专利名称：用于移动元件的机动位移的系统、驱动这种系统的方法以及测试这种系统的方法
用于移动元件的机动位移的系统、驱动这种系统的方法以及测试这种系统的方法本发明涉及用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统，例如用于使飞行器的可移动飞行控制表面移动的马达驱动移动系统，诸如方向舵。本发明还提供驱动这种系统的方法以及测试这种系统的方法。发明的
背景技术：
用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统的示例是包括两个致动器的系统，这两个致动器连接到可移动元件并且每个致动器被调整尺寸以能够独立地驱动可移动元件。系统还具有中央控制单元，该中央控制单元连接到两个致动器以将位置设定点发送到每个致动器。在操作中，中央控制单元将位置设定点发送到致动器之一(其被称为主致动器)，该致动器通过产生用于使可移动元件移动的力对位置设定点做出响应。第二致动器(其被称为应急致动器)未被提供功率。在主致动器故障的情况下，中央控制单元将位置设定点发送到应急致动器，应急致动器代替主致动器以使可移动元件移动。然而，由于致动器的寿命与其需要产生的力直接相关联，主致动器很快就会磨损，因为在正常操作条件下它被独立地用于驱动可移动元件。这是可规定每个致动器交替地充当主致动器和应急致动器的原因，但是这使管理致动器的操作变得复杂。还必须调整致动器的尺寸以便能够在非常长的周期上产生最大的力，使得致动器相对重且体积大。此外，在主致动器的正常操作条件下，应急致动器不活动并且因而在其与可移动元件的连接上产生力，该力趋向于对抗由主致动器所产生的用于使可移动元件移动的力。因此，主致动器需要被调整尺寸以便能够克服该对抗力而不影响可移动元件的移动。文件FR2 908 107,US 2004/075020,EP O 864 491 和WO 2007/002311 公开了用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统，每个系统包括两个致动器，每个致动器设置有将其连接到可移动元件的装置。每个系统包括中央控制单元，在正常情形下，中央控制单元将控制设定点发送到致动器之一使得所述致动器单独用于驱动可移动元件。在更临界的情形中，例如在湍流阻碍可移动元件的移动的情况下，中央控制单元将控制设定点发送到每个致动器，使得两个致动器同时用于驱动可移动元件。因而，使用仅一个或两个致动器完全取决于所需要的能够驱动可移动元件的功奉。发明目的本发明的目的是提出一种用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统，该系统至少部分地消除了上述问题。发明简述为了完成该目的，本发明提供了一种用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统，该系统包括:至少两个致动器，其中每个致动器设置有将其连接到可移动元件的装置且每个致动器被调整尺寸以能够独立地驱动可移动元件；以及中央控制单元，中央控制单元连接到这两个致动器以便能够将位置设定点发送到致动器之一或另一个。根据本发明，系统还包括控制装置，控制装置响应于发送到致动器之一的位置设定点利用力来同时控制这两个致动器。
控制装置用于在两个致动器之间均分需被生成以使可移动元件移动的力，使得这些致动器中的任一个与另一个相比都不会被过度地加以应力。另外，在致动器之一故障的情况下，另一个致动器能够独立地使可移动元件移动。因此，致动器的寿命基本相同。有利地，会发现致动器的体积和重量比仅使用一个致动器的现有技术马达驱动移动系统中的致动器的体积和重量小，因为在本发明中对致动器的疲劳调整尺寸较不具有强制性。另一优点在于致动器比现有技术设备中的致动器较不易变热。有利地，本发明的系统使得来自中央控制单元的位置设定点能够在这两个致动器之间均分，而不需要修改己有中央控制单元的操作算法，在正常情况下己有中央控制单元通常连接到两个致动器以将位置设定点发送到仅仅致动器之一。在本发明中，位置设定点作为生成发送到致动器之一的位置设定点之处下游的第一力设定点以及第二力设定点被均分。本发明还提供驱动这种系统的方法以及测试这种系统的方法。附图简述借助于对本发明的特定的非限制性实施例的以下描述，可更好地理解本发明。参考附图，其中:
