CN102343976B - 飞机控制系统以及向控制杆提供反馈的方法 - Google Patents

飞机控制系统以及向控制杆提供反馈的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于线传飞控控制杆的交叉耦合操作的位置控制系统。即，本发明提供了一种飞机控制系统。其提供了所述飞机的控制杆间的触觉反馈，该触觉反馈涉及向所述个别的控制杆的所述杆控制输入时产生的偏移。在实施例中，所述杆各自包括关联的反馈组件，它相对于机械基准可调整，用以调整施加于所述相应杆的所述反馈表现。每个反馈组件的位置是基于所述另外的反馈组件和它的相应杆之间的相关位移而调整的，用以提供涉及所述另外的控制杆的控制的主动反馈。

Description

飞机控制系统以及向控制杆提供反馈的方法
技术领域
本发明通常涉及用于飞机的控制杆，更具体地，用于飞机的线传飞控控制杆。
背景技术
随着对民用和军用飞机的性能要求的提高，传统的使用机械连接的控制技术不能缓解飞行员的更高的脑力和体力的控制行为。这样，现今的高性能飞机以及一些运输机使用“线传飞控”的侧杆和中心杆，它们也被称为“控制杆”。
这些线传飞控的控制杆模拟有关飞机操纵面的触觉反馈给控制杆。
在“被动的”控制杆中，根据控制杆的杆所施加的偏离，飞行员会感到弹簧力或阻尼力，所施加的偏离是给飞行控制电脑(FCC)的控制输入。这些力由弹簧阻尼箱实现。在这种被动的控制杆中，飞行员的控制器的力(即，触觉)通常是固定的。
与传统的控制器相反，这种被动控制概念的弊端在于飞行员失去了与飞机的操纵面的联系，在驾驶舱中也失去了与第二飞行员的联系。这样，飞行员失去了触觉信息，只能使用视觉线索来告知自己实际的飞行状态和可用的平稳控制动力以及另外一个飞行员做什么。
在“直接驱动的主动”控制杆中，飞行员通过单独使用精密的伺服系统而感受到模拟的控制力。在直接驱动的主动控制器中，马达、驱动器、高带宽闭环力和阻尼控制算法被用来直接给杆提供触觉反馈，以便模拟飞机的操纵面的触觉反馈。通过使用该高带宽系统，由于增加了多个传感器，以及控制系统的复杂性，该系统既昂贵又笨重。此外，考虑到了，在这些直接驱动的主动系统中，如果马达故障，杆能被锁定，从而阻止飞行员控制飞机。为了纠正这个问题，必须把不必要的冗余建立这个系统中。
希望提供一种用于控制杆的可调整的触觉反馈系统，它没有标准的、“完全主动”的控制杆的缺点，并且能被调整以向一个控制杆提供有关其他控制杆的飞行员的行动的触觉反馈。
发明内容
从一方面来说，这项发明提供了一种飞机配置控制系统，设置为当涉及到相对于机械基准的第一和第二杆的位置之间的不符合时，提供触觉反馈。
更具体的说，在一个实施例中，一架飞机的控制系统包括第一和第二杆，第一和第二反馈组件，还提供控制装置。在一个实施例中，系统使用了间接驱动的主动式控制系统。
第一反馈组件可以相对于机械基准移动。第一杆相对于机械基准和第一反馈组件都可以移动。第一杆包括第一杆位置，其为所述第一杆相对于所述机械基准的位置。第一个反馈组件包括第一反馈位置，其为相对于机械基准的所述第一反馈组件的位置。第一杆和第一反馈组件都有第一相对误差，其为第一杆位置减去第一反馈组件位置。
第二反馈组件可以相对于机械基准移动。第二杆相对于机械基准和第二反馈组件都可以移动。第二杆包括第二杆位置，其为所述第二杆相对于所述机械基准的位置。第二个反馈组件包括第二反馈位置，其为相对于机械基准的所述第二反馈组件的位置。第二杆和第二反馈组件都有第二相对误差，其为第二杆位置减去第二反馈组件位置。
控制装置包括了交叉耦合模式，控制装置提供了第一和第二反馈位置指令来定位第一和第二反馈组件，由此第一反馈位置指令就等于第二相对误差，而第二反馈位置指令就等于第一相对误差。
在一个实施例中，第一反馈装置为第一杆提供了间接驱动触觉反馈。当第一杆从第一反馈组件的反馈中间位置运动时，这个间接驱动触觉反馈为第一杆提供了被动的反馈。第二反馈组件为第二杆提供了间接驱动触觉反馈。当第二杆从第二反馈组件的反馈中间位置运动时，这个间接驱动触觉反馈为第二杆提供了被动的反馈。在这种状况下，系统提供了触觉反馈以及允许调整反馈组件的位置(主动控制)，这样可以相对于机械基准调整被动的触觉表现。
在一个更具体的实施例中，第一个反馈组件包括了第一凸轮表面，其限定第一反馈中间位置和第一阻力装置。第一杆包括了第一凸轮从动件。第一阻力装置在第一反馈中间位置不断阻止第一凸轮从动件运动来提供被动的触觉反馈。第二反馈组件包括了第二凸轮表面，其限定第二反馈中间位置和第二阻力装置。第二杆包括了第二凸轮从动件。第二阻力装置在第二反馈中间位置不断阻止第二凸轮从动件运动来提供被动的触觉反馈。
在一个更具体的实施例中，弹簧和阻尼器装置提供了第一和第二反馈阻力装置。另外，在一个实施例中，所述第一和第二凸轮表面呈大致V形，所述第一凸轮从动件安置在所述第一凸轮表面里，所述第二凸轮从动件安置在所述第二凸轮表面中，在一个实施例中，第一和第二反馈中间位置就是第一和第二凸轮从动件与V形表面相接时的位置。
