用于在电传操纵飞行器系统中进行操纵器控制的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]该技术领域通常涉及在电传操纵飞行器系统(fly-by-wire aircraft system)中的操纵器(Inceptor)控制，以及更具体地涉及在手动飞行模式下调节电传操纵飞行器系统的操纵器中性力的位置。
【背景技术】
[0002]常规的飞行器通常包括与飞行控制输入设备机械耦接的飞行控制面板。飞行控制面板改变飞行器上的空气动力以便调节飞行器的俯仰角、侧倾角或偏航角。来自飞行控制面板上的空气动力效果的反馈力通过机械连接传递到飞行控制输入设备，该飞行控制输入设备也被称为操纵器。这些反馈力给飞行器的飞行员指示各种飞行状态。
[0003]随着在过去半个世纪以来的电传操纵技术的出现，常规飞行器的定义正在发生改变。电传操纵技术将操纵器机械地从飞行控制面板去耦。相反，飞行控制面板由与操纵器电子地耦接的致动器进行调节。
[0004]为了控制在这种电传操纵系统中的操纵器反馈已经研发出几种技术。典型的电传操纵操纵器给飞行员提供单一的中性力位置而不管飞行器的飞行状态。中性力位置是在缺乏外力时操纵器位置。在这种单一的中性力位置系统中空或零坐标位置通常选择作为中性力位置。虽然这种系统适用于它们预期的目的，但是对于改进的电传操纵系统的需求基本上是持续不变的。
[0005]因此，希望提供具有改进的操纵器控制的一种电传操纵系统。此外，其它所需的特征和特性将从随后的
【发明内容】
和【具体实施方式】以及所附的权利要求结合附图和该【背景技术】而变得显而易见。
【发明内容】
[0006]本文公开飞行器、线控系统(control-by-wire systems)和控制器的各种非限制性实施方式。
[0007]在第一非限制性的实施方式中，飞行器包括但不限于飞行控制面板和线控系统。线控系统包括输入设备和控制器。输入设备配置成控制飞行控制面板。所述控制器与输入设备通信地耦接并且配置成当飞行器在手动飞行模式下操作时基于飞行器与基准状态的偏差自动地补偿(offset)输入设备的中性力位置。
在第二非限制性的实施方式中，用于运载工具的线控系统包括但不限于主要控制输入设备和控制器。所述控制器与飞行器通信地耦接并且配置成当运载工具在手动操作模式下操作时基于运载工具与基准状态的偏差来自动地补偿主要控制输入设备的中性力位置。
在第三非限制性的实施例中，用于与线控系统一起使用的控制器包括但不限于处理器和与处理器耦接的存储单元。存储单元存储用于处理器的指令。所述指令配置成与处理器配合以便与配置成控制飞行控制面板的输入设备进行电通信，并且当飞行器在手动飞行模式下操作时基于飞行器与基准状态的偏差来自动地补偿输入设备的中性力位置。
【附图说明】
[0008]因为本发明的优点通过参照结合附图考虑的以下【具体实施方式】而变得更好地理解，所以将容易地理解本发明的优点，其中:
[0009]图1是根据一些实施方式的飞机的简化框图；
[0010]图2是根据一些实施方式的电传操纵系统的简化框图；
[0011]图3至图4是根据一些实施方式的控制逻辑的简化框图；以及
[0012]图5是根据一些实施方式的方法操作的简化流程图。
【具体实施方式】
[0013]以下的【具体实施方式】在本质上仅仅是示例性的，而并非旨在限制应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”意味着“用作示例、例子或例证”。因此，在本文中描述成“示例性的”的任何实施方式不一定被解释成优于或胜于其它实施方式。本文所述的所有实施方式是为了使得本领域内的技术人员能够实现或使用所公开的实施方式而并不限制由权利要求限定的本公开的范围而提供的示例性实施方式。此外，决不旨在受到在前面的技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
、以下的【具体实施方式】或针对任何特定计算机系统而言所呈现的任何明示或暗示理论的约束。
[0014]在该文献中，可使用诸如第一和第二等的关系术语来仅用于将一个实体或动作区别于另一实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。数字序号诸如“第一”、“第二”、“第三”等仅仅代表着多个的不同单个，而并不暗示着任何顺序或序列，除非由权利要求的语言具体限定。
[0015]最后，为简洁起见，涉及到计算机系统和计算机系统(和系统的独立操作组件)的其它功能方面的常规技术和组件可能不会在本文中详细地描述。此外，在本文所包括的各幅附图中所示的连接线旨在代表各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦接。应当指出的是，在本公开的实施方式中可存在许多替代性或附加的功能关系或物理连接。
[0016]现在参照图1，示出根据一些实施方式的具有电传操纵系统102的飞机100的实施例。尽管在本说明书中对飞机100进行了描述，但是应当理解的是，电传操纵系统102可能是在其它飞行器、陆地运载工具、水上运载工具、空间运载工具或其它机械中使用的任何线控系统，而不脱离本公开的范围。例如，线控系统102可在潜艇、直升机、飞艇、太空飞船、汽车或机械(例如用于控制起重机的臂)中使用。在一些实施方式中，电传操纵系统102位于远离飞机100的位置，诸如用于无人驾驶飞行器。示出飞机100以相对于水平面的俯仰角Θ飞行，如将由本领域内的那些普通技术人员所理解的那样。
