起落架力和力矩分配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在飞行器的起落架的受操纵的车架之间分配力和力矩需求的系统。
【背景技术】
[0002]典型的飞行器具有包括多个装有轮的起落架组件的起落架，当飞行器在地面上时，起落架支撑飞行器。起落架组件用于在诸如着陆、滑行、起飞的地面机动期间控制飞行器的移动。典型的大型喷气动力飞行器包括朝向机身前面布置的可转向前起落架(NLG)组件以及位于NLG组件后面并关于飞行器纵向轴横向地分布的多个主起落架(MLG)组件(还被称为车架)。每个MLG组件通常包括可操作以提供制动力和/或驱动力的一个或更多个致动器以分别地减速和/或加速该MLG组件的轮。
[0003]例如，通过控制座舱发出的控制命令确定在地面滑行机动期间在地面上的这样的飞行器的移动。为了实现这些控制命令，起落架需要达到特定的纵向力要求和偏航力矩要求。本发明涉及确定待施加到每个MLG组件的驱动或制动力以便达到那些要求。
【发明内容】
[0004]本发明的第一方面提供一种飞行器的起落架力和力矩分配器系统，所述飞行器具有在前后方向上对准的纵向轴，垂直于所述纵向轴的垂直轴以及包括关于所述纵向轴对称地布置的车架对的起落架组件，每个车架具有布置成制动和/或驱动一个或更多个轮的致动器，所述力分配系统包括:
[0005]分配模块，所述分配模块被布置成:接收包括与沿所述起落架组件的所述纵向轴的期望制动或驱动力对应的纵向力输入要求、和与关于所述起落架组件的所述垂直轴的期望力矩对应的力矩输入要求的输入要求；并且被布置成使用所接收的输入要求来计算输出命令，所述输出命令针对每个车架包括与要施加到所述车架的沿所述纵向轴的制动或驱动力对应的纵向力输出命令以实现所述纵向力输入要求，和与要施加到所述车架的沿所述纵向轴的制动或驱动力对应的力矩输出命令以实现所述力矩输入要求；以及
[0006]基于误差的反馈回路模块，被布置成:计算所述输出命令和所述输入要求之间的误差；使用计算出的误差来计算修正的纵向力要求和修正的力矩要求；并向所述分配模块输出所述修正的纵向力输入要求和修正的力矩输入要求，以分别作为所述输入要求的纵向力输入要求和力矩输入要求被接收。
[0007]这样，通过在每个车架处计算和施加特定的制动或驱动力，系统能够直接实现总体起落架纵向力和偏航力矩要求。基于误差的反馈回路模块确保在车架处的制动或驱动力一起正确地实现纵向力和偏航力矩要求。
[0008]在优选实施例中，基于误差的反馈回路模块包括第一闭环反馈回路和第二闭环反馈回路；所述第一闭环反馈回路被布置成计算多个纵向力输出命令之和与所述纵向力输入要求之间的第一误差，并且所述第二闭环反馈回路被布置成计算多个力矩输出命令之和与力矩输入要求之间的第二误差，并且所述基于误差的反馈回路模块被布置成使用所述第一误差来计算所述修正的力输入要求并使用所述第二误差来计算所述修正的力矩输入要求。
[0009]优选地，分配模块被布置成计算所述输出命令、使得针对所述车架对中每个的纵向力输出命令相同。这样的对称分配确保纵向力输出命令的施加不会导致结果偏航力矩被施加到飞行器。
[0010]优选地，分配模块被布置成计算所述输出命令、使得针对所述车架对中一个的力矩输出命令与针对所述车架对中另一个的力矩输出命令大小相等但是方向相反。这样的反对称分配确保力矩输出命令的施加不会导致结果纵向力被施加到飞行器。这样，纵向力输出命令和力矩输出命令完全去耦合。
