一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法及装置

1.一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
应用到电动数字驱动的数字驱动器接收目标速度和目标位置；
根据所述目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；根据所述目标位置和所述随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置，使得根据飞机的运动物理规律实时得到所述随动速度和所述随动位置，以保证运动平台随动的平滑、轨迹与飞机的运动要求一致和避免系统性延迟，有效解决运动平稳与快速性之间的矛盾和避免虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响；
其中，设目标速度为V，加速度为a，目标位置为P，随动速度为Vs，随动位置为Ps；则所述随动速度Vs=V+a*t，所述随动位置Ps=P+Vs*t；
所述方法还包括：
到达所述随动位置后，判断是否收到新的目标位置和新的目标速度；
如果没有收到，则根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；根据上次目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达所述新的随动位置后，执行判断是否收到新的目标位置和新的目标速度的步骤；
如果收到，则根据所述新的目标速度和新的目标位置以相同的计算方法，得到新的随动速度和新的随动位置，所述相同的计算方法包括：接收所述新的目标速度和所述新的目标位置；根据所述新的目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动速度；
根据所述新的目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动位置。
2.一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪装置，其特征在于，所述装置应用到电动数字驱动的数字驱动器中，所述装置包括：
接收模块，用于接收目标速度和目标位置；
第一计算模块，用于根据所述目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；
根据所述目标位置和所述随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置，使得根据飞机的运动物理规律实时得到所述随动速度和所述随动位置，以保证运动平台随动的平滑、轨迹与飞机的运动要求一致和避免系统性延迟，有效解决运动平稳与快速性之间的矛盾和避免虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响；
所述装置还包括：判断模块，第二计算模块和第三计算模块；
所述判断模块，用于到达所述随动位置后，判断是否收到新的目标位置和新的目标速度，如果没有收到，则触发所述第二计算模块；否则，触发所述第三计算模块；
所述第二计算模块，用于收到所述判断模块的触发后，根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；根据上次目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达所述新的随动位置后，触发所述判断模块；
所述第三计算模块，用于收到所述判断模块的触发后，根据所述新的目标速度和新的目标位置以相同的方法进行计算，将计算结果作为新的随动速度和新的随动位置，所述相同的计算方法包括：接收所述新的目标速度和所述新的目标位置；根据所述新的目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动速度；根据所述新的目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动位置。

一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法及装置。\n背景技术\n[0002] 飞行仿真系统当中运动系统要按照模拟飞机的运动状态，实时驱动运动平台姿态的变化，以产生逼真的座舱运动感觉，其中运动平台的随动控制算法是关键技术之一。\n[0003] 运动系统按照驱动方式分为液压运动系统和电动运动系统，二者在响应特性方面有很大差异。液压运动系统在飞行仿真领域应用时间长，包括运动平台随动控制在内的相关技术比较成熟，相比较之下，国内电动运动系统应用在飞行仿真领域时间比较短，适合于该类应用的平台随动控制算法还存在许多不足。但是由于电动运动系统响应速度快，可实现更高频的运动；噪音低；运行费用低；维护简便；不污染环境等等。因此，用电动系统替代液压系统在世界范围内已经成为一个必然的趋势。\n[0004] 电动运动系统平台随动控制技术的关键点有2个方面：\n[0005] 1)响应速度要快，模拟的飞机状态变化以后平台姿态要迅速响应，否则将造成错误的感觉暗示；\n[0006] 2)随着时间的推移，模拟的飞机状态形成连续变化的姿态序列，运动平台的随动过程也应平滑连续。\n[0007] 现有技术中，随动控制的一种方案是数字驱动器接收运动平台的姿态信号，数字驱动器中采用位置PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)算法进行控制，如图1所示，这种方案实际是继承了传统液压驱动的随动控制思想，目标位置确定后，由数字驱动器按照既定的速度控制方式控制电机向目标位置运动，当达到目标位置时速度为零。\n[0008] 现有技术中，随动控制的另一种方案是数字驱动器接收到一定数量的运动平台的姿态信号后，先建立缓冲区，根据缓冲区中相邻两个目标位置计算平均速度，然后按照先进先出的方法进行PID控制，到达一个目标位置前始终保持当前平均速度，直到进入下一个目标位置，速度指令变成下一个平均速度。