在一个实施例中，第一反馈组件包括了第一万向节装置，为第一杆提供了被动的触觉反馈，并且定位了第一反馈中间位置。所述第一反馈组件还包括了第一致动器，用来调整所述第一反馈中间位置相对于机械基准的位置，由此第一反馈组件相对于机械基准的反馈表现(反馈资料feedbackprofile)就可以被调整了。另外，第二反馈组件包括了第二万向节装置，为第二个杆提供了被动的触觉反馈，并且定位了第二反馈中间位置。第二反馈组件还包括了第二个致动器，用来调整第二反馈中间位置相对于机械基准的位置，由此第二反馈组件相对于机械基准的反馈表现就可以被调整了。第一和第二反馈组件的被动部分居间设置在第一和第二致动器和第一和第二杆之间，以便提供间接的被动驱动装置。
在一个实施例中，所述第一万向节装置和所述第一杆枢转地连接至机械基准，以便围绕第一公共轴线枢转，所述第二万向节装置和所述第二杆枢转地连接至机械基准，以便围绕第二共轴枢转。
在一个更具体的实施例中，第一致动器是一个线性驱动器枢轴地与第一万向节装置耦接，来控制与第三个轴之间相对的枢轴地运动。第一致动器枢轴地是耦接到机械基准来绕第四个轴运动，抵消第三个轴的运动。第二致动器是一个线性驱动器枢轴地耦接到第二万向节装置，来控制与第五个轴之间相对的枢轴地运动。第二致动器枢轴地耦接与机械基准来偏移所述第五轴(offsetfromthe5thaxis)，绕第六轴运动。
在一个实施例中，所述第一反馈组件被构造为，当所述第一致动器故障时，不会阻止第一杆相对于机械基准和第一反馈组件的运动。第二反馈被构造成第二致动器的故障不会阻止所述第二杆相对于机械基准和第二反馈装置的运动。
在一个实施例中，所述控制装置同样包括了优先模式，第一杆或第二杆中被选择的一个将其反馈组件相对于机械基准保持在固定位置，并且控制装置构造成根据第一杆的位置和第二杆的位置的差别来调整第一杆或第二杆中没有被选择的一个的反馈组件的位置。这使得一个杆被操作，而没有关于第一和第二杆之间差异的触觉反馈。
在一项更具体的优先模式应用中，当第一杆是被选中的杆时，控制装置控制第二反馈位置，使得第二反馈位置等于第二反馈位置加上第一杆的位置减去第二杆的位置。替代地，当第二杆是被选中的杆时，控制装置控制第一反馈位置，使得第一反馈位置等于第一反馈位置加上第二杆的位置减去第一杆的位置。
在一个实施例中，第一反馈组件和第一杆枢转地附接至机械基准，以便围绕第一共轴枢转地运动，其中，第二反馈组件和第二杆枢转地附接至机械基准，以便围绕第二公共轴线枢转地运动；其中，第一杆的位置和第一反馈位置以围绕第一公共轴线的角度被测量，而第二杆的位置和第二反馈位置都以围绕第二公共轴线的度数被测量。
在进一步的实施例中，一架飞机的控制系统被设置以便允许被提供给线传飞控系统的反馈表现。所述系统包括第一杆和第一反馈组件，为相对于机械基准的第一杆提供被动的第一反馈表现，至少所述第一反馈装置的一个部分相对于机械基准是可以移动的，并且所述第一杆可调整所述第一反馈表现。
在一个更具体的实施例中，第一致动器，耦接到所述第一被动反馈装置，用以调整相对于机械基准的所述第一被动反馈装置的位置，来调整所述第一反馈表现。另外，反馈控制装置配置控制第一致动器去调整连接机械基准的第一被动反馈装置的位置。
在一个实施例中，系统进一步包括了第二杆，第二反馈装置和第二致动器。第二反馈装置相对于所述机械基准向所述第二杆提供被动的第二反馈表现。至少所述第二反馈装置的一部分是相对于机械基准和所述第二杆可移动，用以调整所述第二反馈表现。第二致动器相对于所述机械基准调整所述第二被动反馈装置的位置，用于调整第二反馈表现。反馈控制装置构造成控制第二致动器，用于调整相对于机械基准的第二反馈装置的位置，
在进一步的实施例中，所述第二反馈装置限定反馈中间位置。所述反馈控制装置构造成用来调整所述第一反馈装置的位置，使得此位置与所述第二杆相对于所述第二反馈中间位置的位置相同。
在一个实施例中，反馈控制装置构造成控制第二致动器，以调整第二反馈装置的位置，从而提供偏压力，将第二杆偏压向与第一杆相对于机械基准的绝对位置相同的相对于机械基准的绝对位置。
在一个实施例中，所述反馈控制装置构造成控制所述第一致动器，来调整所述第一被动反馈装置的位置，使得当时的第一反馈组件的第一反馈位置等于所述第一反馈组件的优先反馈位置加上所述第一杆位置和所述第二杆位置之间的差。
在一个实施例中，当所述第二杆位置与所述第一杆位置不相等时，所述反馈控制装置构造成控制所述第一的致动器来前后振动第一反馈装置。这个能够用来为飞行员提供警报，即有控制不协调或者飞机已经熄火。
系统配置后即使第一致动器故障也不会阻止连接机械基准的第一杆的运动。
在进一步的实施例中，第一杆、第二杆、第二反馈组件和控制装置都提供。第一杆相对于机械基准是可移动的。第一杆位置就是第一杆相对于机械基准的第一中间位置。第二杆相对于机械基准是可移动的。第二反馈组件相对于机械基准和第二杆是可以移动的。第二杆位置就是相对于机械基准的第二中间位置。共同中间位置代表了相同的中心即使是在不同的地点。第二反馈位置就是与机械基准相连接的第二反馈组件的位置。
控制装置配置去控制第二反馈设置的位置，于是第二杆的位置就能够保持与第一杆位置一致。
本申请同样提供了向飞机和控制杆提供反馈的方法。
一个方法是为飞机的控制杆提供反馈。这个方法包括以下几个步骤：感应第一杆的位置，第一杆的位置是第一杆相对于机械基准的位置；感应第一反馈位置，第一反馈位置是第一反馈组件相对于机械基准的位置；确定第一相对误差，第一相对误差是第一杆的位置减去第一反馈位置；和调整第二反馈位置，第二反馈位置是第二杆的第二反馈组件相对于机械基准的位置，使得第二反馈位置等于第一相对误差。