图1是本发明用于使可移动元件移动的马达驱动系统的示意图；图2是本发明第二实施例中用于使可移动元件移动的马达驱动系统的示意图；以及图3是第三实施例中用于使可移动元件移动的马达驱动系统的示意图。
具体实施例方式参考图1和图2,在关于飞彳丁器的该不例中，马达驱动移动系统100用于将移动从飞行员控制元件(诸如操纵杆)传送到可移动元件200 (诸如方问舵)。移动系统包括第一致动器I和第二致动器2。在该示例中，每个致动器1、2包括电动机，例如无电刷电动机，该电动机具有驱动螺丝和螺母组件的出口轴使得螺丝在马达驱动下的旋转导致螺母进行线性运动而不旋转。每个致动器1、2的螺丝和螺母组件中的螺母使得相应致动器能够被附连到可移动元件200。每个致动器1、2被调整尺寸以能够独立地驱动可移动元件200。第一致动器I与第一传感器4相关联，第一传感器4用于测量由第一致动器I施加在可移动元件200上的用于移动所述可移动元件200的力。同样，第二致动器2与第二传感器5相关联，第二传感器5用于测量由第二致动器2施加在可移动元件200上的力。在该不例中，传感器4和5是合并在系统100中的轴问力传感器。系统100还具有中央控制单元3，中央控制单元3连接至第一致动器I和第二致动器2使得中央控制单元3能将相应位置设定点P0Sl、P0S2发送到每个致动器。系统100还具有至少一个位置传感器，该位置传感器用于感测可移动元件200的位置以便测量可移动元件200的实际位置。优选地，系统100具有两个位置传感器6和7，这两个传感器测量可移动元件200的实际位置以便向系统100提供更大冗余。在这两个位置传感器的正常操作条件下，由这两个位置传感器中的第一个6进行的测量因此基本上等于由这两个位置传感器中的第二个7进行的测量。如果这两个位置传感器之一故障，那么另一个位置传感器仍能独立地传递表示可移动元件200的位置的信息。因此中央单元3连接至可移动元件的这两个位置传感器6和7。在该示例中，这两个位置传感器中的第一个6并入第一致动器I，并且这两个位置传感器中的第二个7并入第二致动器2。参考图1，在第一实施例中，在两个致动器1、2的正常操作条件下，中央控制单元3将位置设定点Pos1仅发送至第一致动器1，第一致动器I被称为〃 士 〃致动器。花第一致动器I故障的情况下，中央控制单元3依赖于第二致动器2以便使可移动元件200移动，第二致动器2被称为“从”致动器。为此目的，中央控制单元3将位置设定点Pos2发送至第二致动器。根据本发明，系统100包括控制装置，该控制装置在操作中用于响应于由中央控制单元3对致动器之一设置的位置设定点将力控制同时施加到两个致动器I和2。在该示例中，控制装置包括分别连接到第一和第二致动器1、2的第一和第二单独驱动器构件10、20。这两个驱动器构件10、20还连接到中央控制单元3，连接到相应的力传感器4、5，以及连接到相应的位置传感器6、7。单独驱动器构件10、20被安排在系统100中以便彼此通信。在操作中，从来自飞行员控制元件之一的使可移动元件200移动的命令开始，中央控制单元3产生用于第一致动器I的位置设定点PoSl。然后第一单独驱动器构件10将位置设定点Pos1转换成力设定点并与第二单独驱动器构件20通信，使得第一和第二驱动器构件10、20分别为第一致动器I和第二致动器2同时产生两个单独的力设定点EffpEfTy计算单独的力设定点Eff1Aff2,使得第一和第二致动器在可移动元件200上产生相应的单独力Fp F2，单独力的和(即F^F2)对应于要被传递以便达到位置设定点Pos。的总力，并且力Fp F2基本相同。优选地，为此目的，贯穿可移动元件200的移动期间，由两个位置传感器6和7对所述可移动元件的位置Posm同时进行测量。通过使用所测量的位置Posm和位置设定点Pos1，两个单独的驱动器构件10、20通过考虑位置设定点Pos1和所测量的位置Posm之间的误差来确定两个单独的力设定点Eff\、EfT2，而两个致动器1、2分别将力F1和F2施加在可移动元件200上。