\n[0009] 在对上述现有技术进行分析后，发明人发现：\n[0010] 第一种方案在应用到电动数字驱动时，当模拟的飞机连续运动时，要求平台随时间产生一个平滑的运动轨迹，如图1(a)；当模拟飞机的变化速度慢时，由于无法保证运动的平滑，平台的实际运动出现虚假的震动信号，图1(b)；当模拟的飞机速度变化快时，运动平台随动出现滞后，同样产生虚假的运动暗示，如图2(c)；\n[0011] 而第二种方案中当缓冲区足够大时，该随动控制方法虽然能保证运动轨迹形状与模拟飞机的要求一致，但在时间上存在一个固定延迟，延迟的大小与缓冲区规模有关。通常飞行仿真要求的延迟不超过60ms，延迟过大同样会造成虚假的运动暗示。\n发明内容\n[0012] 为了使运动平台的轨迹与模拟飞机的运动要求一致，本发明实施例提供了一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法及装置。所述技术方案如下：\n[0013] 一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法，所述方法包括：\n[0014] 应用到电动数字驱动的数字驱动器接收目标速度和目标位置；\n[0015] 根据所述目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；根据所述目标位置和所述随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置，使得根据飞机的运动物理规律实时得到所述随动速度和所述随动位置，以保证运动平台随动的平滑、轨迹与飞机的运动要求一致和避免系统性延迟，有效解决运动平稳与快速性之间的矛盾和避免虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响；\n[0016] 其中，设目标速度为V，加速度为a，目标位置为P，随动速度为Vs，随动位置为Ps；\n则所述随动速度Vs=V+a*t，所述随动位置Ps=P+Vs*t；\n[0017] 所述方法还包括：\n[0018] 到达所述随动位置后，判断是否收到新的目标位置和新的目标速度；\n[0019] 如果没有收到，则根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；根据上次目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达所述新的随动位置后，执行判断是否收到新的目标位置和新的目标速度的步骤；\n[0020] 如果收到，则根据所述新的目标速度和新的目标位置以相同的计算方法，得到新的随动速度和新的随动位置，所述相同的计算方法包括：接收所述新的目标速度和所述新的目标位置；根据所述新的目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动速度；根据所述新的目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动位置。\n[0021] 一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪装置，所述装置应用到电动数字驱动的数字驱动器中，所述装置包括：\n[0022] 接收模块，用于接收目标速度和目标位置；\n[0023] 第一计算模块，用于根据所述目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；根据所述目标位置和所述随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置，使得根据飞机的运动物理规律实时得到所述随动速度和所述随动位置，以保证运动平台随动的平滑、轨迹与飞机的运动要求一致和避免系统性延迟，有效解决运动平稳与快速性之间的矛盾和避免虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响；\n[0024] 所述装置还包括：判断模块，第二计算模块和第三计算模块；\n[0025] 所述判断模块，用于到达所述随动位置后，判断是否收到新的目标位置和新的目标速度，如果没有收到，则触发所述第二计算模块；否则，触发所述第三计算模块；\n[0026] 所述第二计算模块，用于收到所述判断模块的触发后，根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；根据上次目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达所述新的随动位置后，触发所述判断模块；\n[0027] 所述第三计算模块，用于收到所述判断模块的触发后，根据所述新的目标速度和新的目标位置以相同的方法进行计算，将计算结果作为新的随动速度和新的随动位置，所述相同的计算方法包括：接收所述新的目标速度和所述新的目标位置；根据所述新的目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动速度；根据所述新的目标位置和所述新的随动速度进行计算，将计算结果作为所述新的随动位置。\n[0028] 本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过根据飞机的运动物理规律，实时得到随动速度和随动位置，保证运动平台随动的平滑，轨迹与模拟飞机的运动要求一致，而且运动平台随动响应的速度快，没有系统性延迟。\n附图说明\n[0029] 图1是现有技术中采用PID算法控制时运动平台运动的示意图；\n[0030] 图2是本发明实施例1提供的一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法流程示意图；\n[0031] 图3是本发明实施例1提供的另一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法流程示意图；\n[0032] 图4是本发明实施例2提供的一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪装置结构示意图；\n[0033] 图5是本发明实施例2提供的另一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪装置结构示意图。