專利名稱：負(fù)載優(yōu)化的冗余飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及航空器飛行操腿統(tǒng)，更加具體地，本發(fā)明涉及一種能夠 同時(shí)提供與活動(dòng)/活動(dòng)冗余結(jié)構(gòu)和活動(dòng)/備用冗余結(jié)構(gòu)相關(guān)的各種好處的航空器 飛《亍操纟M統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
航空器通常包括多個(gè)飛行操縱面，其被控制地定位時(shí)弓l導(dǎo)航空器從一個(gè)目
的i艇動(dòng)至U另一個(gè)目的地。航空器中包含的飛行操縱面的數(shù)量和類型可能不同， 但是典型地包括主飛行操縱面和輔助飛行操縱面。主飛行操縱面是那些用來控 制航空器在俯仰，偏航和滾轉(zhuǎn)軸線上的運(yùn)動(dòng)的操縱面，輔助飛行操縱面是那些 用來影響航空器的升力或阻力(或兩者都有)的操縱面。盡管某些航空器可能 包括附加操縱面，但^i飛行操縱面典型地包括一對(duì)升降舵，方向舵和一對(duì)副 翼，并且輔助飛行操縱面典型地包括多個(gè)襟翼，縫翼和阻流板。
航空器飛行操縱面的位置通常采用飛行操縱面執(zhí)行(ACTUATION)系統(tǒng) 皿行控制。飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)響應(yīng)來自于飛4亍機(jī)務(wù)人員或者航空器自動(dòng)駕 駛儀的定位命令，來移動(dòng)航空器飛行操縱面至,命令的位置。在多數(shù)情況下， 這種運(yùn)動(dòng)由與飛行操縱面相耦合的執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)。盡管不太可能，但仍假設(shè)飛行 操縱面執(zhí)行器發(fā)生卡阻，處于不可控的自由狀態(tài)，或者出現(xiàn)其它不能操作的情 況。于是， 一些飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)由與單個(gè)飛行操縱面相耦合的冗余執(zhí)行器 艦行。
在許多飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)中，執(zhí)行器由液壓驅(qū)動(dòng)。在這些系統(tǒng)中，航空 器通常包括兩個(gè)或三個(gè)冗余艦系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，這能保證損規(guī)夠得低(例 如，<10—9)。目前的目標(biāo)是^1> 系統(tǒng)冗余。滿足這個(gè)目標(biāo)的一種假設(shè)方式 是采用電驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器作為冗余執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器冗余。盡管這看起來是一 個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，但是它也存在某些缺陷，尤其是要同時(shí)移動(dòng)來控制復(fù)合面 時(shí)。更明確地，現(xiàn)在提出的復(fù)合面幾乎不能沉積熱量。結(jié)果，在同一面上耦合電和液壓驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器就存在困難。例如，使用電和液壓驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器可能導(dǎo) 致由熱量沉積造成的增加的重量，該熱量沉積在復(fù)合構(gòu)造上可能是需要的。這 在執(zhí)纟于活動(dòng)/活動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)是最明顯的，該結(jié)構(gòu)與例如活動(dòng)/備用結(jié)構(gòu)相比，通 常能提供減少的重量和加強(qiáng)的故障抑制能力。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要適合地執(zhí)行冗余航空器飛行操縱面執(zhí)行控帝啲系
統(tǒng)和方法，其不增加總的系統(tǒng)重量并_@7或者育,執(zhí)行復(fù)雜構(gòu)造并_§/或者其具有
足夠低的部〗襯員失率。本發(fā)明致力于這些需要的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，且僅M:鄉(xiāng)iJ，航空器飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)包括機(jī)電執(zhí) 行器組件，艦執(zhí)行器組件，ffi執(zhí)行器控制器，以及機(jī)電執(zhí)行離制器。機(jī) 電執(zhí)行器組件適于選擇性地被供給電流，并且基于所接收的電流來提供力。液 壓執(zhí)t亍器組〗牛適于選擇性地接收、液壓流體供應(yīng)，并且基于所接收的液壓流體來 提供力。液壓執(zhí)行器控制器適于接收健命令信號(hào)，并且配置成對(duì)ithit行響應(yīng) 來控制供給液壓執(zhí)行器組件的液壓流體供應(yīng)。機(jī)電執(zhí)行器控制器隨成對(duì)液壓 執(zhí)行器組件是否提供適當(dāng)量的力進(jìn)行判定，并且部分地基于該判定來控制提供 給機(jī)電控制器組件的電流以及由機(jī)電控制器組#$1供的力。
