BR102016004465B1

BR102016004465B1 - Simulador do atuador, e, sistema e método para simulação de um atuador

Info

Publication number: BR102016004465B1
Application number: BR102016004465-0A
Authority: BR
Inventors: Michael Moore
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2022-11-16
Also published as: US20160274554A1; JP7007790B2; KR20160112927A; JP2016212834A; KR102514263B1; CA2917240C; CA2917240A1; CN105988465B; EP3070454B1; US10691088B2; BR102016004465A2; EP3070454A1; CN105988465A

Abstract

SIMULADOR DO ATUADOR, E, SISTEMA E MÉTODO PARA SIMULAÇÃO DE UM ATUADOR. Um cartão simulador do atuador que é programável com um ou mais modelos de simulação do atuador é provido. O cartão simulador do atuador pode incluir uma primeira interface configurada para comunicar com um computador programável, uma segunda interface configurada para comunicar com um controlador do atuador e um módulo de simulação em comunicação com cada uma da primeira interface e da segunda interface. O módulo de simulação pode ser configurado para receber pelo menos um modelo de simulação do atuador correspondente a pelo menos um atuador da primeira interface, receber sinais de excitação e sinais de comando para operar o atuador da segunda interface, e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador.

Description

Campo

[001] A presente descrição refere-se, no geral, a ambientes de teste para atuadores e controladores do atuador e, mais particularmente, a aparelhos, sistemas e métodos para implementar um cartão de simulação do atuador programável.

Fundamentos

[002] Atuadores, bem como controladores do atuador, são implementados em uma ampla variedade de diferentes aplicações, incluindo aquelas relacionadas a sistemas de controle de voo, sistema automotivo, equipamento de construção, instrumentação médica e ainda outras aplicações industriais. Antes da implementação, atuadores e controladores do atuador associados são testados em relação a falhas, condições de erro ou outras deficiências a fim de garantir apropriada funcionalidade. Em relação a sistemas de controle de voo, por exemplo, teste pode ser realizado pela conexão de cada um de um atuador eletro-hidráulico e um computador de controle de voo associado em um computador programável, e pela observação das características operacionais do computador de controle de voo e/ou das características operacionais do atuador em resposta a comandos de teste emitidos a partir do computador de controle de voo. A condução de tais testes através de uma faixa de posições, movimentos e outras ações do atuador pode ajudar a identifica quaisquer problemas que podem existir no atuador e/ou no software programado no computador de controle de voo.

[003] Há, entretanto, algumas limitações a estes procedimentos de teste convencionais. Especificamente, embora tanto o atuador quanto o controlador do atuador devam ser conectados a fim de adequadamente testar qualquer componente, ambos os componentes não estão sempre concorrentemente disponíveis para testar. Isto resulta em indesejados atrasos no teste, o que pode adicionalmente causar atrasos na implementação final ou outros impactos de agendamento prejudiciais. Adicionalmente, sistemas de teste convencionais se baseiam em circuitos de interface substancialmente analógicos e filtros, moduladores, demoduladores com base em hardware, no geral, fixos, e congêneres, a fim de conectar o computador programável no atuador que está sendo testado. Além do mais, a natureza analógica destes circuitos restringe o teste apenas àqueles tipos específicos de atuadores que são compatíveis com o dado hardware, tal como em termos de frequência de saída, ganho e congêneres. Como tal, diferente hardware é exigido para testar diferentes tipos de atuadores, o que tende a tornar o procedimento de teste geral inconveniente, complicado e lento.

[004] Desta maneira, há uma necessidade de melhores técnicas para testar atuadores e controladores do atuador que não sejam restritas pelas limitações expostas e provejam meios mais adaptáveis e simplificados para testar uma maior variedade de atuadores.

Sumário da Descrição

[005] De acordo com um aspecto da presente descrição, um simulador do atuador é provido. O simulador do atuador pode incluir uma primeira interface configurada para comunicar com um computador programável, uma segunda interface configurada para comunicar com um controlador do atuador e um módulo de simulação em comunicação com cada uma da primeira interface e da segunda interface. O módulo de simulação pode ser configurado para receber pelo menos um modelo de simulação do atuador correspondente a pelo menos um atuador da primeira interface, receber sinais de excitação e sinais de comando para operar o atuador da segunda interface, e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador.

[006] De acordo com um outro aspecto da presente descrição, um sistema para simulação do atuador é provido. O sistema para simulação do atuador pode incluir um computador programável configurado para originar um ou mais de uma pluralidade de modelos de simulação do atuador correspondentes a um ou mais atuadores, um controlador do atuador configurado para controlar um ou mais atuadores e um simulador do atuador que tem uma primeira interface para comunicar com o computador programável e uma segunda interface para comunicar com o controlador do atuador. O simulador do atuador pode ser configurado para receber pelo menos um modelo de simulação do atuador através da primeira interface, receber sinais de excitação e sinais de comando através da segunda interface e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador.