[0011 ] 分配模块可以被布置成通过以多个分配参数乘以所接收的输入命令来计算所述输出命令，每个分配参数与所述车架对中一个的致动器的特性相对应。这样，当计算输出命令时可以考虑诸如致动器的类型，或者在致动器之一的性能出现损失或故障这样的因素。可以根据操作场景、系统布局、结构限制、致动器类型、致动器适应度以及致动器可用性中的一个或更多个来在运行时调整所述分配参数。
[0012]基于误差的反馈回路模块可以被布置成向所述第一误差施加第一控制增益以计算所述修正的力输入要求，并且向所述第二误差施加第二控制增益以计算所述修正的力矩输入要求。这样，可以控制第一控制增益和第二控制增益的相对值以便控制修正的力输入要求和修正的力矩输入要求的相对值。
[0013]可以根据操作场景、系统布局、结构限制、致动器类型、致动器适应度以及致动器可用性中的一个或更多个在运行时调整控制增益，以便可以在计算修正的力输入要求和修正的力矩输入要求时考虑这样的因素。
[0014]优选地，可以在运行时调整所述第一和第二控制增益以优先处理所述纵向力输入要求或者所述力矩输入要求。也就是说，为了适应不可能实现纵向力输入要求和力矩输入要求两者的场景，可以设定第一和第二控制增益使得以牺牲纵向力输入要求为代价实现力矩输入要求，反之亦然。
[0015]替选地，系统可以包括优先级饱和模块，所述优先级饱和模块被布置成:接收所述纵向力输入要求和力矩输入要求；根据一个或更多个运行时调整的优先级饱和值限制所述纵向力输入要求或者所述力矩输入要求；以及向所述分配模块输出所述纵向力输入要求和力矩输入要求。可以根据操作场景、系统布局、结构限制、致动器类型、致动器适应度以及致动器可用性中的一个或更多个调节优先级饱和值。
[0016]系统可以包括动态饱和模块，所述动态饱和模块被布置成:从所述分配模块接收所述输出命令；接收多个运行时调整的动态饱和值；以及根据所述动态饱和值限制所述输出命令。因此，可以限制输出命令以确保例如，基于运行时得到的信息没有致动器过载。动态饱和值的每一个取决于操作场景、系统布局、结构限制、致动器类型、致动器适应度以及致动器可用性中的一个或更多个。
[0017]替选地，系统可以包括动态饱和模块，所述动态饱和模块被布置成:从所述分配模块接收所述输出命令；接收多个运行时调整的动态饱和值；以及根据所述动态饱和值限制所述输出命令，并且其中所述优先级饱和模块被布置成对超出所述动态饱和值的所接收的纵向力输入要求和所述力矩输入要求中每一个的一部分进行最优的再分配。因此，在不可能实现输出命令的情况下(例如，因为这需要致动器过载)，可以修改输入要求以便提供可实现的输出命令。
[0018]系统可以包括重新配置模块，所述重新配置模块被布置成在不干扰其连续操作的情况下接收指示操作场景、系统布局、结构限制、致动器类型、致动器适应度以及致动器可用性中的一个或更多个的重新配置参数，并且在所述一个或更多个参数中发生变化的情况下基于上述重新配置参数输出优先级饱和值、动态饱和值、第一和第二控制增益和/或分配参数。通过接收重新配置数据，可以提高系统对会增加影响制动系统操作的各种飞行器参数的意识。制动系统例如可以响应于重新配置参数适应性改变制动操作、以在不同的操作条件下维持性能，例如在故障模式期间。
[0019]在以上和以下的描述中，术语纵向是指沿飞行器的前后纵向轴，或者翻滚轴的方向，术语偏航是指绕飞行器的垂直轴，或者偏航轴的旋转。
【附图说明】
[0020]现在参考附图描述本发明的实施例，在附图中:
[0021]图1a和图1b分别地示出了飞行器的示意性侧视图和平面图；以及
[0022]图2示出了根据本发明实施例的力