在另一示例性實(shí)施例中，航空器包括飛行操縱面，機(jī)電執(zhí)行器組件，液壓 執(zhí)行器組件，液壓執(zhí)行器控制器，以及機(jī)電執(zhí)行離制器。飛行操縱面被耦合 以接 自于一個(gè)或更多來源的力，并且配置成根據(jù)所接收的力來移動(dòng)。機(jī)電 執(zhí)行器組件適于選擇性地被供給電流，并且根據(jù)所接收的電流來提供第一力到 飛行操縱面。液壓執(zhí)行器組件適于選擇性地接收液壓流體供應(yīng)，并且基于所接 收的液壓流體來提供第二力到飛行操縱面。^ffi執(zhí)行器控制器適于接收位置命 令信號(hào)，并且隨艦itbii行響應(yīng)雜制供給艦執(zhí)行器組件的液壓流體供應(yīng)。
機(jī)電執(zhí)行器控制器配置成對(duì)ffi執(zhí)行器組〗m供的第二力是否^g當(dāng)量的力進(jìn) 行判定，并且部分地基于該判定來控制提供給機(jī)電控制器組件的電流以及由機(jī) 電控制器組#^供的第一力。
在進(jìn)一步的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，移動(dòng)飛行操縱面(其具有與之耦合的
^E執(zhí)行器組件和機(jī)電執(zhí)行器組件)的方法包括提供來自液壓執(zhí)行器組件的
力到飛行操縱面，以及提供來自機(jī)電執(zhí)行器組件的力到飛行操縱面。根據(jù)、Mffi執(zhí)行器組件是否能夠提供適當(dāng)量的力到飛行操縱面來做出判定。由機(jī)電執(zhí)行器
組件提供給飛行操縱面的力是部分地基于對(duì)mE執(zhí)行器組件是否能提供足夠的 力到飛行操縱面的判定^it行控制的。
通過接下來的詳細(xì)描述并結(jié)合以舉例方式闡述發(fā)明原理的附圖，優(yōu)選飛行 操縱面執(zhí)行系統(tǒng)及方法的其他從屬特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


本發(fā)明將在下文中結(jié)合附圖進(jìn)行描述，其中相同的數(shù)字代表相同的元件，
并且
圖1歸例性航空器的俯視圖，圖示了主和輔助飛行操縱面； 圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)的部 分的示意圖3是可在圖2所示系統(tǒng)中使用的單個(gè)航空器飛行操縱面的示例性執(zhí)行控 帝U器的功能塊亂
圖4是可用于執(zhí)行圖3中所示的控制器的示例性機(jī)電執(zhí)行雜制器的功能 塊圖；以及
圖5是可用于執(zhí)行圖4所示的示例性機(jī)電執(zhí)行鵬制器的示例性電流限制 確定功能的功能塊圖。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅^例性的，且并不是要對(duì)本發(fā)明或者應(yīng)用以 及本發(fā)明的4頓進(jìn)行限制。更進(jìn)一步，也并非要受前面背景技術(shù)中或者接下來 的詳細(xì)描述提至啲倒可理論柳蹄U。
首先參照?qǐng)Dl，示出了示例性航空器的透視圖。在圖解示出的實(shí)施例中，航 空器100包括第一和第二水平安定面101-1和101-2，垂直安定面103，以， 一和第二機(jī)翼105-1和105-2。升降舵102 ^g在每個(gè)^^平安定面101-1， 101-2 上，方向舵104設(shè)置在垂直安定面103上，以及副翼106設(shè)置在^h機(jī)翼105-1 ， 105-2上。另外，多個(gè)襟翼108，縫翼112和阻流板114 ，在*機(jī)翼105-1， 105-2上。升降舵102，方向舵104，和副翼106通常被稱為主飛行操縱面，襟 翼108，縫翼112，和阻流板114通常被稱為輔助飛行操縱面。主飛行操縱面102-106控制航空器關(guān)于航空器俯仰，偏航和滾轉(zhuǎn)軸線的運(yùn) 動(dòng)。更明確地，升降舵102用雜制航空器關(guān)于俯仰軸線的運(yùn)動(dòng)，方向舵104 用雜制航空器關(guān)于偏航軸線的運(yùn)動(dòng)，畐慎106控制航空器關(guān)于滾轉(zhuǎn)軸線的運(yùn) 動(dòng)。然而，值得注意的是，航空器關(guān)于偏航軸線的運(yùn)動(dòng)也能艦改鄉(xiāng)空器100 的相反側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)禾號(hào)來實(shí)現(xiàn)。另夕卜應(yīng)該意識(shí)到航空器100可以包括水平 安定面(未示出)。
輔助操縱面108-114影響航空器100的升力和阻力。例如，在航空器起飛和 降落操作時(shí)，當(dāng)增加的升力令人滿意時(shí)，襟翼108和縫翼112從縮回健移動(dòng) 至,出位置。在伸出位置時(shí)，襟翼108增力口升力和阻力，并且能4艦空器100 下降的更加急劇以達(dá)到給定的航空器速度，也能^ft空器100在,巨離內(nèi)完 成空降?？p翼U2，在伸出位置時(shí)，育鵬加升力，并腿常與襟翼108齢〈柳。 另一方面，阻流板114減小升力，并lil常在航空器降落操作中從縮回，移 動(dòng)至,出位置，此時(shí)其1細(xì)作空氣制動(dòng)器來輔助{數(shù)充空器100 。
飛行操縱面102-114 M飛行操縱面ft^亍系統(tǒng)200被移動(dòng)至U所命令的健， 圖2示出該系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。經(jīng)由飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200將飛行操縱面 102-114移動(dòng)至,命令的位置，圖2示出該系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。在圖示實(shí)施例 中，飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200包括包含升降舵執(zhí)行器組件202，方向舵執(zhí)行器組 件204和副翼執(zhí)行器組件204的多個(gè)主飛行操縱面執(zhí)行器組件，以及多個(gè)執(zhí)行 雛制器208。