在进一步的实施中，方法中包括了感应第二杆位置，第二杆位置是第二杆相对于机械基准的位置；感应第二反馈位置；确定第二相对误差，第二相对误差是第二杆的位置减去第二反馈位置；和调整第一反馈位置，使得第一反馈位置等于第一相对误差。
在一个方法中，其调整所述第一和第二反馈位置的步骤连续发生，所以当所述第一和第二杆的其中一个移动到相对于机械基准的不同的位置时，至少所述第一或第二反馈位置的其中一个被调整到使得所述第一和第二反馈组件相对于机械基准基本保持同样的相对位置。
在一个方法中，更进一步包括了，当第一杆从第一反馈组件的反馈中间位置移动时，被动地偏压第一杆，以及当第二杆从第二反馈组件的反馈中间位置移动时，被动地偏压第二杆。
在一种方法中，其还包括触发优先模式来优先使用所述第二杆，并在优先模式下执行以下步骤：感应所述第一杆位置；感应所述第一反馈位置；感应第二杆位置，第二杆位置是第二杆相对于所述机械基准的位置；确定第一杆相对误差，第一杆相对误差是所述第二杆位置减去所述第一杆位置；并通过向所述第一反馈位置增加所述第一杆相对误差来调整所述第一反馈位置。
在一种方法中，还包括当所述第一和第二杆位置产生差别时，始终将所述第二反馈位置保持固定的步骤
这些方法还包括当所述第一杆位置和第二杆位置不相等时，通过来回调整所述第一反馈位置，来回振动所述第一杆。
其他方法包括：感应第一杆的位置，第一杆的位置是与第一杆相对于机械基准的位置；感应第一反馈位置，第一反馈位置是第一反馈组件相对于机械基准的位置；感应第二杆位置，第二杆位置是第二杆相对于机械基准的位置，确定第一杆相对误差，第一杆相对误差是第二杆的位置减去第一杆的位置，并通过在第一反馈位置增加第一杆的相对误差来调整第一反馈位置。
在一个实施例中，该方法还包含了以下步骤：当所述第一杆的位置与第二杆位置之间存在差别时，始终将第二反馈组件位置保持在固定位置。该方法能被用做优先模式，其中，仅有其中一个杆得到所述两个不同的杆之间的相对误差的反馈。
在其他方法中，还有向飞机控制系统的第一杆提供触觉反馈的方法。该方法包括以下步骤：当所述第一杆从第一反馈组件的第一反馈中间位置移开时，提供被动反馈；并且调整所述第一反馈组件的所述第一反馈中间位置相对于基准中间位置的位置，以便调整由所述第一反馈组件施加在所述第一杆上的偏压。
在一份更特别的实施例中，调整所述第一杆反馈中间位置的步骤包括：调整第一杆反馈中间位置相对于对应于飞机的第二杆的位置的相对调整的基准中间位置的位置，以便向第一杆提供有关第二杆的定位的触觉反馈。
在一份更特别的实施例中，第二杆位置的相对调整是所述第二杆从第二反馈组件的第二反馈中间位置的相对位置。调整所述第一反馈中间位置的步骤包括调整第一反馈中间位置，使其等于第二杆从第二反馈中间位置的位移。
在一种方法中，还包括基于第一杆的位置相对于第一反馈中间位置之间的差别，调整第二反馈组件的第二反馈中间位置的位置。在更特别的实施例中，调整第二反馈中间位置的位置的步骤包括调整第二反馈中间位置的位置，使其等于第一杆从第一反馈中间位置的位移。
在一种方法中，在第二杆的位置的相对调整是第二杆的位置相对于第一杆的相对调整，使得调整第一反馈中间位置的位置的步骤包括将第一反馈中间位置定位到等于第二杆的位置减去第一杆的位置加上第一反馈中间位置的位置的位置。
在其他方法中，调整所述第一和第二反馈中间位置的步骤基本将所述第一和第二杆保持在相对于机械基准的相同位置。
应该注意到的是，这些方法和系统的各个方面可以一起或分别应用。
当结合所附附图时，本发明的其他方面、目的、优势将从下文的细节描述中变得更加明显。
附图说明
并入并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的几个方面，并与说明书一起以便解释本发明的原理。在图中：
图1是根据本发明实施例的飞机控制系统的简化示意图；
图2是图1的控制系统的一个模式的示意流程图；
图3是图1的控制系统的不同的模式的示意流程图。
虽然本发明将会结合特定优选的实施例进行说明，但不是把它局限于这些实施例。相反，目的是为了覆盖所有由附加的权利要求限定的、包含在本发明的精神和范围内的所有的替代、改变和等效物。
具体实施方式
图1是用于控制飞机的俯仰、滚转或俯仰和滚转的飞机控制系统100的简化的示意图。飞机控制系统100通常包括第一和第二控制杆102，104(统称为“控制杆102，104”)。飞行员(例如：飞行员和副驾驶)使用控制杆102，104来控制不同的飞机操作，例如俯仰、滚转和/或俯仰和滚转。
控制杆102，104被视为线传飞控控制杆，因为操纵控制杆以调整飞机的俯仰和/或滚转状态，并不是直接通过机械设备传递到飞机的操纵面上的。替代地，控制杆从中间位置的偏离被转化为电子信号。这些信号接着被传递给致动器，致动器用这些电子信号，在飞机的操纵面中进行按比例的变化。
因为控制杆102，104不是机械地连接至操纵面，所以控制系统100结合有应用到控制杆102，104的触觉反馈，以便模拟如果控制杆102，104实际上是机械地连接至操纵面时，飞行员可能会有的感觉。例如，如果飞行员需要大幅度地俯仰或滚转，触觉反馈会增加飞行员必须施加给控制杆的力，以便执行在操纵面中的改变。这样，通过飞行员向相应的控制杆施加大的力，将实现在飞机的现有控制中的很大程度的偏离。
