用于在電傳操縱飛行器系統(tǒng)中進行操縱器控制的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該技術(shù)領(lǐng)域通常涉及在電傳操縱飛行器系統(tǒng)(fly-by-wire aircraft system)中的操縱器(Inceptor)控制，以及更具體地涉及在手動飛行模式下調(diào)節(jié)電傳操縱飛行器系統(tǒng)的操縱器中性力的位置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的飛行器通常包括與飛行控制輸入設(shè)備機械耦接的飛行控制面板。飛行控制面板改變飛行器上的空氣動力以便調(diào)節(jié)飛行器的俯仰角、側(cè)傾角或偏航角。來自飛行控制面板上的空氣動力效果的反饋力通過機械連接傳遞到飛行控制輸入設(shè)備，該飛行控制輸入設(shè)備也被稱為操縱器。這些反饋力給飛行器的飛行員指示各種飛行狀態(tài)。
[0003]隨著在過去半個世紀(jì)以來的電傳操縱技術(shù)的出現(xiàn)，常規(guī)飛行器的定義正在發(fā)生改變。電傳操縱技術(shù)將操縱器機械地從飛行控制面板去耦。相反，飛行控制面板由與操縱器電子地耦接的致動器進行調(diào)節(jié)。
[0004]為了控制在這種電傳操縱系統(tǒng)中的操縱器反饋已經(jīng)研發(fā)出幾種技術(shù)。典型的電傳操縱操縱器給飛行員提供單一的中性力位置而不管飛行器的飛行狀態(tài)。中性力位置是在缺乏外力時操縱器位置。在這種單一的中性力位置系統(tǒng)中空或零坐標(biāo)位置通常選擇作為中性力位置。雖然這種系統(tǒng)適用于它們預(yù)期的目的，但是對于改進的電傳操縱系統(tǒng)的需求基本上是持續(xù)不變的。
[0005]因此，希望提供具有改進的操縱器控制的一種電傳操縱系統(tǒng)。此外，其它所需的特征和特性將從隨后的
【發(fā)明內(nèi)容】
和【具體實施方式】以及所附的權(quán)利要求結(jié)合附圖和該【背景技術(shù)】而變得顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文公開飛行器、線控系統(tǒng)(control-by-wire systems)和控制器的各種非限制性實施方式。
[0007]在第一非限制性的實施方式中，飛行器包括但不限于飛行控制面板和線控系統(tǒng)。線控系統(tǒng)包括輸入設(shè)備和控制器。輸入設(shè)備配置成控制飛行控制面板。所述控制器與輸入設(shè)備通信地耦接并且配置成當(dāng)飛行器在手動飛行模式下操作時基于飛行器與基準(zhǔn)狀態(tài)的偏差自動地補償(offset)輸入設(shè)備的中性力位置。
在第二非限制性的實施方式中，用于運載工具的線控系統(tǒng)包括但不限于主要控制輸入設(shè)備和控制器。所述控制器與飛行器通信地耦接并且配置成當(dāng)運載工具在手動操作模式下操作時基于運載工具與基準(zhǔn)狀態(tài)的偏差來自動地補償主要控制輸入設(shè)備的中性力位置。
在第三非限制性的實施例中，用于與線控系統(tǒng)一起使用的控制器包括但不限于處理器和與處理器耦接的存儲單元。存儲單元存儲用于處理器的指令。所述指令配置成與處理器配合以便與配置成控制飛行控制面板的輸入設(shè)備進行電通信，并且當(dāng)飛行器在手動飛行模式下操作時基于飛行器與基準(zhǔn)狀態(tài)的偏差來自動地補償輸入設(shè)備的中性力位置。
【附圖說明】
[0008]因為本發(fā)明的優(yōu)點通過參照結(jié)合附圖考慮的以下【具體實施方式】而變得更好地理解，所以將容易地理解本發(fā)明的優(yōu)點，其中:
[0009]圖1是根據(jù)一些實施方式的飛機的簡化框圖；
[0010]圖2是根據(jù)一些實施方式的電傳操縱系統(tǒng)的簡化框圖；
[0011]圖3至圖4是根據(jù)一些實施方式的控制邏輯的簡化框圖；以及
[0012]圖5是根據(jù)一些實施方式的方法操作的簡化流程圖。
【具體實施方式】