通过调节单独的力F1和F2，有可能获得单独力的和FJF2，该和至少在系统100的正常操作条件期间与要被传递以便达到位置设定点Pos1的总力相匹配。有利地，控制单元3还接收可移动元件200的所测量位置Posm。在控制单元3初始生成的设定点位置Pos1与所测量的位置之间存在差异的情况下，控制单元3可修改位置设定点Pos1以便减小所述差异。应当看到，如果两个位置传感器6或7中的任何一个发生故障，那么另一个位置传感器可继续将表示可移动元件200的位置的信息传递到控制单元3以及传递到两个单独驱动器构件之一，该单独驱动器构件然后与另一个单独驱动器构件通信以便共享所述信息。在该示例中，贯穿可移动元件200的移动期间，第一传感器4对由第一致动器I在可移动元件200上施加的力Flm进行测量。同样，贯穿可移动元件200的移动期间，第二传感器5对由第二致动 器2在可移动元件200上施加的力F2m进行测量。同样根据所测量的力Flm、F2ffl,当两个致动器1、2分别将力F1和F2施加在可移动元件200上时，第一和第二单独驱动器构件10、20确定适于减小位置设定点Pos1和所测量的位置Posm之间误差的单独的力设定点EffpEff^然而，可能发生这样的情况，即致动器之一仅仅能够产生有限的力，这防止其达到对其所要求的力设定点。例如，该故障可由力传感器检测到。在这种情况下，故障信号DefpDef2由正被讨论的第一致动器I或第二致动器2发送到相应的单独驱动器构件10、20。驱动器构件10、20在产生单独的力设定点EfTpEfT2时考虑该故障，使得需要被传递的总力能够被尽可能地达到以便达到位置设定点PoSl。在优选实施例中，故障信号还可由所讨论的致动器发送到中央控制单元3，中央控制单元3出于使可移动元件200移动的目的考虑该信号以便依赖于未出故障的致动器。如果第一致动器I己发生故障，那么中央控制单元3依赖于第二致动器2，系统100以与当位置设定点被发送到第一致动器I时相同的方式进行操作。有利地，以此方式安排在系统100中的控制装置使其有可能保存与现有技术中己有的编程相同的中央控制单元3的编程。因此，中央控制单元3为致动器之一产生位置设定点，如在现有技术设备中一样。根据本发明，控制装置彼此通信以均分该位置设定点作为多个致动器的力设定点。因此控制装置独立于产生用于单个致动器的位置设定点的中央控制单兀3的编程而被编程。另一优点是两个单独的驱动器构件10、20监控两个致动器1、2的状态，中央控制单元也是这样，从而提高系统100的可靠性。这提供了来自中央控制单元3整体观察点以及来自控制装置局部观察点两者的双重监控。图2示出本发明的马达驱动移动系统的第二实施例。在该实施例中，控制装置被直接合并到所述中央控制单元3中。中央控制单元3被编程以执行第一实施例的单独驱动器构件的功能。·在操作中，从来自飞行员控制元件之一(诸如操纵杆)的使可移动元件200移动的命令开始，中央控制单元3通过计算用于第一致动器I的位置设定点Pos1而开始。此后，在位置设定点Pos1的基础上，控制装置分别为第一和第二致动器I和2同时产生两个单独的力设定点Eff\、Eff2。计算单独的力设定点Eff\、Eff2，使得第一和第二致动器在可移动元件200上产生相应的单独力Fp F2，单独力的和(即F1.F2)对应于要被传递以便达到位置设定点Pos1的总力，并且力F1和F2墓本相同。为此目的，贯穿可移动元件200的移动期间，位置传感器6、7对所述可移动元件的位置Posm进行测量。通过使用所测量的位置Posm和位置设定点Pos1，控制装置通过考虑位置设定点Pos1和所测量的位置Posm之间的误差来确定两个单独的力设定点EfTp Eff2,而两个致动器1、2分别将力F1和F2施加在可移动元件200上。有利地，控制单元3还接收可移动元件200的所测量位置Posm。在控制单元3初始生成的位置设定点Pos1与所测量的位置之间存在差异的情况下，控制单元3可修改位置设定点Pos1以便减小所述差异。在该示例中，贯穿可移动以及200的移动期间，第一传感器4对由第一致动器I在可移动元件200上施加的力Flm进行测量。同样，贯穿可移动元件200的移动期间，第二传感器5对由第二致动器2在可移动元件200上施加的力F2m进行测量。同样基于所测量的力Flm、F2m,当两个致动器1、2分别将力F1和F2施加在可移动元件200上时，控制装置确定单独的力设定点EffpEff2以便减小位置设定点Pos1和所测量的位置Posm之间的误差。