控制杆102，104基本包括第一和第二杆108，110(即飞行员和副驾驶的杆)，飞行员通过它们输入有关期望的俯仰和/或滚转的控制信号。第一和第二杆108，110与第一和第二反馈组件112，114相互作用，以提供触觉反馈。杆102，104连接至用来控制反馈组件112.114的动态调整的电子控制装置106。
每个反馈组件112，114向其相应的杆108，110提供触觉反馈。在一些实施例中，此触觉反馈有两个分量，被动分量和主动分量。第一触觉反馈涉及飞行状态，即由杆从中间位置偏移的量而产生的飞行员所需要的俯仰或滚转的量。触觉反馈的第二部分，涉及两个不同控制杆102，104之间的矛盾。更具体地说，当两个杆108，110相对于机械基准(mechanicalground)不处于相同的位置时，即，飞行员正向飞机提出冲突的控制命令时，反馈组件112，114提供触觉反馈。
根据图1，本实施例的控制杆102，104基本上是相同的。杆108基本包括第一手柄部116，杆110包括第二手柄部118。飞行员手动地操作手柄部116，118，以控制向要的俯仰和/或滚转的量。手柄部116可操作地连接至第一连接棒120，手柄部118可操作地连接至第二连接棒122。连接棒120，122分别可操作地连接至或包括第一和第二凸轮从动件124，126中的一个(在本实施例中为滚轴)。凸轮从动件124，126与相应的反馈组件112，114相互作用，以便向杆108，110提供不同的触觉反馈表现。
相对于相应的第一和第二基准中间位置132，134，杆108，110绕相应的第一或第二共同的枢转点128，130中之一枢转。杆108，110相对于相应的基准中间位置132，134的角位移是与飞行员要求的俯仰或滚转的量成比例的，即，与飞机相应的操纵面的位置的变化量成比例。
通常，反馈组件112，114通过向杆108，110从基准(ground)中间位置132，134的移动提供主力，向飞行员提供触觉反馈。在一个实施例中，反馈组件112，114是间接驱动的主动反馈组件。这样，系统提供主动反馈和被动反馈。反馈组件112，114使用被动的反馈作为触觉反馈的第一形式，如上所述，触觉反馈的第一形式通常涉及杆108，110的控制状态。这涉及要求的俯仰和/或滚转的量，并模拟与飞机的操纵面的连接。此被动反馈由阻力装置136，138(即，弹簧阻尼箱)，通过使用一个或多个弹簧和/或阻尼器或其他偏压装置提供，阻力装置136，138抵抗杆108，110从反馈中间位置的旋转运动。
在典型的实施例中，阻力装置的阻力表现(阻力表现，resistanceprofile)增加了杆108，110从反馈中间位置的角位移或偏离的更大的量，反馈中间位置在图示的实施例中为中间位置132，134。阻力向飞行员提供了反馈，使得当飞行员要求一定量的俯仰或滚转时，他的肌肉记忆会用一定量的推力或拉力，来克服阻力装置136，138的弹簧和阻尼器的力。因此，飞行员会“学会”需要用多大的力来控制飞机，即，使用多大的力来调整杆108，110相对于基准中间132，134的位置，来实现俯仰和/或滚转的量。
在附图的实施例中，反馈组件112，114包括成形的(profiled)第一或第二凸轮144，146，第一或第二凸轮分别具有与凸轮从动件124，126相互作用的第一和第二V形凸轮表面148，150。当凸轮从动件124，126从凸轮表面148，150的中心，即，“V”的底部，离开(transitionaway)，阻力装置136，138增加作用于相应杆108，110的角向力，以便向飞行员提供触觉反馈。
凸轮表面148，150的中点也可以被称作“反馈中间位置”或“万向节中间位置”，因为在这个位置，反馈组件112，114没有施加任何旋转力给杆108，110。在一个实施例中，在反馈中间位置(如图1所示)中，凸轮从动件124，126将接触相应的V形凸轮表面148，150的两侧，使得反馈组件112，114没有施加旋转力给杆108，110。图1中，反馈中间位置图示为与基准中间位置132，134对齐。
飞机控制系统100也被构造成当两个不同杆108，110之间的控制输入不一致时，向飞行员提供主动触觉反馈，即，当一个飞行员相对于另一个飞行员试着要求不同程度的俯仰和/或滚转时。这是前述的第二种形式的触觉反馈并且是主动触觉反馈。
在一个实施例中，当一个飞行员的动作引起两个杆108，110之间位置不一致时，反馈组件112，114被构造成试图将第一和第二杆108，110维持在相对于机械基准159相同的位置。
为了向一个杆108，110提供有关另一个杆110，108的操作的主动触觉反馈，反馈组件112，114包括由第一和第二致动器156，158中的相应的一个驱动的、可移动的第一和第二万向节152，154中的一个，以便调整第一和第二凸轮144，146相对于机械基准159的位置。凸轮144，146的调整会调整相对于机械基准159的力反馈表现。因此，当杆108，110相对于机械基准移动时，相应的反馈组件108，110能将不同的力施加至相应的杆108，110。
此外，因为被动反馈部分，即，阻力装置136，138，相应的万向节152，154，凸轮144，146，被设置在致动器156，158之间，这提供的是间接驱动，因为致动器156，158不是直接连接至杆108，110，和/或杆108，110可至少一定程度上独立于致动器156，158移动。