[0013]以下的【具體實施方式】在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而并非旨在限制應(yīng)用和用途。如本文所用，詞語“示例性的”意味著“用作示例、例子或例證”。因此，在本文中描述成“示例性的”的任何實施方式不一定被解釋成優(yōu)于或勝于其它實施方式。本文所述的所有實施方式是為了使得本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用所公開的實施方式而并不限制由權(quán)利要求限定的本公開的范圍而提供的示例性實施方式。此外，決不旨在受到在前面的技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
、以下的【具體實施方式】或針對任何特定計算機系統(tǒng)而言所呈現(xiàn)的任何明示或暗示理論的約束。
[0014]在該文獻中，可使用諸如第一和第二等的關(guān)系術(shù)語來僅用于將一個實體或動作區(qū)別于另一實體或動作，而不一定要求或暗示這種實體或動作之間的任何實際的這種關(guān)系或順序。數(shù)字序號諸如“第一”、“第二”、“第三”等僅僅代表著多個的不同單個，而并不暗示著任何順序或序列，除非由權(quán)利要求的語言具體限定。
[0015]最后，為簡潔起見，涉及到計算機系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)(和系統(tǒng)的獨立操作組件)的其它功能方面的常規(guī)技術(shù)和組件可能不會在本文中詳細地描述。此外，在本文所包括的各幅附圖中所示的連接線旨在代表各個元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理耦接。應(yīng)當(dāng)指出的是，在本公開的實施方式中可存在許多替代性或附加的功能關(guān)系或物理連接。
[0016]現(xiàn)在參照圖1，示出根據(jù)一些實施方式的具有電傳操縱系統(tǒng)102的飛機100的實施例。盡管在本說明書中對飛機100進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，電傳操縱系統(tǒng)102可能是在其它飛行器、陸地運載工具、水上運載工具、空間運載工具或其它機械中使用的任何線控系統(tǒng)，而不脫離本公開的范圍。例如，線控系統(tǒng)102可在潛艇、直升機、飛艇、太空飛船、汽車或機械(例如用于控制起重機的臂)中使用。在一些實施方式中，電傳操縱系統(tǒng)102位于遠離飛機100的位置，諸如用于無人駕駛飛行器。示出飛機100以相對于水平面的俯仰角Θ飛行，如將由本領(lǐng)域內(nèi)的那些普通技術(shù)人員所理解的那樣。
[0017]現(xiàn)在參照圖2，示出根據(jù)一些實施方式的電傳操縱系統(tǒng)102的實施例。如本文所用，術(shù)語“電傳操縱”涵蓋所有的系統(tǒng)，在其中輸入設(shè)備可從由輸入設(shè)備所控制的機器或機器的部分機械地可操作地斷開連接。例如，如本文所用的電傳操縱涵蓋用于具體技術(shù)的術(shù)語，所述具體技術(shù)用于在輸入設(shè)備和電子控制器之間通信命令，諸如光傳操縱(fly-by-light)或無線操縱(fly-by wireless)。如本文所用，線控是涵蓋電傳操縱以及用于控制運載工具或除了飛行之外的機器的系統(tǒng)的術(shù)語。
[0018]在所提供的實施例中，電傳操縱系統(tǒng)102配置成控制飛機100的飛行控制面板，諸如升降舵106和水平安定面108。升降舵106調(diào)節(jié)飛機100的俯仰角Θ。水平安定面108是配平裝置，其減輕在當(dāng)前位置處維持升降舵106所需的一部分的力，如本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員可理解到的那樣。應(yīng)當(dāng)理解的是，電傳操縱系統(tǒng)102可使用替代性的升降舵和配平配置，而不脫離本公開的范圍。
[0019]電傳操縱系統(tǒng)102包括操縱器110、操縱器控制模塊112以及飛行控制計算機(FCC)114。在所提供的實施例中，電傳操縱系統(tǒng)102通過使用水平安定面配平致動器(HSTA) 116、遠程電子單元(REU) 118和液壓致動器120來控制升降舵106和水平安定面。應(yīng)當(dāng)理解的是，電傳操縱系統(tǒng)102可具有其它配置并且可與附加的或替代性的組件耦接，而不脫離本公開的范圍。