[007] De acordo com um aspecto adicional da presente descrição, um método para simulação de um atuador é provido. O método pode incluir prover uma primeira interface para comunicar com um computador programável que tem um ou mais modelos de simulação do atuador pré- programados em si, prover uma segunda interface para comunicar com um controlador do atuador que tem um programa operacional instalado em si, selecionar pelo menos um dos modelos de simulação do atuador correspondentes ao atuador a ser simulado, operar o controlador do atuador para emitir sinais de excitação e sinais de comando, e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador selecionado.

[008] Os recursos, as funções e as vantagens que foram discutidos podem ser alcançados independentemente em várias modalidades ou podem ser combinados em ainda outras modalidades, cujos detalhes adicionais podem ser vistos em relação à descrição e aos desenhos que seguem. Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema para simulação do atuador exemplar para testar um controlador do atuador; A figura 2 é uma ilustração esquemática de um outro sistema para simulação do atuador exemplar para testar um atuador; A figura 3 é uma ilustração diagramática de um circuito de interface programável da presente descrição; A figura 4 é uma ilustração diagramática de um circuito de interface não programável da técnica anterior; A figura 5 é uma ilustração esquemática de um ainda outro sistema para simulação do atuador exemplar construído de acordo com os preceitos da presente descrição; e A figura 6 é uma ilustração diagramática de um método exemplar que pode ser usado para prover um sistema para simulação do atuador para testar um atuador ou um controlador do atuador.

Descrição Detalhada

[009] Embora o seguinte apresente uma descrição detalhada de inúmeras diferentes modalidades, entende-se que o escopo legal de proteção é definido pelas palavras das reivindicações apresentadas no final desta patente. A descrição detalhada deve ser interpretada como exemplar somente e não descreve cada possível modalidade, já que a descrição de cada possível modalidade seria impraticável, se não impossível. Inúmeras modalidades alternativas podem ser implementadas, usando tanto tecnologia atual quanto tecnologia desenvolvida depois da data de depósito desta patente, que ainda cairão no escopo das reivindicações que definem o escopo de proteção.

[0010] Também deve ser entendido que, a menos que um termo seja expressamente aqui definido, não pretende-se que limite o significado deste termo, tanto expressamente quanto por implicação, além do seu significado simples ou ordinário, e tal termo não deve ser interpretado como limitado no escopo com base em qualquer declaração feita em qualquer seção desta patente diferente da linguagem das reivindicações. Até o limite em que qualquer termo citado nas reivindicações no final desta patente seja aqui referido de uma maneira consistente com um único significado, isto é feito a título de objetividade apenas para não confundir o leitor, e não pretende-se que tal termo de reivindicação seja limitado, por implicação ou de outra forma, a este único significado.

[0011] Agora, em relação às figuras 1 e 2, modalidades exemplares de um sistema para simulação do atuador 100 que pode ser usado para testar um atuador 102 e/ou um controlador do atuador 104 são providos. Um atuador 102 sob teste pode incluir qualquer um ou mais de uma variedade de diferentes atuadores comumente usados na técnica, tais como, mas sem limitações, atuadores eletro-hidráulicos, atuadores mecânicos, atuadores pneumáticos, atuadores piezelétricos, atuadores elétricos e congêneres. O controlador do atuador 104 pode representar, por exemplo, um computador de controle de voo que é pré-programado ou programável com um programa de voo operacional, ou quaisquer outros controladores, processador, dispositivo de computação ou congêneres, que é pré-configurado ou configurável para emitir os sinais apropriados para operar um ou mais atuadores conectados 102. Da forma mostrada, o sistema para simulação do atuador 100 pode, no geral, incluir um computador programável 106, um cartão simulador do atuador 108 e pelo menos um controlador do atuador 104 acoplado nos mesmos. Em sua forma mais simples, o computador programável 106 pode incluir qualquer um ou mais de uma variedade de dispositivos de computação convencionalmente disponíveis que podem ser configurados para prover uma interface de usuário 110 que tem um ou mais dispositivos de entrada 112 e dispositivos de saída 114 para interagir com um operador de teste, e pré- programados para conduzir testes de funcionalidade nos atuadores conectados 102 e/ou nos controladores do atuador 104.

[0012] Dependendo do modo de teste desejado, o cartão simulador do atuador 108 e o sistema para simulação do atuador geral 100 podem ser arranjados em um dos pelo menos dois arranjos mostrados nas figuras 1 e 2. Para testar a funcionalidade de um controlador do atuador 104, por exemplo, o sistema para simulação do atuador 100 pode ser configurado da forma mostrada na figura 1, em que o cartão simulador do atuador 108 provê uma primeira interface 116 configurada para comunicar com o computador programável 106, e uma segunda interface 118 configurada para comunicar com o controlador do atuador 104. Para testar a funcionalidade apropriada de um atuador 102, por exemplo, o sistema para simulação do atuador 100 pode ser configurado da forma mostrada na figura 2, em que o cartão simulador do atuador 108 provê adicionalmente uma terceira interface 120 configurada para comunicar com o atuador 102. Em cada arranjo, o cartão simulador do atuador 108 pode ser configurado para simular um atuador real 102 ou, mais particularmente, para receber sinais de entrada supridos pelo controlador do atuador 104, bem como gerar sinais de saída que são responsivos aos sinais de entrada e emular aqueles de um atuador ideal 102. O cartão simulador do atuador 108, assim, na figura 1, habilita o teste do controlador do atuador 104 sem precisar conectar em um atuador real 102. Alternativamente, na figura 2, o cartão simulador do atuador 108 habilita o teste de um atuador real 102 pela comparação das saídas do atuador real com saídas do atuador simulado, o que pode ser adicionalmente usado para derivar ou observar sincronização relativa, atrasos, erros ou qualquer outro traço do controlador do atuador 104 e/ou do atuador conectado 102.