万向节152，154旋转地安装在机械基准159上，以便分别绕第一和第二共同的枢转点128，130转动。这样，指定的控制杆102，104的杆108，110和万向节152，154被允许绕着由各自的共同的枢转点128，130提供的相应的共同的轴转动。
通过调整所述万向节152，154的位置，因此调整了绕共同枢轴点128，130的凸轮144，146，施加于相应的杆108，110所述阻力或者反馈表现被改变以向飞行员发出的或者增加或者减少的阻力的触觉反馈(表示所述两杆108，110所发布的指令的差别)。当该飞行员输入这种控制差异时，通过向所述移动的杆提供修正力(补偿由飞行员施加的增加的力)，以便偏移所述另一杆，这种力的表现的可调整性可以用于维持所述两杆108，110在共同位置上。
如图所示的实施例中，致动器156，158为线性致动器，其枢转地耦接于所述机械基准156和枢轴地耦接于万向节152，154。然而，其他致动器如旋转致动器也可以用于定位在例如枢轴点152，154或者马达处，马达具有在万向节152，154上相对应的传动装置上的齿轮。其他种类的传动装置也可以用于调整万向节152，154相对于机械基准159的位置。
总的来说，当所述杆108，110之一发生偏移时，所述飞机控制系统100的所述控制装置106命令与所述另一杆相关联的所述反馈组件112，114对所述万向节152，154进行合理的位置调整。这调整了所述相应凸轮144，146的位置和其反馈中间位置，以便向所述另一杆108，110提供相对于所述移动的杆的偏转的触觉反馈。此外，当缺乏飞行员施予所述相应杆杆的力时，该杆将作为(所述偏转的杆，移动到相同的杆相对于机械基准159的位置。
每根杆108，110具有与之相关联的一个或多个控制杆位置传感器160，162，并给所述控制装置106提供所述杆108，110相对于机械基准159的绝对位置的反馈。这些相对于机械基准159的绝对位置指的是第一杆的位置是第一杆108的位置，第二杆的位置是第二杆110的位置。如图所示的实施例，这些位置是围绕共同枢轴点128，130角度位置。这些相对于机械基准159的绝对位置是典型的围绕共同枢轴点128，130的相对于基准中间位置132，134的相对角位移的形式。但是，其他系统也可以使用坐标式系统(coordinatestylesystem)。
万向节152，154具有与其相关的至少一个万向节位置传感器164，166，并且为所述控制设备106提供反馈，该反馈关于所述万向节152，154相对于机械基准159的绝对位置。这些相对于所述机械基准的绝对位置通常可以分别称为第一和第二反馈位置，或更具体地称为用于所述第一和第二万向节152，154的第一和第二万向节位置。此外，如图所示，这些位置是围绕共同枢轴点128，130的角位置。这些相对于机械基准159的绝对位置通常是共同枢轴点128，130的相对于所述基准中间位置132，134的角位置。此外，可建立和使用绝对坐标和圆柱体系统。
所述控制装置106总的来说由两列控制设备组成，包括第一和第二下级位置控制模块168，170(也可以称作万向节控制器)，用于控制和监督所述万向节152，154的位置状况。所述下级控制模块168，170通过控制传感器156，158来控制围绕共同枢轴点128，130的万向节152，154和凸轮144，146的位置。
在一优选的实施例中，对所述万向节152，154的控制是对万向节152，154相对于机械基准159的准确位置的闭环控制。这个闭环控制为比例积分微分(PID)类型的控制。
所述控制设备106还包括一个上级控制模块172(可以被称作交叉耦合控制模块或者双摇杆控制模块)。这个上级控制模块172对比并且统计所述杆108，110以及万向节152，154的位置方面相关的信息，生成关于万向节位置的指令，指定所述万向节152，154的期望的位置或者相应的调整，最终由所述下级控制模块168，170完成执行。
这样，所述上级控制模块172接受来自所述传感器160，162，164，166关于所述控制杆和所述万向节的位置信息。具有代表性的是，这些信息由所述下级控制模块168，170传递给上级控制模块172。但是，其他装置设计成相关的信息都是直接传递给上级控制模块172的。
另外，当控制器168，170，172作为独立的控制器时，可以设置独立的模块来实现所有三个控制器168，170，172的功能。
所述控制杆102，104的附加特征在转让给本申请(instantapplication)的代理人的同时待决的申请文件中公开，1)代理人案卷号为507975，名为《间接驱动主动控制杆》(indirectdriveactivecontrolcolumn)，申请号12/845,160，申请日期2010年7月28日，2)代理人案卷号为507949，名为将主动控制杆手动激活地回复到被动控制杆，申请号12/846,246，申请日期2010年7月28日，其中的教示和披露的内容在此纳入参考。
目前已经讨论了所述控制系统100的基本结构，下面将展示控制系统100的运行。