[0020]操縱器110是飛行員輸入設(shè)備，其與FCC114電通信以便操縱飛機100的控制面。在所提供的實施例中，操縱器110是主要控制輸入設(shè)備，其與操縱器控制模塊112和飛行控制計算機114配合，允許飛行員操縱升降舵106來調(diào)節(jié)飛機100的俯仰軸線，并且可能是控制柱、側(cè)桿或其它合適的設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解的是，可使用多個操縱器110以允許兩名飛行員或操作人員來單獨地或協(xié)力控制飛行器。主要控制涉及其輸入通常用來直接控制系統(tǒng)的控制。在飛機上的主要控制系統(tǒng)通常包括副翼、升降舵(或全動平尾)和方向舵。在機動車輛中，例如方向盤或操縱器、油門踏板和剎車踏板是主要控制輸入設(shè)備。
[0021]操縱器110包括配平控制130和操縱器桿132。配平控制130是輔助控制輸入設(shè)備，其配置成調(diào)節(jié)飛機100的配平狀態(tài)，并且可采取開關(guān)、旋鈕或者其它合適輸入設(shè)備的形式。例如，配平控制130可操縱水平安定面108，如可由本領(lǐng)域內(nèi)的那些普通技術(shù)人員所理解到的那樣。輔助控制涉及在直接控制系統(tǒng)時通常不使用其輸入的控制。在飛機中的輔助控制系統(tǒng)可包括襟翼、前緣設(shè)備、擾流板、配平系統(tǒng)和以提高飛機的性能特性或減輕飛行員過度控制力的其它系統(tǒng)。例如在機動車輛中的輔助控制可包括駐車制動器、巡航控制或類似的系統(tǒng)。操縱器桿132從操縱器110的手柄部分的底部延伸出來。
[0022]操縱器控制模塊112接納操縱器桿132并且耦接以便與FCC 114電通信。操縱器控制模塊112包括操縱器傳感器136和致動器138。操縱器傳感器136可能是任何傳感器，其能夠產(chǎn)生用于FCC 114的指示操縱器110位置的信號。例如，操縱器傳感器136可能是力傳感器，其檢測由飛行員施加到操縱器110上的力，如將在下面參照圖3進行描述的那樣。在一些實施方式中，操縱器傳感器136可直接測量操縱器桿132的偏轉(zhuǎn)。例如，圖2示出處于空位置下的操縱器110，此處操縱器桿132平行于零位的俯仰軸線139?？瘴恢檬窃谠撎幃?dāng)沒有由飛行員或致動器138將外力運用到操縱器110上時操縱器110靜止的位置。相反，零或中性力位置是在該處在缺乏由飛行員運用的力時在由致動器138施加力之后操縱器110靜止的位置。
[0023]致動器138將力運用到操縱器桿132以便將反饋提供給飛機100的飛行員，并將操縱器110朝向操縱器110的中性力位置推動。致動器138接收由FCC 114所產(chǎn)生的信號以便基于下述方法確定施加到操縱器桿132的力的量。致動器138可能是電動機或能夠?qū)⒘μ峁┑讲倏v器桿132的其它合適的設(shè)備。
[0024]將FCC 114耦接用于與操縱器控制模塊112、HSTA 116、REU 118以及飛機100的各種其它傳感器和組件電通信。FCC 114包括下面的圖3中所示的執(zhí)行下述方法的控制邏輯。FCC 114產(chǎn)生信號來命令致動器138、HSTA 116和REU 118以執(zhí)行各種操作。例如，當(dāng)飛行員偏轉(zhuǎn)操縱器110時，F(xiàn)CC 114基于由操縱器傳感器136所產(chǎn)生的信號來命令REU 118以便控制液壓致動器120并旋轉(zhuǎn)升降舵106。
[0025]現(xiàn)在參照圖3，示出根據(jù)一些實施方式的控制邏輯200。在所提供的實施方式中，控制邏輯200在FCC 114中實施。在一些實施方式中，由控制邏輯200執(zhí)行的各種操作可分成多個控制器或計算機，或可以是獨立的控制器?？刂七壿?00可包括軟件和硬件的任意組合。例如，控制邏輯200可包括專用集成電路(ASIC)，電子電路，實行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享的，專用的或成組的)和存儲器，組合邏輯電路和/或提供所述功能的其它合適組件。在一些實施方式中，控制邏輯200作為非臨時性計算機可讀介