[0013] Além do mais, o sistema para simulação do atuador 100 em cada uma das modalidades das figuras 1 e 2 pode ser programável e adaptado a diferentes tipos de atuadores 102. Durante o teste da funcionalidade de um atuador real 102, o sistema para simulação do atuador 100 pode prover uma interface configurável ou programável 122 entre o computador programável 106 e o atuador conectado 102, da forma mostrada, por exemplo, na figura 3. Mais especificamente, a interface programável 122 pode empregar um processador de sinal digital 124 ou outro meio de processamento de sinal digital para implementar os apropriados filtros, moduladores, demoduladores e quaisquer outros componentes necessários para comunicar com o atuador anexado 102. Além do mais, a interface programável 122 pode ser facilmente reprogramada para similarmente acomodar as frequências de saída, ganhos e outros parâmetros de uma variedade de outros tipos de atuadores 102 e controladores do atuador 104. Por exemplo, o cartão simulador do atuador 108, ou a interface programável 122 e o processador de sinal digital 124 do mesmo, pode ser reprogramado com qualquer um de inúmeros diferentes modelos de simulação do atuador predefinidos 130, cada qual correspondendo a um ou mais conjuntos de atuadores 102 que compartilham características de saída comuns. Isto é o contrário da natureza, no geral, fixa dos circuitos de interface da técnica anterior 126, da forma mostrada, por exemplo, na figura 4, que empregam sistema de circuitos de processamento de sinal analógico 128 para implementar filtros, moduladores, demoduladores e congêneres, que são compatíveis apenas com, e restrito a hardware a, um único tipo de atuador 102.

[0014] Retornando para as modalidades do sistema para simulação do atuador 100 das figuras 1 e 2, o computador programável 106 pode ser provido com uma ou mais bases de dados 132 que têm um ou mais modelos de simulação do atuador 130 localmente armazenados em si. Adicionalmente ou opcionalmente, o computador programável 106 pode ser configurado para comunicar com uma ou mais bases de dados remotas 132 por meio de uma ou mais redes 134 associadas com as mesmas. O computador programável 106 pode comunicar com bases de dados locais e/ou remotas 132 para recuperar os modelos apropriados de simulação do atuador 130 que correspondem ao dado atuador 102. Por exemplo, cada modelo de simulação do atuador 130 pode incluir um diferente conjunto de instruções que é executável por um módulo de simulação 136 no cartão simulador do atuador 108 para simular a resposta ou saída elétrica do dado atuador 102. O apropriado modelo de simulação do atuador 130 a ser usado pode ser manualmente selecionado pelo operador de teste ou automaticamente selecionado com base em conjuntos de regras predefinidas providas no computador programável 106. Uma vez que o modelo de simulação do atuador selecionado 130 for recuperado a partir da base de dados 132, o computador programável 106 pode carregar ou instalar o modelo de simulação do atuador selecionado 130 sobre o cartão simulador do atuador 108 por meio da primeira interface 116 para preparar para testar.

[0015] Uma vez que o apropriado modelo de simulação do atuador 130 for instalado sobre o cartão simulador do atuador 108, um controlador do atuador 104 pode ser testado de acordo com o arranjo provido na figura 1. Através da interface de usuário 110 do computador programável 106, por exemplo, o operador de teste pode operar ou instruir o controlador do atuador 104 para emitir os comandos apropriados para engajar o cartão simulador do atuador 108 como se ele fosse um atuador real 102. Embora outras formas de comunicação ou comandos possam ser factíveis, o controlador do atuador 104 da figura 1 pode emitir comandos, no geral, na forma de sinais de excitação 138, tais como sinais de referência elétricos nos quais correspondente realimentação pode ser com base, e sinais de comando 140, tais como sinais elétricos indicativos de uma desejada mudança na posição, uma desejada taxa de mudança na posição ou qualquer outra ação desejada pelo atuador 102. O controlador do atuador 104 pode adicionalmente transmitir os sinais de excitação 138 e os sinais de comando 140 para o módulo de simulação 136 do cartão simulador do atuador 108 por meio da segunda interface 118 para invocar uma resposta ou realimentação a partir da mesma. Mais particularmente, atuadores 102 podem tipicamente suprir sinais de realimentação 142, tal como na forma de sinais elétricos indicativos das reais posições, taxa de resposta, taxa de erro ou qualquer outro parâmetro relevante do atuador 102.