\n具体实施方式\n[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。\n[0035] 实施例1\n[0036] 本发明实施例提供了一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪方法，该方法包括：\n[0037] 101：根据目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；根据目标位置和计算出的随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置。\n[0038] 具体的，设目标速度为V，加速度为a，目标位置为P，随动速度为Vs，随动位置为Ps，则随动速度Vs=V+a*t，随动位置Ps=P+Vs*t。\n[0039] 其中，参见图2，根据目标位置和目标速度进行计算之前，还包括：\n[0040] 102：接收目标速度和目标位置。\n[0041] 其中，参见图3，该方法还包括：\n[0042] 103：到达随动位置后，执行104；\n[0043] 104：判断是否收到新的目标位置和新的目标速度，如果没有收到，执行105；如果收到，则执行106；\n[0044] 105：根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；\n根据上次目标位置和计算出的新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达该新的随动位置后，执行104；\n[0045] 106：根据该新的目标速度和新的目标位置以和101中相同的方法进行计算，将计算结果作为新的随动速度和新的随动位置。\n[0046] 具体的，尽管根据上次的目标速度和目标位置计算，但由于计算过程随着时间是连续的，所以根据上次目标速度与当前加速度计算就可得到新的随动速度，而根据得到的新的随动速度也就可得到新的随动位置。\n[0047] 其中，该方法还包括：\n[0048] 如果到达随动位置后，在预设时间内没有收到新的目标速度和新的目标位置，则停止运动。\n[0049] 例如，运动平台到达随动位置后，在预设时间内没有收到新的目标速度和新的目标位置，则可以认为上位通讯丢失，或者认为发送运动指令的设备出现故障，运动平台就停止运动。\n[0050] 本发明实施例的有益效果是：通过根据飞机的运动物理规律，实时得到随动速度和随动位置，接收到运动指令后立即响应，避免了系统性延迟，而且保证运动平台随动的平滑，轨迹与模拟飞机的运动要求一致，最大限度地发挥了电动数字驱动运动系统在快速响应方面的能力，有效解决了运动平稳与快速性之间的矛盾，避免了虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响，保证了座舱运动感觉的逼真再现。\n[0051] 实施例2\n[0052] 本发明实施例提供了一种飞行仿真电动运动系统运动跟踪装置，该装置包括：\n[0053] 第一计算模块201，用于根据目标速度与加速度进行计算，将计算结果作为随动速度；根据目标位置和计算出的随动速度进行计算，将计算结果作为随动位置。\n[0054] 具体的，设目标速度为V，加速度为a，目标位置为P，随动速度为Vs，随动位置为Ps，则随动速度Vs=V+a*t，随动位置Ps=P+Vs*t。\n[0055] 其中，参见图4，该装置还包括：接收模块202，用于接收目标速度和目标位置。\n[0056] 其中，参见图5，该装置还包括：判断模块203、第二计算模块204和第三计算模块\n205；\n[0057] 判断模块203，用于到达随动位置后，判断是否收到新的目标位置和新的目标速度，如果没有收到，则触发第二计算模块204；如果收到，则触发第三计算模块205；\n[0058] 第二计算模块204，用于收到判断模块203的触发后，根据上次目标速度与当前加速度进行计算，将计算结果作为新的随动速度；根据上次目标位置和计算出的新的随动速度进行计算，将计算结果作为新的随动位置，到达新的随动位置后，触发判断模块203；\n[0059] 第三计算模块205，用于收到判断模块203的触发后，根据新的目标速度和新的目标位置以和第一计算模块中相同的方法进行计算，将计算结果作为新的随动速度和新的随动位置。\n[0060] 具体的，尽管根据上次的目标速度和目标位置计算，但由于计算过程随着时间是连续的，所以根据上次目标速度与当前加速度计算就可得到新的随动速度，而根据得到的新的随动速度也就可得到新的随动位置。\n[0061] 其中，该装置还包括：确定模块，用于到达随动位置后，确定在预设时间内没有收到新的目标速度和新的目标位置时，停止运动。\n[0062] 例如，运动平台到达随动位置后，在预设时间内没有收到新的目标速度和新的目标位置，则可以认为上位通讯丢失，或者认为发送运动指令的设备出现故障，运动平台就停止运动。\n[0063] 本发明实施例的有益效果是：通过根据飞机的运动物理规律，实时得到随动速度和随动位置，接收到运动指令后立即响应，避免了系统性延迟，而且保证运动平台随动的平滑，轨迹与模拟飞机的运动要求一致，最大限度地发挥了电动数字驱动运动系统在快速响应方面的能力，有效解决了运动平稳与快速性之间的矛盾，避免了虚假运动暗示对飞行仿真电动运动系统的不良影响，保证了座舱运动感觉的逼真再现。\n[0064] 本发明实施例可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，例如，计算机的硬盘、缓存或光盘中。\n[0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。