—步說明之前，值得注意的是飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200還包括多個(gè)輔 助操縱面執(zhí)行器組件，例如襟翼執(zhí)4亍器組件，縫翼執(zhí)行器組件和阻流板執(zhí)行器 組件。然而，輔助飛行操縱面108-114和相^l行器組件的操作&^、要充分描述 和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，為了說明清楚，簡(jiǎn)便，以及闡述簡(jiǎn)便，輔助飛行操縱面 和執(zhí)行器組件在圖2中沒有圖示，而皿這些裝置也不會(huì)進(jìn)一步描述。
現(xiàn)在回至U說明書中，應(yīng)該意識(shí)到飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200可fflil翻各種 M和類型的主飛行操縱面執(zhí)行器組件202-206 1行。另外，針主飛行操縱 面102-106的主飛行操縱面執(zhí)行器組件202-206的數(shù)量和鄉(xiāng)可以不同。然而， 在圖示的實(shí)施例中，飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200 !Ml行，以便兩個(gè)主飛行操縱面 執(zhí)行器組件202-206被耦合到m^主飛行操縱面102-106，其中執(zhí)行器組件之一 是艦執(zhí)行器組件202(H), 204(H)， 206(H)，且其他執(zhí)行器組件是機(jī)電執(zhí)行器組件202(E), 204(E), 206(E)。應(yīng)該意識(shí)到，主飛行操縱面執(zhí)行器組件202-206 的數(shù)量和類型僅僅是特定實(shí)施例的示例，并且也可以采用其他數(shù)量和類型的執(zhí) 行器組件202-206。鈔卜還應(yīng)意識(shí)到，每對(duì)液壓202(H)-206(H)和機(jī)電執(zhí)行器組 件202(E)-206(E)的布置是與齡主飛行操縱面102-106相耦合的，可以不同。 然而，優(yōu)選地，每對(duì)可配置成如申請(qǐng)序列號(hào)11/192,625，名稱為
Flight Control Surface Actuation System with Redundantly Configured and Lockable Actuator Assemblies: (帶有冗余配置的且可鎖定的執(zhí)行器組件的飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng))"公開的，或
者 申 請(qǐng) 序 列 號(hào) 11/193,059 ， 名 稱 為
"Flight Control Surface Actuation System w池Redundantly Configured Actuator Assemblies,(帶有
冗余配置的執(zhí)行器組件的飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng))"公開的，這兩篇申請(qǐng)都是2005 年7月28日申請(qǐng)的，且都被轉(zhuǎn)讓給當(dāng)前申請(qǐng)的受讓人。
飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200也可用各種數(shù)量的執(zhí)行離制器208 1行。然 而，飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200 這樣地執(zhí)行，以便針主飛行操縱面執(zhí)行器 組件204-208由至少一個(gè)執(zhí)行鵬制器208控制。從而，至少在圖示的實(shí)施例中， 飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)200包括十個(gè)執(zhí)行器控制器208?？刂埔簤簣?zhí)行器組件 202(H), 204(H)， 206(H)之一的^^執(zhí)行器控制器像ffi執(zhí)行，制器208(H) 夷P樣執(zhí)行，并且控制機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)， 204(E)， 206(E)之一的齡執(zhí)行器 控制器像機(jī)電執(zhí)行器控制器208(E)那樣執(zhí)行。應(yīng)該意識(shí)到，盡管執(zhí)行器控制器 208圖示為布置在遠(yuǎn)離相關(guān)的執(zhí)行器組件202-206處，但是一些或者所有的執(zhí)行 ，制器208仍可以與相關(guān)的執(zhí)行器組件202-206并列布置或與相關(guān)的執(zhí)行器組 件202-206集成。
不能具體的執(zhí)行方式如何，在普通系統(tǒng)200的操作過程中， ^執(zhí)行器 控制器208都雌隨鵬活動(dòng)模式下進(jìn)行操作。從而，^^執(zhí)行離制器208 配置成接收來自于一個(gè)或更多未示出的外部系統(tǒng)的飛行操縱面位置命令，例如 來自于飛行控制計(jì)穀幾或者導(dǎo)航控制。齡執(zhí)行離制器208響應(yīng)于飛行操縱 面位置命令，適當(dāng)?shù)乜刂婆c它相關(guān)的飛行操縱面執(zhí)行器組件202-206，來提供力 到與它相關(guān)的飛行操縱面102-106，從而移動(dòng)相關(guān)的飛行操縱面102-106至斷命 令的^體。盡管在正常操作斑呈中，^h執(zhí)行離制器208鵬赫模式下進(jìn) 行操作，然而執(zhí)4亍，制器208進(jìn)一步配置成這樣的，以便在相對(duì)較低的負(fù)載^f牛時(shí)，艦執(zhí)行器組件202問，204(H)， 206(H)和機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)， 204(E)， 206(E)都^f共力到主飛^亍操縱面102-106。 ttiMk，在這些相對(duì)較低的