当所述万向节152，154在相对于所述机械基准的中间位置时，也就是，所述万向节的中间位置等于图例1中的132和134基准中间位置时，施加于所述杆108，110的反馈阻力是基于阻力装置136，138的移置产生的力度的大小，当凸轮从动件124，126沿着凸轮表面148，150转换，所述杆108，110偏离基准中间位置132，134时，从而偏离所述凸轮144，146的万向节中间位置时，所述阻力装置136，138会移置。在这个结构中，通过对所述杆108，110施加“学到的”力度以克服所述阻力装置136，138的阻力，飞行员的肌肉记忆将会用于输入适当程度的俯仰和/或滚转。
但是，当所述第一和第二杆108，110不是同时并且同等地从相对基准中间位置132，134移置，所述控制装置106会在所述第一和第二万向节152，154的位置作出相应的变化，从而调整施加于所述杆108，110的力。这样就调整了相应的反馈组件112，114的反馈中间位置。从而对飞行员提供了触觉反馈，说明两个独立的杆108和110之间的控制输入有不一致。这样也调整了飞行员需要施加在所述杆108，110上，以便把所述杆108，110从所述基准中间位置132，134移动到相对所述机械基准159来说非常合适位置的力度大小。因此，对应于一个合适的移置角度的肌肉记忆并不会对应于需要用于克服所述反馈组件112，114产生的新的反馈表现的力度。
控制装置106可以构造成为交叉耦合的型式，在这种型式下，与所述每个杆108，110的位置相关的触觉反馈被反应到其他的控制杆102，104上。替代地，所述控制装置106可以构造成一个优先型式，在这种型式下，被设置为优先的杆不会从非优先杆上收到触觉反馈，而非优先杆应该收到触觉反馈，该触觉反馈与非优先杆和优先杆之间误差的量成比例。
在所述的实施例中，所述每个杆108，110都有一个优先按钮176，178可以赋予优先级给相应的杆，并且使系统脱离交叉耦合型式，改为优先型式。
交叉耦合型式一般是默认的型式并且是首个，除非启动了优先按钮176，178中的任何一个。
在这个型式下，在飞行员操作每个杆108，110之前，所述杆108，110一般是在所述基准中间位置132，134，因此没有相对于所述机械基准159的偏移，没有相对于对应所述万向节152，154的偏移，也没有相对于所述凸轮表面148，150的偏移。同样的，所述对应万向节152，154，所述凸轮表面148，150在所述基准中间位置132，134应该也有它们的万向节中间位置，即，与所述机械基准159相对的中间位置。因此，所述杆108，110和所述万向节152，154偏离所述基准中间位置132，134的测量位置应该是，例如，0。
在交叉型式(也称为“普通型式”或者“默认型式”)时，控制装置106将会工作以便操控所述万向节152，154的万向节位置和相应的凸轮表面148，150，使得所述第一万向节152的位置等于所述第二杆110相对于所述第二万向节154的万向节位置的差别。同样地，所述第二万向节154的万向节位置等于所述第一杆108的杆的位置相对于所述第一万向节152的万向节位置的差别。这些万向节位置一般都是基于万向节中间位置相对于基准中间位置132，134的位置。
详细阐释这一操作，如上所述，第一杆位置就是所述第一杆108相对于所述机械基准159的位置(即基准中间位置132)。第一反馈位置(也被称为“第一万向节位置”)就是第一反馈组件(即万向节152)相对于所述机械基准159(即基准中间位置132)的位置。第一相对误差就是所述第一杆位置减去第一反馈位置。因此，第一相对误差就是所述第一杆108相对于相应的所述万向节152的万向节中间位置的位置。当所述第一相对误差为0的时候，第一反馈组件112，尤其是阻力装置136就不应该给所述第一杆108施加净角向力。
同样地，第二杆的位置就是所述第二杆110相对于所述机械基准159的位置(即基准中间位置134)。第二反馈位置(也被称为“第二万向节位置”)就是第二反馈组件(即万向节154)相对于所述机械基准159(即基准中间位置134)的位置。第二相对误差就是所述第二杆位置减去所述第二反馈位置。因此，第二相对误差就是所述第二杆110相对于相应的所述万向节154的所述万向节中间位置的位置。当所述第二相对误差为0的时候，所述第二反馈组件114，尤其是阻力装置138就不应该给所述第二杆110施加净角向力。
控制装置106，在交叉耦合型式下，设置为可以发出第一和第二反馈位置指令(也称为万向节位置指令)以定位第一和第二反馈组件112，114(万向节152，154)，使得第一反馈位置指令等于第二相对误差，而第二反馈位置指令等于第一相对误差。这个控制是动态控制，以便所述第一和第二杆108，110相对于它们的对应万向节152，154的位置增量变化快速地反馈至其他装置。这使一些实施例可以基本防止两根杆调整到非常不同的绝对的杆的位置上。
现在阐述这种操作的实例。
假设飞行员初始输入到一根杆上，比如只输入所述杆108，的力度等于将所述杆相对于所述机械中间位置132移动正10度的位置的力度(在图例1中相对于共轴128的顺时针方向，如箭头180所示)。另外，第二个飞行员对所述第二杆110有初始0输入。