[0016] Com base nos sinais de excitação 138 e nos sinais de comando 140 recebidos a partir do controlador do atuador 104, e com base no modelo de simulação do atuador 130, o módulo de simulação 136 pode gerar sinais de realimentação simulados 142 que emulam aqueles de um atuador ideal 102. Adicionalmente ou opcionalmente, o módulo de simulação 136 também pode ser configurado para emular atuadores 102 com um defeito planejado para observar a resposta do controlador do atuador 104 a tais condições de erro. Durante o teste, o módulo de simulação 136 pode transmitir os sinais de realimentação simulados 142 para o controlador do atuador 104 por meio da segunda interface 118 para completar o laço fechado com o mesmo. O operador de teste pode conduzir várias rotinas de teste no controlador do atuador 104 através de diferentes faixas de posições, movimentos e outras ações do atuador, e monitorar desvios ou erros no controlador do atuador 102 ou no software programado no mesmo. Além do mais, o operador de teste pode observar as características de operação do controlador do atuador 104, por exemplo, através da interface de usuário 110 do computador programável 106. Em virtude de a resposta ou a realimentação provida pelo módulo de simulação 136 serem predeterminadas e conhecidas, falhas ou condições de erro imprevistas podem ser mais prontamente atribuídas ao controlador do atuador 104 ou ao software do mesmo. Opcionalmente, ou em outras modificações, qualquer parte da rotina de teste pode ser automaticamente realizada pelo computador programável 106 de acordo com instruções pré- programadas.

[0017] Durante o teste de um atuador 102, de acordo com o arranjo da figura 2, por exemplo, o módulo de simulação 136 pode usar os modelos de simulação do atuador 130 como referências com as quais sinais de realimentação reais 144 provenientes do atuador conectado 102 são comparados. Em particular, um atuador 102 pode ser conectado em cada um do controlador do atuador 104 e na terceira interface 120 do módulo de simulação 136. Comandos que são emitidos pelo controlador do atuador 104, tais como sinais de excitação 138 e sinais de comando 140, podem ser simultaneamente transmitidos para cada um do módulo de simulação 136 e do atuador conectado 102. Em resposta, o atuador 102 pode realizar as ações solicitadas, e suprir sinais de realimentação reais 144 indicativos da posição, da taxa de resposta, da taxa de erro ou qualquer outro parâmetro relevante resultante do mesmo. Para certos tipos de atuadores 102, tais como atuadores eletro-hidráulicos comumente usados em sistemas de controle de voo, por exemplo, os sinais de realimentação reais 144 podem incluir realimentação proveniente de transformadores diferenciais variáveis lineares (LVDTs) correspondentes ao grau no qual uma válvula de controle principal (MCV) do atuador 102 é aberta. Além do mais, o estado da MCV pode ser indicativo da quantidade de fluido hidráulico que flui através do atuador 102 e, assim, adicionalmente indicativo do deslocamento e/ou da taxa de deslocamento resultantes da superfície de voo associada. Os sinais de realimentação reais 144 também podem incluir reais medições da posição de, por exemplo, um atuador tipo carneiro, através de saídas tipo resolvedor, saídas tipo LVDT ou congêneres. O atuador conectado 102 também pode emitir outros tipos de realimentação, tais como temperatura do atuador, pressão hidráulica e congêneres.

[0018] O módulo de simulação 136 na figura 2 pode correspondentemente determinar ou gerar sinais de realimentação simulados 142 com base no modelo de simulação do atuador 130 instalado e nos sinais de excitação 138 e nos sinais de comando 140 recebidos diretamente a partir do controlador do atuador 104. Os sinais de realimentação simulados 142 podem ser similarmente indicativos da posição, taxa de resposta, taxa de erro ou outros parâmetros relevantes resultantes que são representativos de um atuador ideal e que funciona apropriadamente 102. Da forma mostrada na figura 2, os sinais de realimentação reais 144 podem ser supridos para o controlador do atuador 104 para completar o laço de controle com o mesmo, e também simultaneamente supridos para o módulo de simulação 136 por meio da terceira interface 120 para monitoramento. Por sua vez, o módulo de simulação 136 pode receber os sinais de realimentação reais 144 a partir do atuador conectado 102, e prover comparações de referência com os sinais de realimentação simulados 142 que são internamente gerados no cartão simulador do atuador 108. Comparações entre os sinais de realimentação simulados 142 e os sinais de realimentação reais 144, ou desvios entre os mesmos, podem ser transmitidos para o computador programável 106 pelo módulo de simulação 136 na forma de dados de caracterização, ou congêneres, por meio da primeira interface 116.