然而，可能发生这样的情况，即致动器之一仅仅能够产生有限的力，从而防止其达到对其所要求的力设定点。在此类情况下，故障信号DefpDef2由所讨论的第一致动器I或第二致动器2发送到中央控制单元3，中央控制单元3出于使可移动元件200移动的目的考虑该信号以便依赖于未出故障的致动器。如果第一致动器I己发生故障，那么中央控制单元3依赖于第二致动器2，然后系统100以与当位置设定点被发送到第一致动器I时相同的方式进行操作。正如第一实施例一样，以此方式并入中央控制单元100中的控制装置使得能够保存与现有技术中己有的编程相同的中央控制单元3的编程。所述编程仅仅被添加以便并入第一实施例的单独驱动器构件的功能。因此，中央控制单元3产生用于致动器之一的位置设定点，如在现有技术设备中那样。根据本发明，控制装置彼此通信以便将该位置设定点均分成多个致动器的力设定点。因此控制装置独立于用于产生单个致动器的位置设定点的中央控制单元3的编程而被编程。另一优点是控制装置监控两个致动器L2的状态，中央控制单元的其它部件也是这样，从而提高系统100的可靠性。因此存在来自中央控制单元3整体观察点以及来自控制装置局部观察点两者的双重监控。无论本发明的实施例如何，中央控制单元3产生致动器之一的位置设定点并且，使得位置能够被伺服控制花该设定点上。根据本发明，控制装置通过在其上叠加力伺服控制来并入该位置伺服控制。因此存在来自中央控制单元3整体观察点和来自控制装置局部观察点的伺服控制，从而使得在可移动元件上能够实现非常精细的控制。由于控制装置，被中央控制单元3视为主致动器的致动器I在可移动元件200上施加与中央控制单元3初始请求的力不相等的力，该力是被第二致动器2在可移动元件200所施加的力减小的力。这用于延长致动器I的寿命。本发明不限于以上描述，而是相反地涵盖进入由权利要求定义的范围的任何变体。特别地，有可能设想系统100可具有使可移动元件200移动以外的功能。例如，征航空领域中，本发明的系统100可使得能够征飞行前测试期间对致动器进行测试同时直接登上飞行器。作为示例，测试可包括依次测试两个致动器1、2的两个阶段。在第一阶段中，测试包括以下步骤:.将可移动元件的位置设定点转换成力设定点；.使用控制装置产生致动器中的“主”致动器的力设定点；.通过使用控制装置，同时利用前述步骤，并且基于位置与对抗力概况以及位置设定点，产生所述致动器中的“从”第二致动器的对抗力设定点；.测量可移动元件的位置；以及.将可移动元件的位置与位置设定点相比较。在第二阶段中，测试具有完全相同的步骤，但是两个致动器的从角色和主角色互换使得每个致动器轮流产生相反的力。因此测试使得有可能依次评估每个致动器以便观察它如何进行并且检测任何可能的故障。通过利用测试结果的具体算法，还有可能预期致动器的未来故障。尽管上述致动器1、2是线性致动器，但是致动器当然可以是旋转致动器。另外，尽管上述致动器1、2是机电致动器，但是致动器可以是液压致动器，如图3所示。尽管本文所述系统100具有利用力同时控制的两个致动器，但是有可能设想系统100具有更多的致动器，其中控制装置响应于针对致动器之一的位置设定点利用力同时控制所有致动器。在优选方式中，单独的驱动器构件10、20产生基本相同的单独力设定点EffpEfT2，使得第一和第二致动器在可移动元件上产生单独的力Fp F2，其中F1与F2基本相同。有可能设想计算单独的力设定点，使得第一和第二致动器在可移动元件200上产生相应的单独力Fp F2，单独力的和Fl+F2对应于要被传递以便达到位置设定点Pos1的总力，而不需要力Fl和力F2基本相同。然而，这会产生较不最佳化的马达驱动移动系统100:例如，与当致动器I对可移动元件施加与第二致动器2所施加的力F2基本相同的力F1时相比，致动器I的寿命被延长的程度较小。如果马达驱动移动系统100仅具有一个用于感测可移动元件200的位置的位置传感器，那么所述位置传感器应被同时连接到第一实施例中的中央控制单元3以及两个单独的驱动器构件10、20，并且应当被连接到第二实施例中的中央控制单元3。尽管第一实施例中的每个单独的驱动器构件10、20被连接到位置传感器中的仅仅一-个位置传感器，但是单独的驱动器构件10、20中的每一个可被连接到位置传感器6、7两者。