所述第一杆108将会转换到正10度的所述第一杆位置。所述第一万向节位置将会是0，因为所述第一万向节152相对机械基准159来说位置无变化。由于所述第一杆108相对于所述万向节152的位置变化，会有正10度的第一相对误差。所述控制装置106运行，使得所述第一相对误差就是对所述第二万向节154的所述第二万向节指令。因此，所述控制装置106对第二万向节控制器170发送/产生了正10度的第二万向节指令，从而利用闭环控制控制了第二致动器158，直到所述第二万向节154被旋转到围绕公共轴线130的正10度的位置。
这也促使所述第二杆110与所述第二万向节154一起旋转到围绕公共轴线130的正10度的位置(箭头181所示的正向)。这是因为其他飞行员没有外力施加于所述第二杆110，所述第二凸轮从动件126被限制在所述第二凸轮146内。
因此，在控制所述第一杆108的飞行员的该第一初始输入之后，所述两根杆都被位移到围绕各自共同枢轴点128，130的10度的第一和第二杆位置。
应注意所述控制装置106包含了逻辑测试，以查看所述杆108，110中每个独立的杆是否对应于相应的万向节152，154移动，以确定是否其他控制杆102，104的万向节指令应该被调整。
在这种情况下，只有所述第一杆108在相对其万向节152(即第一相对误差)有变化)移动，因此只有所述第二万向节154被调整了位置，即从基准中间位置134被调整。所述第二杆110通过所述第二万向节154旋转被保持在万向节中间位置，因此所述第二相对误差保持为0，从而逻辑确定了无需改变所述第一万向节指令。因此，所述第一万向节指令保持将所述第一万向节152控制在0位置，也就是基准中间位置132。
如果控制所述第二杆110的飞行员决定现在调整飞行器的控制，并从正10度位置偏斜杆110，所述控制装置106将会产生新的第一万向节指令信号以调整第一万向节152的位置。这是因为施加给所述第二杆110移动到新的位置的力，将会导致它从它的万向节中间位置移动，从而产生新的非零的第二相对误差。
有代表性的是，控制所述两个万向节152，154是一个动态过程，所述杆108，110的很小的位置变化将会导致对所述其他反馈组件112，114的万向节指令的相应改变。由于所述杆108，110中的任一个的位置的增量改变，这将持续地调整施加于所述杆108，110的反馈力，这在操作中将会有助于产生一个反作用力，以补偿所述第二杆新的位移，这有助于防止所述第二杆110从所述正10度的第二杆位置移动。
举个例子，当控制所述第二杆110的飞行员尝试移动所述第二杆110回到负1度(在图例1中182箭头所示)，这个操作将会通过所述控制装置106以及更高一级的控制器172反馈到耦接于所述第一杆108的所述第二反馈装置112。这就向控制所述第一杆108的飞行员提供了触觉反馈，说明目前所述两个独立的控制杆102，104发送的信号有差异。
在第二个飞行员操作之前，控制所述第一杆108的第一个飞行员将会经历与正10度的位移有关的正反馈。这样，控制所述第一杆108的飞行员将会施加他“学到的”力度到所述第一杆108上，以维持所述第一杆108在正10度位置上，从而克服阻力装置136产生的阻力。这就会导致所述第一杆108上同样的负荷，使得所述第一杆108处于平衡状态。
此外，所述第二杆110也会在平衡状态，因为所述第二杆110仍然沿所述第二凸轮表面150保持在所述万向节中间位置，所述第二万向节154施加了零外部负荷和零负荷。这样，所述第二杆110上也只有零净负荷，所以它保持在平衡状态。
但是，一旦所述第二杆110被操控脱离了它的杆的位置，即向逆时针方向偏移了，如箭头182所示，离开了正10度的第二杆位置，就形成了所述第二杆110和所述第二万向节154之间的第二相对误差。控制装置106将会检测所述第二相对误差的变化，并初始地发出第一万向节指令以调整所述第一万向节152的位置等于这个相对误差。这几乎立即调整了施加于所述第一杆108的力，同时向第一飞行员提供了所述第一杆和第二杆108，110之间的差异的触觉反馈。
例如，一旦所述第二杆转至第二杆正九度的位置时(也就是它被运动到了负一度)，第二相对误差即变为负一度。这结果对应于第二杆的正九度的位置减去第二万向节的正十度的位置之间的差别。
此负一度现在称为控制装置106向所述第一万向节控制器168发出的为调整所述第一万向节152的位置的第一万向节指令。这样，第一万向节控制器168将驱动所述第一万向节152至负一度位置，显示为箭头184向逆时针方向的转动。此所述第一万向节152的逆时针运动将对操纵所述第一杆108的第一飞行员产生触觉反馈。
若第一飞行员要将所述第一杆108保持在第一杆的正十度的位置，第一飞行员施于所述第一杆上的力将须增加到与所述第一杆的正十一度的位置相关的力的相同的程度。这是因为所述第一杆108从所述反馈装置112上的实际相对位移(更具体的说是，第一万向节中间位置相对于所述第一凸轮144的位移)为正十一度。此正十一度等于所述第一杆108从所述底面中间位置的正十度的位移减去所述第一万向节152(根据新的第一万向节指令)从所述基准中间位置132的负一度的位移。
通常，施加于所述第一杆108上的触觉反馈将使第一名飞行员与第二名飞行员协调，以矫正由单独的飞行员给出的两个单独的控制之间的差异。在此时，这飞行员中的一名将停止向其对应的杆施加外荷载，使得该未受控制的杆转至与受控制的杆相同的取向。
