемножитель и сумматор„ первый и

IQ второй входы которого подключены к выходам соответственно инвертора и второго блока постоянного коэффициента, а выход — к первым входам второго усилителя и перемножителя, вто15 рой вход которого соединен с вьг<одом нелинейного пре..бра"-ователя, а выход с вт бурым входом втор ого усилителя, третий вход второго усилителя подклю чен к выходу третьегo блока постоян2д ного коэффициента.