負(fù)載斜牛下，從齡執(zhí)行器組件202-206(H3)提供的力是相等的，或者基本相等。 然而，如果執(zhí)行器組件202-206上的負(fù)載^i預(yù)定量，夷I3么由液壓執(zhí)行器組件 202(H)， 204(H)， 206(H)劍共的力將增大，并且將力的大多數(shù)提供給主飛行操縱 面102-106。此外，如果、^E執(zhí)行器組件202(H), 204(H)， 206(H)的一個(gè)或多個(gè) 不起作用或者另夕卜不能提供適當(dāng)量的力至'J與它相關(guān)的飛行操縱面102-106，那么 由相關(guān)的機(jī)電執(zhí)行器組件202(E), 204(E)， 206(E)提供的力將增加。應(yīng)該意識(shí)到， 執(zhí)行離制器208可被不同地隨來執(zhí)fi^個(gè)功能。然而，現(xiàn)在參照?qǐng)D3和4， 將描述特定的 12 。
首先參看圖3，圖示了與單個(gè)主飛行操縱面306相關(guān)的執(zhí)行器組件302和執(zhí) 行離制器304的功能塊圖。如上面所述的，執(zhí)行器組件302包括艦執(zhí)行器 組件302(H)和機(jī)電執(zhí)行器組件302(E),它們與同一個(gè)主飛行操縱面306相耦合。 ffi執(zhí)行器組件302(H)可采用各種鄉(xiāng)的ffi執(zhí)行器組件中的任一個(gè)來執(zhí)行。 在圖示的實(shí)施例中，艦執(zhí)行器組件302(H)包括伺服控制閥308和執(zhí)行器312。 伺月鵬帝鵬308在圖示的實(shí)施例中作為電動(dòng)ffi伺服閥(EHSV)來執(zhí)行，且配 置鵬受至隨當(dāng)、鵬時(shí)控制流A^卩流出執(zhí)行器312的加壓、鵬流體的供應(yīng)。依 賴于EHSV308的位置并響應(yīng)于加壓液壓流體的執(zhí)行器312，或者朝伸出方向314 移動(dòng)，或者朝縮回方向316移動(dòng)，從而提供力到飛行操縱面306。應(yīng)該意識(shí)到， 液壓執(zhí)行器組件302(H)另外可以作為不包括伺服閥的電動(dòng)液壓執(zhí)行器組件 (EHA)鄉(xiāng)行。
機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)采用各種類型的機(jī)電執(zhí)行器組件中的任一個(gè)來執(zhí) 行。在圖示的實(shí)施例中，機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)包括電機(jī)318和執(zhí)行器322。電 機(jī)318， itit不帶電刷的直流電機(jī)，隨成在穀lJ適當(dāng)、M時(shí)旋轉(zhuǎn)^lf共旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)力到執(zhí)行器322。
于電機(jī)318的旋轉(zhuǎn)方向并響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的執(zhí)行器， 或者朝伸出方向314移動(dòng)，或者朝縮回方向316移動(dòng)，從而也Jlf共力到操縱面 306。應(yīng)該意識(shí)至依其他實(shí)施例中，執(zhí)行器322可以能作為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器鄉(xiāng)行，
從而ses皿第一方向或者在第二方向旋轉(zhuǎn)。
說的執(zhí)行離制器304包括液壓執(zhí)行器控制fl(HCU)304(H)和機(jī)電執(zhí)行 離制^(EMCU)304(E)。 HCU和EMCU304(H),304(E)都接收同樣的健命令(POScMD)。響應(yīng)于^S命令，HCU 304(H)對(duì)EHSV308進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶?lì)，以便 EHSV308以這樣的方式弓跑加壓液壓流#^腐口流出執(zhí)行器312，艮卩，使它沿 正確的方向朝所命令的健移動(dòng)。 一個(gè)或多個(gè)艦執(zhí)行器組W專麟324奉給 到液壓執(zhí)行器組件302(H)，并且提供代表一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的反饋信號(hào)到 HCU304(H)。應(yīng)該意識(shí)到，由艦執(zhí)行器組併?？?24掛共的反饋信號(hào)可能 不同，并且可能包括，例如，液壓執(zhí)行m置和/或速度。另外還應(yīng)意識(shí)到傳感 器324也可替代地耦合至湘關(guān)的操縱面上。
類似地，響應(yīng)于位置命令，EMCU304(E)對(duì)電機(jī)318進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶?lì)，以便 電機(jī)318以這樣的方向旋轉(zhuǎn)，該方向使得執(zhí)行器322沿正確的方向朝所命令的 位置移動(dòng)。 一個(gè)或多個(gè)機(jī)電執(zhí)行器組件傳感器326耦合到機(jī)電執(zhí)行器組件 302(E)，并且提《斜樣一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)到EMCU304(E)。 像提供到HMU304(H)的反饋信號(hào)那樣，從機(jī)電執(zhí)行器組##繊326提供的反 饋信號(hào)也可能不同，并且可能包括，例如，機(jī)電執(zhí)行激立置和/^M和/或電機(jī) 電流。另外還應(yīng)意識(shí)到，傳感器326也可替代為耦合至湘關(guān)的操縱面上。