权利要求
1.一种用于使可移动元件(200)移动的马达驱动移动系统(100)，所述系统包括至少两个致动器(L2)，其中每个致动器设置有将其连接到所述可移动元件的装置且每个致动器被调整尺寸以能够独立地驱动所述可移动元件，以及中央控制单元(3)，所述中央控制单元(3)连接到所述两个致动器以便能够将位置设定点(Pos1, Pos2)发送到所述致动器之一或另一个，所述系统的特征在于它还包括控制装置(10，20)，所述控制装置(10，20)响应于发送到所述致动器之一的位置设定点利用力来同时控制这两个致动器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置被并入所述中央控制单元(3)中。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置独立于所述中央控制单元⑶。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括两个单独的驱动器构件(10，20)，每个驱动器构件与所述致动器(1，2)中的相应一个相关联，所述两个单独的驱动器构件被安排成彼此通信。
5.根据权利要求1所 述的系统，其特征在于，所述致动器(1，2)是机电致动器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述致动器(L2)是液压致动名洋。
7.一种花根据权利要求1所述的用于使可移动元件移动的马达驱动移动系统中执行的测试方法，所述方法包括以下步骤: 将所述可移动元件的位置设定点转换成力设定点； 使用控制装置产生致动器中的“主”致动器的力设定点； 通过使用所述控制装置，同时利用前述步骤，并且基于位置与对抗力概况以及所述位置设定点，产生所述致动器中的“从”第二致动器的对抗力设定点； 测量所述可移动元件的位置；以及 将所述可移动元件的位置与所述位置设定点相比较。
8.一种同时驱动两个致动器(L2)中的至少一个致动器的位置的方法，每个致动器被调整尺寸以能够独立地驱动共同的可移动元件(200)，所述方法包括以下步骤:通过实施伺服控制循环响应于被发送到所述致动器中的“主”致动器的位置设定点(Pos1, Pos2)，其中所述伺服控制循环将所述位置设定点作为其输入并且为所述主致动器和“从”第二致动器同时产生两个单独的力设定点(Eff1, Eff2),使得每个致动器产生单独的力(FnF2)并且所述单独的力的和对应于要被传递以达到所述位置设定点的总力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述伺服控制循环分别为所述主致动器和所述从致动器同时产生两个单独的力设定点(Eff1, Eff2),使得由所述两个致动器(1，2)产生的两个单独的力同样是基本相同的。
全文摘要
本发明涉及一种用于移动元件(200)的机动位移的系统(100)，该系统包括至少两个致动器(1，2)，其中每个致动器设置有将其连接到可移动元件的装置且每个致动器被调整尺寸以能够独立地驱动可移动元件，以及中央控制单元(3)，中央控制单元(3)连接到这两个致动器以便能够将位置设定点(Pos1，Pos2)发送到每个致动器。根据本发明，系统还包括控制装置(10，20)，控制装置响应于发送到致动器之一的位置设定点利用力来同时控制这两个致动器。本发明还涉及驱动这种系统的方法以及测试这种系统的方法。
文档编号B64C13/16GK103201171SQ201180050160
公开日2013年7月10日 申请日期2011年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者F·伯尼 申请人:萨甘安全防护公司