[0019] Além do mais, o computador programável 106 pode ser programado para converter os dados de caracterização em correspondentes exibições ou representações gráficas que são indicativas dos comportamentos de um ou mais atuadores conectados 102, um ou mais controladores do atuador 104 e/ou o sistema para simulação do atuador 100 no geral. O computador programável 106 pode adicionalmente apresentar as exibições ou as representações gráficas para o operador de teste por meio de um dispositivo de saída 114 do mesmo. Para cada teste conduzido, por exemplo, o computador programável 106 pode ser configurado para arranjar e apresentar os comandos e/ou as posições que foram solicitados pelo controlador do atuador 104, a resposta do atuador ideal ou esperada, bem como a posição e/ou a ação real ou resultante do atuador conectado 102. O computador programável 106 também pode ser configurado para acomodar outros tipos de atuadores 102 e/ou controladores do atuador 104 que podem comunicar usando diferentes tipos de sinal e/ou outras formas de dados de caracterização. Adicionalmente, o computador programável 106 pode ser configurado para apresentar tal informação para o operador de teste na forma de tabelas, gráficos, representações gráficas, visualizações gráficas, vistas esquemáticas customizáveis ou congêneres. A informação apresentada também pode ser atualizada em intervalos predefinidos ou, essencialmente, em tempo real. Em modificações ainda adicionais, o computador programável 106 pode ser configurado para automaticamente armazenar os dados de caracterização na memória para posterior recuperação pelo operador de teste.

[0020] Agora em relação à figura 5, uma configuração exemplar do sistema para simulação do atuador 100 especificamente aplicado nos sistemas de controle de voo é provida. Similar às modalidades prévias, o sistema para simulação do atuador 100 pode, no geral, incluir um ou múltiplos computadores de controle de voo 104, um computador programável 106 e um cartão simulador do atuador 108. Mais especificamente, o computador de controle de voo 104 pode ser pré-programado ou programável com software, tais como um programa de voo operacional ou congêneres, que é configurado para controlar um ou mais atuadores 102 adaptados para modificar superfícies de controle de voo, tais como lemes, elevadores, telescópios, elerões, estabilizadores e congêneres. O computador programável 106 pode ser programado com um sistema operacional e/ou software que habilitam o computador programável 106 a recuperar um ou mais modelos de simulação do atuador 130 a partir de uma base de dados 132 que é localmente acessível a partir do computador programável 106 e/ou remotamente acessível, tal como através de uma rede 134, ou congêneres. Além do mais, cada um dos modelos de simulação do atuador 130 pode ser capaz de simular a resposta de saída de um correspondente tipo de atuador 102. O computador programável 106 pode adicionalmente prover meio de comunicação 146, tais como slots, receptáculos, conectores, portas, ou qualquer outro meio adequado para ligar dispositivos acessórios externos, tais como o computador de controle de voo 104 e o cartão simulador do atuador 108, em um barramento do sistema do mesmo.

[0021] Ainda em relação à figura 5, o cartão simulador do atuador 108 pode, no geral, incluir um módulo de comunicação 148 e, como em modalidades prévias, um módulo de simulação 136. Da forma mostrada, o módulo de comunicação 148 pode ser implementado usando uma unidade de processamento 150 e memória associada 152 configurada para gerenciar a transferência de informação através do meio de comunicação 146 entre o módulo de simulação 136 e o computador programável 106. O módulo de simulação 136 pode ser implementado usando um dispositivo programável 154, tal como um arranjo de porta programável no campo (FPGA), ou qualquer outro dispositivo que é reprogramável e reconfigurável para implementar diferentes processos de sinal digital de acordo com diferentes modelos de simulação do atuador 130, bem como uma memória programável 156 associada com o mesmo. O módulo de simulação 136 pode incluir adicionalmente uma pluralidade de entradas 158 adaptadas para receber, por exemplo, os sinais de excitação 138 e os sinais de comando de posição 140 a partir do computador de controle de voo 104, e sinais de realimentação reais 144 se houver um atuador conectado 102 sendo testado. As entradas 158 também podem receber outras medições ou traços a partir do atuador 102, tais como temperatura, pressão hidráulica e congêneres. O módulo de simulação 136 pode incluir adicionalmente uma pluralidade de saídas 160 adaptadas para transmitir, por exemplo, todos os sinais de realimentação simulados 142 para o computador de controle de voo 104 durante o teste do programa de voo operacional no mesmo e/ou os comandos par um ou mais atuadores 102 quando aplicável.

[0022] Agora, voltando para a figura 6, um método exemplar 162 para prover o sistema para simulação do atuador 100 e simular um atuador 102 é diagramaticamente provido. Mais particularmente, o método 162 da figura 6 pode ser usado para habilitar o teste de um atuador 102 e/ou de um controlador do atuador 104 com o auxílio de um cartão simulador do atuador 108 que é configurável com diferentes modelos de simulação do atuador 130. Da forma mostrada em bloco 162-1, o método 162 pode inicialmente prover uma primeira interface 116 entre o cartão simulador do atuador 108 e um computador programável 106. O bloco 162-2 do método 162 pode adicionalmente prover uma segunda interface 118 entre o cartão simulador do atuador 108 e o controlador do atuador 104. Dependendo do tipo de teste que é desejado, outros arranjos do sistema para simulação do atuador 100 e/ou outros tipos de interfaces podem ser providos para o cartão simulador do atuador 108. Por exemplo, se a funcionalidade de um controlador do atuador 104 precisar ser testada, a primeira interface 116 e a segunda interface 118 podem bastar e o teste pode prosseguir sem conexão de um atuador 102 de acordo com o bloco 162-3 no método 162 mostrado. Se, entretanto, a funcionalidade de um atuador 102 precisar ser testada, uma terceira interface 120 pode ser necessária para conexão no atuador 102 de acordo com o bloco 162-8 no método 162 mostrado.