EMCU304(E)，除了對(duì)電機(jī)318進(jìn)行適當(dāng)她鵬使其以正確的方向旋轉(zhuǎn)外， 也能判定液壓執(zhí)行器組件302(H)，或者靠它自己或者,地與機(jī)電執(zhí)行器組件 302(H)結(jié)合，是否提供適當(dāng)量的力給飛行操縱面306。部分地基于這個(gè)判定， EMCU304(E)控制供給到電機(jī)318的電流，以及由機(jī)電執(zhí)行器組件302向提供給 飛行操縱面306的力。如前面所述的，在這種方式中，g執(zhí)行器組件302(H) 和機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)通常提供相同量的力給飛行操縱面306。然而，如果在 執(zhí)行器組件302(H),302(E)上的復(fù)合負(fù)載超過預(yù)定量，那么由液壓執(zhí)行器組件 302(H)提供的力將增加。財(cái)卜，如果艦執(zhí)行器組件302(H)在倒可時(shí)候不起作 用或者另夕卜不能提供適當(dāng)量的力時(shí)，那么由機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)掛共的力將 增加，這樣不管是機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)自己，還是與、艦執(zhí)行器組件302(H) 一起，都將提供適當(dāng)量的力。應(yīng)該意識(shí)到，在正織作期間，機(jī)電執(zhí)行器組件 302(E)，至少被供給足夠大小的電流來保證機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)在預(yù)定》驢之 上以保持暖機(jī)。財(cái)卜，在正常系統(tǒng)操作期間，供給到機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)的 電流 為足夠好 執(zhí)行器組件302(H)^f共一定輔助的M，從而將MS執(zhí) 行器組件302(H)的疲勞尺寸最小化。另外還應(yīng)該意識(shí)到，EMCU304(E)可M2g 成許多種類中的任一種，采用許多控帝鵬律和技術(shù)中的任一種，Wlfi^個(gè)功能。然而，在圖4中以功能塊圖的形式圖示了特定的EMCU304(E)配置，下面 將參照其進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
至少在圖示實(shí)施例中EMCU304(E)包括，誤差確定功能402，速度命令確 定功能404，鵬控制回路406，電流控制回路408，以及電流限制確定功能410。 位置誤差確定功能402接收位置命令信號(hào)(POScMD)和位置傳感器信號(hào) (POSsENsoR)。位置傳 1信號(hào)由包含上述機(jī)電執(zhí)行器組#{專 326之一的位 置傳,提供，并且{ 機(jī)電執(zhí)行器組件的位置。位置傳感器，可^ffl各種合 適類型的傳感器中的任一種來實(shí)現(xiàn)，其配置成可以感應(yīng)機(jī)電執(zhí)行器組件的位置 以及至少向位置誤差確定功能402衝ma傳^l信號(hào)(POSsENsoR)。應(yīng)該意識(shí) 至U，除了或者代替機(jī)電執(zhí)行，置傳 之外，^S傳感器信號(hào)還可由一個(gè)或 更多其它位置傳^l來提供。例如，也可以采用隨鵬應(yīng)飛行操縱面306位 置的健傳離。
不管位置傳感器信號(hào)的特定類型和來源，響應(yīng)于^S命令信號(hào)和位置傳感 器信號(hào)，位置誤差確定功能402確定位置誤差并向il度^"令確定功能404和電 流限制確定功能410提{^[ 它的位置誤差信號(hào)(POSerror)。至少在圖示的實(shí) 施例中，與機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)相關(guān)的位置誤差被用作確定MJ1執(zhí)行器組件 302(H)是否向飛行操縱面306提供適當(dāng)量的力。更明確地，如果、ffi執(zhí)行器組 件302(H)提供適當(dāng)量的力，男卩么健誤差相對(duì)來說較小。相忠也，如果艦執(zhí) 行器組件302(H)不提供適當(dāng)量的力，夷I3么健誤差將增大。如下翻每進(jìn)一步詳 細(xì)描述的，如果位置體達(dá)到預(yù)定大小，那么供給到機(jī)電執(zhí)行器組件電機(jī)318 的電流大小將增加。應(yīng)該意識(shí)到，位置誤差確定功能402可以采用適用于執(zhí)行 此功能的各種配置中的任一種*#1行。
如上面所述，位置誤差信號(hào)(POSerror)被提供纟^g度^^令確定功能404。 響應(yīng)于位置誤差信號(hào)，速度^^令確定功能404產(chǎn)生并且提供^^所^^令的機(jī)電 執(zhí)行器組件移動(dòng)速度的速度命令信號(hào)(NcMD)。速度命令確定功能404可采用執(zhí) 行此功能的各種隨中的任一種來實(shí)現(xiàn)。不管^g命令確定功能404以任何特
定方式執(zhí)4亍所述功能，它產(chǎn)生的速度命令信號(hào)(NcMD)都被^f共鄉(xiāng)^M控制回
路406。