[0017]现在参照图2，示出根据一些实施方式的电传操纵系统102的实施例。如本文所用，术语“电传操纵”涵盖所有的系统，在其中输入设备可从由输入设备所控制的机器或机器的部分机械地可操作地断开连接。例如，如本文所用的电传操纵涵盖用于具体技术的术语，所述具体技术用于在输入设备和电子控制器之间通信命令，诸如光传操纵(fly-by-light)或无线操纵(fly-by wireless)。如本文所用，线控是涵盖电传操纵以及用于控制运载工具或除了飞行之外的机器的系统的术语。
[0018]在所提供的实施例中，电传操纵系统102配置成控制飞机100的飞行控制面板，诸如升降舵106和水平安定面108。升降舵106调节飞机100的俯仰角Θ。水平安定面108是配平装置，其减轻在当前位置处维持升降舵106所需的一部分的力，如本领域内的那些技术人员可理解到的那样。应当理解的是，电传操纵系统102可使用替代性的升降舵和配平配置，而不脱离本公开的范围。
[0019]电传操纵系统102包括操纵器110、操纵器控制模块112以及飞行控制计算机(FCC)114。在所提供的实施例中，电传操纵系统102通过使用水平安定面配平致动器(HSTA) 116、远程电子单元(REU) 118和液压致动器120来控制升降舵106和水平安定面。应当理解的是，电传操纵系统102可具有其它配置并且可与附加的或替代性的组件耦接，而不脱离本公开的范围。
[0020]操纵器110是飞行员输入设备，其与FCC114电通信以便操纵飞机100的控制面。在所提供的实施例中，操纵器110是主要控制输入设备，其与操纵器控制模块112和飞行控制计算机114配合，允许飞行员操纵升降舵106来调节飞机100的俯仰轴线，并且可能是控制柱、侧杆或其它合适的设备。应当理解的是，可使用多个操纵器110以允许两名飞行员或操作人员来单独地或协力控制飞行器。主要控制涉及其输入通常用来直接控制系统的控制。在飞机上的主要控制系统通常包括副翼、升降舵(或全动平尾)和方向舵。在机动车辆中，例如方向盘或操纵器、油门踏板和刹车踏板是主要控制输入设备。
[0021]操纵器110包括配平控制130和操纵器杆132。配平控制130是辅助控制输入设备，其配置成调节飞机100的配平状态，并且可采取开关、旋钮或者其它合适输入设备的形式。例如，配平控制130可操纵水平安定面108，如可由本领域内的那些普通技术人员所理解到的那样。辅助控制涉及在直接控制系统时通常不使用其输入的控制。在飞机中的辅助控制系统可包括襟翼、前缘设备、扰流板、配平系统和以提高飞机的性能特性或减轻飞行员过度控制力的其它系统。例如在机动车辆中的辅助控制可包括驻车制动器、巡航控制或类似的系统。操纵器杆132从操纵器110的手柄部分的底部延伸出来。
[0022]操纵器控制模块112接纳操纵器杆132并且耦接以便与FCC 114电通信。操纵器控制模块112包括操纵器传感器136和致动器138。操纵器传感器136可能是任何传感器，其能够产生用于FCC 114的指示操纵器110位置的信号。例如，操纵器传感器136可能是力传感器，其检测由飞行员施加到操纵器110上的力，如将在下面参照图3进行描述的那样。在一些实施方式中，操纵器传感器136可直接测量操纵器杆132的偏转。例如，图2示出处于空位置下的操纵器110，此处操纵器杆132平行于零位的俯仰轴线139。空位置是在该处当没有由飞行员或致动器138将外力运用到操纵器110上时操纵器110静止的位置。相反，零或中性力位置是在该处在缺乏由飞行员运用的力时在由致动器138施加力之后操纵器110静止的位置。
[0023]致动器138将力运用到操纵器杆132以便将反馈提供给飞机100的飞行员，并将操纵器110朝向操纵器110的中性力位置推动。致动器138接收由FCC 114所产生的信号以便基于下述方法确定施加到操纵器杆132的力的量。致动器138可能是电动机或能够将力提供到操纵器杆132的其它合适的设备。
[0024]将FCC 114耦接用于与操纵器控制模块112、HSTA 116、REU 118以及飞机100的各种其它传感器和组件电通信。FCC 114包括下面的图3中所示的执行下述方法的控制逻辑。FCC 114产生信号来命令致动器138、HSTA 116和REU 118以执行各种操作。例如，当飞行员偏转操纵器110时，FCC 114基于由操纵器传感器136所产生的信号来命令REU 118以便控制液压致动器120并旋转升降舵106。
[0025]现在参照图3，示出根据一些实施方式的控制逻辑200。在所提供的实施方式中，控制逻辑200在FCC 114中实施。在一些实施方式中，由控制逻辑200执行的各种操作可分成多个控制器或计算机，或可以是独立的控制器。控制逻辑200可包括软件和硬件的任意组合。例如，控制逻辑200可包括专用集成电路(ASIC)，电子电路，实行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的，专用的或成组的)和存储器，组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适组件。在一些实施方式中，控制逻辑200作为非临时性计算机可读介