[0023] Se o controlador do atuador 104 for a unidade sob teste, o modelo de simulação do atuador 130 correspondente ao atuador 102 a ser simulado pode ser selecionado e/ou recuperado de acordo com o bloco 162-3. Por exemplo, usando a interface de usuário 110 do dispositivo programável 106, um operador de teste pode acessar bases de dados locais e/ou remotas 132 que contêm modelos de simulação do atuador predefinidos 130 correspondentes a diferentes tipos de atuadores 102. O operador de teste pode, então, selecionar o modelo de simulação do atuador 130 que mais proximamente simula as respostas e os comportamentos dos tipos de atuadores 102 que são compatíveis com o controlador do atuador 104 a ser testado, e programar o cartão simulador do atuador 108 com o modelo de simulação do atuador selecionado 130 através da primeira interface 116 de acordo com o bloco 162-4. Uma vez que o modelo de simulação do atuador 130 for instalado sobre o cartão simulador do atuador 108, o controlador do atuador 104 pode ser operado, tal como por meio do computador programável 106, para emitir comandos de teste, tais como sinais de excitação 138, sinais de comando de posição 140 e congêneres, para o cartão simulador do atuador 108 de acordo com o bloco 162-5.

[0024] Além do mais, de acordo com o bloco 162-6 da figura 6, sinais de realimentação simulados 142 podem ser determinados pelo cartão simulador do atuador 108 com base nos sinais de excitação 138, nos sinais de comando 140 e no modelo de simulação do atuador instalado 130. Especificamente, o cartão simulador do atuador 108 pode se referir ao modelo de simulação do atuador 130 programado no mesmo, ou aplicar internamente os sinais de excitação 138 e os sinais de comando 140 no modelo de simulação do atuador instalado 130 nos sinais de saída de realimentação simulados 142 que emulam a resposta ideal de um atuador funcional 102. Adicionalmente ou opcionalmente, o modelo de simulação do atuador 130 pode ser configurado para emular a resposta de um atuador 102 com um defeito planejado ou predefinido, desse modo, permitindo que o operador de teste observe a capacidade do controlador do atuador 104 detectar e responder ao erro planejado. Uma vez que os sinais de realimentação simulados 142 forem retransmitidos para o controlador do atuador 104 e o laço fechado com o mesmo for completado, a resposta ou o comportamento do controlador do atuador 104 podem ser rastreados e monitorados a partir do computador programável 106 em intervalos predefinidos ou virtualmente em tempo real.

[0025] De acordo com o bloco 162-7 do método 162 da figura 6, informação do resultado de teste em relação ao controlador do atuador 104 pode ser gerada, por exemplo, pelo computador programável 106 com base em dados capturados através de sua conexão direta com o controlador do atuador 104. Mais especificamente, o computador programável 106 pode ser programado para gerar resultados de teste na forma de exibições ou representações gráficas que são indicativas do comportamento do controlador do atuador 104, e apresentar as exibições ou as representações gráficas para o operador de teste por meio de um dispositivo de saída 114 do mesmo. Os resultados de teste podem incluir informação em relação aos sinais de excitação 138 e aos sinais de comando 140 que foram emitidos pelo controlador do atuador 104, os sinais de realimentação simulados 142 que foram emitidos pelo cartão simulador do atuador 108, a real resposta do controlador do atuador 104 aos sinais de realimentação simulados 142, a resposta esperada do controlador do atuador 104 aos sinais de realimentação simulados 142, todos os erros ou desvios que foram detectados na resposta do controlador do atuador 104 e congêneres. Em modificações adicionais, o computador programável 106 pode prover recursos de depuração que ajudam o operador de teste a identifica aquelas seções de código em execução no controlador do atuador 104 com necessidade de atenção.

[0026] Alternativamente, se o atuador 102 for a unidade sob teste, o método 162 pode prover uma terceira interface 120 entre o cartão simulador do atuador 108 e o atuador 102 de acordo com o bloco 162-8 da figura 6. Além do mais, o modelo de simulação do atuador 130 correspondente ao atuador 102 a ser testado pode ser selecionado e/ou recuperado de acordo com o bloco 162-9. Como nas modalidades prévias, um operador de teste pode acessar os modelos de simulação do atuador 130 a partir das bases de dados locais e/ou remotas 132 que contêm modelos de simulação do atuador predefinidos 130 correspondentes a diferentes tipos de atuadores 102. O operador de teste pode selecionar o apropriado modelo de simulação do atuador 130 correspondente ao atuador conectado 102 sob teste, e programar o cartão simulador do atuador 108 através da primeira interface 116 de acordo com o bloco 162-10. Uma vez que o modelo de simulação do atuador 130 for instalado sobre o cartão simulador do atuador 108, o controlador do atuador 104 pode ser operado para emitir comandos de teste, tais como sinais de excitação 138, sinais de comando de posição 140 e congêneres, para cada um do cartão simulador do atuador 108 e do atuador conectado 102 de acordo com o bloco 162-11.