速度控制回路406接收來自于速度命令確定功能404的速度命令信號(hào) (Nov ),速度傳^l信號(hào)(NSENSOR)，和電流限制信號(hào)(Ium)。鵬傳li^信號(hào)由包含上述的機(jī)電執(zhí)行器組m專感器326之一的速度傳S^f共，并且其f^ 機(jī)電執(zhí)行器組件的移動(dòng)速度(線性的或者旋轉(zhuǎn)的， 于執(zhí)行器322的類型)。 速度傳感器可以采用各種合適類型的傳感器中的任一種來實(shí)現(xiàn)，其配置成感應(yīng) 機(jī)電執(zhí)行器組件的移動(dòng)速度并且向速度控制回路406提供該速度傳感器信號(hào) (NsENSOH)。應(yīng)該意識(shí)到，除了或者代替機(jī)電執(zhí)行器速度傳自之外，速度傳感 器信號(hào)還可以由一個(gè)，多其它速度傳感器提供，或者它可以由位置傳感器信 號(hào)(POS廳r)推得。
不管速度傳感器信號(hào)的具體，和來源，響應(yīng)于iE^命令信號(hào)(NcMD)和
^^f專感器信號(hào)(N薩QR)，鵬控制回路406確定鵬誤差并向電流命令確定 功能412提#|^表確定的速度誤差的 誤差信號(hào)(NerrOR)。如圖4進(jìn)一步所 示的，電流命令確定功能412，至少在圖示的實(shí)施例中，在速度控制回路406 中被執(zhí)行。電流^^令確定功能412SBS成確定和提供電流^^令i言號(hào)(Icmd)，該 電流命令信號(hào)(Icmd) ^^供給到機(jī)電執(zhí)行器組件電機(jī)318的電流。更明確地， 電流命令確定功能412執(zhí)行電流大小限制的電流命令一皿誤差功能414，電流 大小限制粒在由電流限帝鵬定功能410提供的電流限制信號(hào)(Ium)的基礎(chǔ)上。 電流限制確定功能410下面將進(jìn)一步詳細(xì)介紹。不管怎樣，可以看到電流命令 信號(hào)(Icmd)被提供給電流控制回路408。
電流控制回路408被耦合以接收電流命令信號(hào)(Icmd)和執(zhí)行器電流傳感器
信號(hào)(ISENSOR)，該執(zhí)行器電流傳 1信號(hào)(^SENSOR)代表提供給機(jī)電執(zhí)行器組
件302(E)的電流。電流傳鵷信號(hào)由包含上述機(jī)電執(zhí)行器組條感器326之一 的一個(gè)或多個(gè)電流傳S^^f共，并且其代表提供給機(jī)電執(zhí)行器組件的電流。電 流傳繊，可以采用各種合適類型的傳感器中的任一種來實(shí)現(xiàn)，其配置成感應(yīng) 供給到機(jī)電執(zhí)行器組件的電流并膽少向電流控制回路408提供電流傳^l信
號(hào)(IsENSOR)。
不管電流傳 1信號(hào)的特定類型和來源，響應(yīng)于電流命令信號(hào)(IcMD)和電 流傳 1信號(hào)(Isensor)，電流控制回路408用電壓(V)或者導(dǎo)致向機(jī)電執(zhí)行
器組件302(E)提供所命令的電流(Icmd)的占空因數(shù)(DUTY CYCLE)來鵬 機(jī)電執(zhí)行器組件。應(yīng)該意識(shí)到，電流控制回路408可以采用各禾中己知的電流控 制配置中的任一種來執(zhí)fiH亥功能。然而，在圖示的實(shí)施例中，電流控制回路408
對(duì)電流命令信號(hào)(IcMD)和電流傳感器信號(hào)(IsENSOR)進(jìn)行比S^作出判定，然后提f射戈表電流誤差的信號(hào)。電流誤難號(hào)被樹共給電壓-電流體功能，該功
育彌定了對(duì)機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)進(jìn)行W]的電壓(V)或占空因數(shù)， 使得所命令的電流被提供到其上。
如前面所述的，電流限制確定功能410接收來自于位置誤差確定功能402 的位置誤差信號(hào)(POSmror)并且，做出響應(yīng)來衛(wèi)共電流限偉瞻號(hào)(Ium)會(huì)織 度控制回路406中的電流命令確定功能412。如上面所述，由電流命令確定功能 412提供的電流命令信號(hào)(Icmd)被限制在由電流限制信號(hào)(Ium)標(biāo)的電流-大小內(nèi)。電流限制確定功能410可配置成各種方式中的任一種，采用各種技術(shù) 中的任一種，來實(shí)現(xiàn)它的功能。然而，在特定配置中，電流限制確定功能執(zhí)行 電流限制-隨誤差功能502，該功能在圖5中標(biāo)的更清晰，參考圖5下面將 對(duì)其進(jìn)行描述。
電流限制-位置誤差功能502根據(jù)位置誤差信號(hào)(POSerror)建立電流限制 信號(hào)(Ium)。更明確地，電流限制-位置誤差功能502接收健體和體誤差 的符號(hào)(例如，正號(hào)或負(fù)號(hào))并且，基于這些繊來確定穩(wěn)態(tài)電流限律値(IUM戰(zhàn))， 該值代表供給機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)的最大穩(wěn)態(tài)電流大小。穩(wěn)態(tài)電流限制值 (tiM戰(zhàn))雌掛共纟^I率限制器504，速率限制器504限制了穩(wěn)態(tài)電流限制值 (IuM戰(zhàn))改變的速率。速率限制器504的輸出是電流限制信號(hào)(Ilim)，該電流限 制信號(hào)(I固)被提供會(huì)^I度控制回路406中的電流命令確定功能412。根據(jù)圖 5所示的實(shí)施例，當(dāng)確定的位置誤差是零或者低于第一預(yù)定誤差大小506時(shí)，穩(wěn) 態(tài)電流限制值(lLiM說)是相對(duì)較小的，預(yù)定的低負(fù)載電流大小508。如前面所 述的，這個(gè)大小足以維持機(jī)電執(zhí)行器組件302(E)處于預(yù)定》鵬之上，并且給液 壓執(zhí)行器組件302(H)掛共一些輔助。然而，如果位置誤差lia^個(gè)預(yù)定體大 小506時(shí)，穩(wěn)態(tài)電流限制值(IuM戰(zhàn))會(huì)增加。在圖示的實(shí)施例中，穩(wěn)態(tài)電流限 制值(tM觀)隨位置誤差而增加，至少直到位置誤差達(dá)到第二預(yù)定位置誤差512。 在第二預(yù)定位置體512處，超lj最大穩(wěn)態(tài)電流限制(Ilim搭max)。這樣，當(dāng)所 有位置誤差大小超過第二預(yù)定位置誤差512時(shí)提供最大穩(wěn)態(tài)電流限制
這里描述的系統(tǒng)濯同時(shí)提供活動(dòng)/活動(dòng)結(jié)構(gòu)和活動(dòng)/備用結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。尤其
在普通系統(tǒng)100操作過程中，機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)提供最小的力到相 關(guān)的飛行操縱面102-106。如果相關(guān)負(fù)載相對(duì)較小，那么機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)和艦執(zhí)行器組件202(H)-206(H)提供大致相同的力給飛行操縱面 102-106。但是在正常斜牛下，機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)處于飽和狀態(tài)，并 且實(shí)質(zhì)上，.由相關(guān)的液壓執(zhí)行器組件202(H)-206(H)拖動(dòng)。這樣，機(jī)電執(zhí)行器組 件202(E)-206(E)以這樣的方式被控制，即類似^j/備用結(jié)構(gòu)，直到另外需要。 更明確地，當(dāng)機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)和相關(guān)的液壓執(zhí)行器組件 202(H)-208(H)追蹤時(shí)，機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)允許相關(guān)的ffi執(zhí)行器組 件202(H)-206(H)提供大多數(shù)的力/扭矩給相關(guān)的飛行操縱面102-106。然而，如 顆于特定的機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-206(E)來說，所命令的健和實(shí)際(或者 感應(yīng))位置的偏差變得太大，意歸相關(guān)的艦執(zhí)行器組件202(H)-206(H)沒有 提供適當(dāng)量的力給飛行操縱面102-106，那么提供給機(jī)電執(zhí)行器組件 202(E)-206(E)的電流將增加。這樣，由機(jī)電執(zhí)行器組件202(E)-208(E)提供給相 關(guān)飛行操縱面102-106的力至少部分是基于對(duì)相關(guān)液壓執(zhí)行器組件 202(H)-206(H)是否能提供適當(dāng)量的力給相關(guān)飛行操縱面102-106的判定^iS行 控制。
盡管在前面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中介紹了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，還應(yīng)該 意識(shí)至瞎在大量的變型。還應(yīng)該意識(shí)到示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例只是 舉例，并不是要以樹可方式限制本發(fā)明的范圍，應(yīng)用或配置。相反，前面的詳 細(xì)描述為本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種方便的指示。應(yīng) 該知道，在不背離所附權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明范圍的前提下，可以對(duì)示例性 實(shí)施例中所描述元件的功能和布置進(jìn)行各種各樣的改變。
權(quán)利要求
1.一種航空器(100)飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)(200)，包括機(jī)電執(zhí)行器組件(202E)，適于選擇性地被供給電流并且基于所接收的電流來提供力；液壓執(zhí)行器組件(202H)，適于選擇性地接收液壓流體供應(yīng)并且基于所接收的液壓流體來提供力；液壓執(zhí)行器控制器(208H)，適于接收位置命令信號(hào)并且對(duì)此做出響應(yīng)以可操作地控制提供給液壓執(zhí)行器組件(202H)的液壓流體供應(yīng)；以及機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)，可操作地判定液壓執(zhí)行器組件(202H)是否能提供適當(dāng)量的力，并且部分地基于該判定來控制提供給機(jī)電執(zhí)行器組件(202E)的電流以及由機(jī)電執(zhí)行器組件提供的力。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中.-機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)適于接收位置命令信號(hào)和至少^f樣機(jī)電執(zhí)行器 組件(202E)健的健傳 |信號(hào)；并且機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)響應(yīng)于位置命令信號(hào)和位置傳 |信號(hào)，以可 操作iMffi執(zhí)行器組件(202H)是否能提供適當(dāng)量的力做出判定。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)響應(yīng)于位置命令信號(hào)和位置傳^^信號(hào)，以進(jìn) 一步可操作地確定健聽；并且機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)部分地基于確定的位置誤差5WM壓執(zhí)行器組 件(202H)是否能提供適當(dāng)量的力做出判定。