[0027] De acordo com o bloco 162-12 da figura 6, sinais de realimentação simulados 142 podem ser determinados pelo cartão simulador do atuador 108 com base nos sinais de excitação 138, nos sinais de comando 140 e no modelo de simulação do atuador instalado 130. Em particular, o cartão simulador do atuador 108 pode se referir ao modelo de simulação do atuador 130 programado no mesmo para determinar os sinais de realimentação simulados 142 que emulam a resposta ideal de um atuador funcional 102. Sinais de realimentação reais 144 que são emitidos pelo atuador conectado 102 podem ser concorrentemente recebidos de acordo com o bloco 162-13. Mais especificamente, os sinais de realimentação reais 144 podem ser emitidos pelo atuador 102 em resposta aos sinais de excitação 138 e aos sinais de comando 140 emitidos pelo controlador do atuador 104. Além do mais, o cartão simulador do atuador 108 pode ser configurado para rastrear os sinais de realimentação simulados 142 em paralelo com os sinais de realimentação reais 144 para facilitar as comparações entre os mesmos. Ainda adicionalmente, a resposta ou o comportamento do atuador conectado 102 podem ser rastreados e monitorados pelo computador programável 106 e/ou pelo cartão simulador do atuador 108 em intervalos predefinidos ou virtualmente em tempo real.

[0028] Além do mais, de acordo com o bloco 162-14 da figura 6, informação do resultado de teste em relação ao atuador conectado 102 pode ser gerada pelo computador programável 106 com base em dados capturados através de suas conexões com o controlador do atuador 104 e o cartão simulador do atuador 108. Especificamente, o computador programável 106 pode ser programado para gerar resultados de teste na forma de exibições ou representações gráficas que são indicativas do comportamento do atuador conectado 102, e apresentar as exibições ou as representações gráficas para o operador de teste por meio de um dispositivo de saída 114 do mesmo. Os resultados de teste podem incluir informação em relação aos sinais de excitação 138 e aos sinais de comando 140 que foram emitidos pelo controlador do atuador 104, aos sinais de realimentação simulados 142 que foram emitidos pelo cartão simulador do atuador 108, à real resposta do atuador conectado 102, a quaisquer erros ou desvios que foram detectados entre os sinais de realimentação simulados 142 e os sinais de realimentação reais 144, e congêneres.

[0029] Será percebido que a descrição exposta provê exemplos dos aparelhos, sistemas e métodos descritos. Entretanto, é contemplado que outras implementações da descrição podem diferir com detalhes dos exemplos expostos. Pretende-se que todas as referências à descrição ou aos exemplos da mesma referenciem o exemplo em particular que é discutido neste ponto e não pretende-se que impliquem qualquer limitação ao escopo da descrição mais no geral. Pretende-se que toda linguagem de distinção e depreciação em relação a certos recursos indique uma ausência de preferência para estes recursos, mas não exclua tais do escopo da descrição integralmente, a menos que de outra forma indicada. Todos os métodos aqui descritos podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que de outra forma aqui indicada ou de outra forma claramente contradito pelo contexto.

[0030] Desta maneira, esta descrição inclui todas as modificações e equivalentes do assunto em questão citado nas reivindicações anexas permitidas pela lei aplicável. Além do mais, qualquer combinação dos acima descritos elementos em todas as possíveis variações dos mesmos é abrangida pela descrição, a menos que de outra forma aqui indicada ou de outra forma claramente contradito pelo contexto.

Claims

1. Simulador do atuador (100), caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira interface (116) configurada para comunicar com um computador programável (106); uma segunda interface (118) configurada para comunicar com um controlador do atuador (104); e um módulo de simulação (136) em comunicação com cada uma da primeira interface (116) e da segunda interface (118), o módulo de simulação (136) sendo configurado para receber pelo menos um modelo de simulação do atuador correspondente a pelo menos um atuador (102) da primeira interface (116), receber sinais de excitação e sinais de comando para operar o atuador (102) da segunda interface (118), e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador; e, uma terceira interface (120) configurada para comunicar com o atuador (102), o módulo de simulação (136) sendo configurado para receber, por meio da terceira interface (120), sinais de realimentação reais (144) a partir do atuador (102) em resposta aos sinais de excitação e aos sinais de comando, e sendo configurada para transmitir dados de caracterização correspondentes aos sinais de realimentação reais (144) e aos sinais de realimentação simulados (142) para o computador programável (104) através da primeira interface (116).

2. Simulador do atuador (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de simulação (136) é configurado para transmitir os sinais de realimentação simulados para o controlador do atuador (104) através da segunda interface (118).

3. Simulador do atuador (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de caracterização são configurados para habilitar visualizações gráficas que comparam o real desempenho do atuador com o desempenho do atuador teórico.