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行離制器(208)包括 ^S誤差確定功能(402)，皿誤差確定功能(402)適于接收(i)位置命令信號(hào)和(ii)至少^^機(jī)電執(zhí)行器組件(202E) ^S的位置傳^I信號(hào)，并且 響應(yīng)于位置命令信號(hào)和位置傳^l信號(hào)，從而可操作地(i)確定位置誤差及(ii) 提f斜戈表它的位置誤差信號(hào)，確定的健體^樣了艦執(zhí)行器組件(202H) 是否能提供適當(dāng)量的力；并且電流限制確定功能(410)，電流限制確定功能(410)被耦合以接收位置誤 差信號(hào)，并且對(duì)此做出響應(yīng)以可操作地確定電流限制值，電流限制值代表了可以Jlf共給機(jī)電執(zhí)4亍器組件(202)的電流的最大大小。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中電流限制確定功能(410)進(jìn)一步可操作地提f射"W確定的電流限制值的電 流限制信號(hào)；并且機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)進(jìn)一步包含電流命令確定功能(412)，電流命 令確定功能(412)被耦合以接收電流限制信號(hào)，并且部分iik^于此來可操作地 提f斜該提供給機(jī)電控制器組件(202E)的所命令的電流的電流命令信號(hào)。
6. 如^l利要求5所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)進(jìn)一步包含電流控制回路(408)，電流控制回 路(408 )被耦合以接收(i)電流命令信號(hào)和(iiM樣供給機(jī)電執(zhí)行器組件(202E) 的執(zhí)行器(312)電流傳li^l信號(hào)，并且響應(yīng)于電流命令信號(hào)和執(zhí)4亍器(312) 電流傳^l信號(hào)以可操作地用電壓或者導(dǎo)致向機(jī)電執(zhí)行器組件(202E)提供所 命令的電流的占空因數(shù)來mi)機(jī)電執(zhí)行器組件(202E)。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行，制器(208E)進(jìn)一步包括包含電流命令確定功能(412)的速 度控制回路(406)，該鵬控制回路(406)被耦合以接收代表所命令的執(zhí)行器 (312)組件移動(dòng)速度的皿命令信號(hào)和，傳S^信號(hào)，并且響應(yīng)于此來(i) 確定皿誤差和(ii)提f射戈表確定的皿誤差的速度誤差信號(hào)；并且電流命令確定功能(412)進(jìn)一步被耦合以接l!M^^信號(hào)并基于電流限 制信號(hào)和驗(yàn)誤難號(hào)，來可操作地樹共電流命令信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行器控制器(208E)進(jìn)一步包括速度命令確定功能(404)，該^M^^令確定功能(404)被耦合以接收^a誤^t號(hào)并皿itkia行響應(yīng)以可操作地提供鵬命令信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中艦執(zhí)行器控制器(208H)對(duì)位置命令信號(hào)做出響應(yīng)賺供閥控制信號(hào)；并且、ffi執(zhí)行器組件(202H)包括伺服控制閥(308)，該伺服控帝胸被耦合以 接收閥控制信號(hào)并皿此做出響應(yīng)以可操作地控制液壓流體供應(yīng)的接收。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中機(jī)電執(zhí)行器組件(202E)包括電機(jī)(318)，適于選擇性地被供給電流并且根據(jù)收到的電流來提供旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)力；以及執(zhí)行器(312)，被耦合以從電機(jī)(318)接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力并皿此做出響應(yīng) 來提供力。
全文摘要
本發(fā)明涉及負(fù)載優(yōu)化的冗余飛行操縱面執(zhí)行系統(tǒng)及方法。航空器飛行面操縱系統(tǒng)和方法同時(shí)提供活動(dòng)/活動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和活動(dòng)/備用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)優(yōu)選采用耦合到同一飛行操縱面的液壓執(zhí)行器組件和機(jī)電執(zhí)行器組件來執(zhí)行。在正常系統(tǒng)操作時(shí)，機(jī)電執(zhí)行器組件被激勵(lì)以提供相對(duì)最小的力到相關(guān)的飛行操縱面。實(shí)質(zhì)上，機(jī)電執(zhí)行器，盡管被激勵(lì)，但仍有可能由相關(guān)的液壓執(zhí)行器組件拖動(dòng)，直到需要時(shí)。從而，機(jī)電執(zhí)行器組件以這樣的方式被控制，即非常類似活動(dòng)/備用結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B64C13/00GK101301929SQ200810095128
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者A·約翰遜, C·漢倫, J·杰克遜, L·J·楊特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司