4. Simulador do atuador (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador (102) é um atuador hidráulico, o modelo de simulação do atuador é um modelo pré-programado de um atuador hidráulico, e o controlador do atuador (104) é um computador de controle de voo.

5. Simulador do atuador (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os sinais de comando incluem comandos que se referem a pelo menos um de um deslocamento desejado e uma taxa de deslocamento desejada, e os sinais de realimentação incluem pelo menos um de um deslocamento real, uma taxa de deslocamento real e um ou mais valores de erro.

6. Sistema para simulação de um atuador compreendendo um simulador de atuador (100) como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um computador programável (106) configurado para originar um ou mais de uma pluralidade de modelos de simulação do atuador correspondentes a um ou mais atuadores; um controlador do atuador (104) configurado para controlar um ou mais atuadores; e o simulador do atuador (100) que tem uma primeira interface (116) para comunicar com o computador programável (106) e uma segunda interface (118) para comunicar com o controlador do atuador (104), um módulo de simulação (136) em comunicação com cada uma da primeira interface (116) e da segunda interface (118), o módulo de simulação (136) sendo configurado para receber pelo menos um modelo de simulação do atuador correspondente a pelo menos um atuador (102) da primeira interface (116), receber sinais de excitação e sinais de comando para operar o atuador (102) da segunda interface (118), e determinar sinais de realimentação simulados com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador; e, uma terceira interface (120) configurada para comunicar com o atuador (102), o módulo de simulação (136) sendo configurado para receber, por meio da terceira interface (120), sinais de realimentação reais (144) a partir do atuador (102) em resposta aos sinais de excitação e aos sinais de comando, e sendo configurada para transmitir dados de caracterização correspondentes aos sinais de realimentação reais (144) e aos sinais de realimentação simulados (142) para o computador programável (104) através da primeira interface (116).

7. Sistema para simulação de um atuador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o simulador do atuador (100) é configurado para transmitir os sinais de realimentação simulados para o controlador do atuador (104) através da segunda interface (118), o computador programável (106) sendo configurado para monitorar defeitos no controlador do atuador (104) com base em uma resposta do controlador do atuador (104) aos sinais de realimentação simulados; e em que o computador programável (106) é configurado para monitorar defeitos no controlador do atuador (104) que se relacionam a um ou mais de saídas abertas, saídas limitadas e condições de baixa voltagem.

8. Sistema para simulação de um atuador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o computador programável (106) é configurado para receber os dados de caracterização a partir do simulador do atuador (100) e gerar pelo menos uma visualização gráfica que inclui: (a) comparar o real desempenho do atuador com o desempenho do atuador teórico; e (b) apresentar falhas detectadas no atuador que se relacionam a uma ou mais de resposta do atuador, temperatura do atuador e pressão hidráulica.

9. Sistema para simulação de um atuador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o controlador do atuador (104) inclui um computador de controle de voo que tem um programa de voo operacional pré-programado no mesmo para controlar um ou mais atuadores hidráulicos, e o simulador do atuador recebe um modelo de simulação do atuador que corresponde aos um ou mais atuadores hidráulicos.

10. Sistema para simulação de um atuador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o computador programável (106) é operativamente acoplado no controlador do atuador (104) e configurado para controlar o controlador do atuador (104) para emitir os sinais de excitação e os sinais de comando para o simulador do atuador (100); e prover uma interface gráfica de usuário através da qual um ou mais dos modelos de simulação do atuador podem ser selecionados para uso, e através dos quais funcionalidade de pelo menos um do controlador do atuador (104) e dos um ou mais atuadores (102) pode ser monitorada.

11. Método para simulação de um atuador (102), caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma primeira interface (116) para comunicar com um computador programável (106) que tem um ou mais modelos de simulação do atuador pré-programados no mesmo; prover uma segunda interface (118) para comunicar com um controlador do atuador (104) que tem um programa operacional instalado no mesmo; selecionar pelo menos um dos modelos de simulação do atuador correspondentes ao atuador (102) a ser simulado; operar o controlador do atuador (104) para emitir sinais de excitação e sinais de comando; e determinar sinais de realimentação simulados (142) com base nos sinais de excitação, nos sinais de comando e no modelo de simulação do atuador selecionado; prover uma terceira interface (120) para comunicar com o atuador (102); receber, por meio da terceira interface (120), sinais de realimentação reais (144) a partir do atuador (102) em resposta aos sinais de excitação e aos sinais de comando; gerar dados de caracterização correspondentes às comparações entre os sinais de realimentação reais (144) e os sinais de realimentação simulados (142).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: transmitir os sinais de realimentação simulados (142) para o controlador do atuador (104) através da segunda interface (118); e, monitorar o controlador do atuador (104) em relação a defeitos.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os dados de caracterização são transmitidos para o computador programável (106) através da primeira interface (116) e usados para gerar uma interface gráfica de usuário para testar o atuador (102).

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os sinais de comando incluem comandos que se referem a pelo menos um de um deslocamento desejado e uma taxa de deslocamento desejada, e os sinais de realimentação incluem pelo menos um de um deslocamento real, uma taxa de deslocamento real e um ou mais valores de erro.