但是，若第一飞行员要将所述第一杆108保持在正十度的第一杆的位置，同时所述第一万向节152转至负一度的第一万向节的位置时，那么这也将触发第二万向节指令的新的变化。由于存在新的第一相对误差(即正十一度)，第二万向节指令变成正十一度。这个新的第二万向节指令致使所述第二万向节控制器170驱动所述第二万向节154至正十一度的第二万向节位置。这将导致对所述第二杆110的额外的阻力。
更准确的说，当第二名飞行员向所述第二杆110施加位移为负一度所需要的力时，由于所述万向节154沿正方向移动一度到达正十一度的第二万向节位置，所述第二杆110向正九度的第二杆的位置移动时，就要求飞行员施加的力等同于负二度的位移。这是因为第二杆110相对于所述第二万向节154的所述第二万向节中间位置移动了负二度。
但是若第二名飞行员只施加了位移负一度所需的力，所述第二杆最终将会转回正十度的绝对位置。
这种所述万向节152、154的同时调整是系统的动态控制，可使两位飞行员从触觉反馈上感受到他们指令输入的差异。更具体易懂的来说，如果两个飞行员都想维持这个差异，即，所述第一杆在正十度的第一杆的位置，而所述第二杆在正九度的第二杆位置，由于此时所述第一与第二万向节会持续不断的调整，飞行员们也必须持续增加施力才能使杆保持平衡。这持续增加的施力将使飞行员们决定应控制哪个杆。
更近一步说，由于所述第一与第二万向节指令的调整是动态的，向所述第一与第二万向节发出的指令通常会特别阻止所述第二杆到达正九度的第二杆的位置。相反，所述第二万向节的位置将会不断调整，以便反作用于第二名飞行员所施加的沿负方向(即箭头182所示的逆时针方向)的力，从而所述第二杆大体保持在正十度的第二杆的位置上。
由此，所述反馈装置112，114调整加在所述杆118，110上的力，以使所述两杆大致保持在正十度附近的位置。换句话说，若所述杆在位置上产生任何差异性，所述万向节位置的调整就会反作用于杆的位置中的任何差异，以试图并保持使所述两根杆保相对于所述机械基准159在相同位置上。
但是，如果第一名飞行员不想将所述第一杆108保持在正十度的第一杆位置上，并且决定只是保持从外部施加在所述第一杆108上的力为一个定量，新的负一度的第一万向节指令将使所述第一与第二杆108，110转至同样的正九度的杆位置。
这是因为第一名飞行员将仍然施加将所述第一杆108从其万向节中间位置移至正十度所需的力。但是，因为所述万向节中间位置已经由于新的万向节指令而移动负一度，所以所述第一杆与第一万向节之间的相对误差保持为正十度，更具体的说，正九度的所述第一杆位置减去负一度的所述万向节位置得到正十度的相对误差。
另外，因为由于所述第一杆108和所述第一万向节152运动而所述第一相对误差没有改变，所以程序逻辑将确定无需修正第二万向节指令，第二万向节指令仍然保持正十度。
再次，所述杆108，110由于作用在其上的净力为0而已达到平衡。飞行员们施加的外力由所述万向节152，154补偿。
图2是用于产生所述第一与第二万向节指令的逻辑200在交叉耦合模式下的示意图。第一分支202涉及确定第二万向节指令，第二分支204涉及确定第一万向节指令。除了用于确定指令的输入之外，这两个分支几乎相同。因此，由于第二分支操作几乎相同，下文将只描述用于确定第二万向节指令的第一分支202。
所述第一分支202使用第一杆位置(块206)与所述第一万向节位置(块208)的感应输入。第一相对误差随后由第一杆位置减去第一万向节位置而得(块210)。所述第一相对误差随后经过低通滤波(块212)。经过过滤的所述第一相对误差随后被比较以确定其是否大于阈值(块214)。如果所述经过过滤的第一相对误差比所述阀值大，则所述第二万向节指令等于所述第一相对误差(块216)。如果所述经过过滤的第一相对误差不大于所述阀值，则需要比较来看其是否小于阀值的负值(块218)。如果所述经过过滤的第一相对误差小于所述阀值的负值(块218)，则所述第二万向节指令等于所述第一相对误差(块216)。如果所述经过过滤的第一相对误差不小于所述阀值的负值(块218)，则所述第二万向节指令为零(块220)，即，所述第二万向节154向着所述基准中间位置134被驱动。这些比较步骤帮助清除由于所述杆108，110的位置中非常细微的改变(veryminutechanges)(比如由于所述系统的震动或与所述传感器有关的误差)而产生的所述万向节指令的调整。
如上所述，这些计算几乎不断地在发生，从而向所述万向节指令中位置的更新几乎是瞬间发生的。
既然已描述了所述交叉耦合模式，则描述所述优先权模式。每根杆108，110包括相应的优先权按钮176，178，用来给予相应杆优先权。在优先权模式中，给予优先权的所述杆不会从所述非优先权杆感受到触觉反馈。因此，用于所述优先权杆108，110的所述万向节152，154总是保持在基准中间位置132，134。在该模式中，仅所述非优先权杆会体验到涉及到所述第一和第二杆位置之间差异的触觉反馈，也就是力。更进一步说，如果所述非优先权杆没有遵循所述第一杆的位移，则反馈将会提供给所述第二杆。而且，在优先权模式中，所述非优先权反馈组件被构造为尝试将所述非优先权杆维持在与所述优先权杆相同的杆位置上。
将基于正给予优先权的所述第一杆108描述优先权模式的例子。
再次，用于本例的杆108，110和万向节152，154被假设为最初处于所述基准中间位置132，134。
该模式使用了不同的方法来确定用于所述非优先权杆的所述万向节指令。在该模式中，所述第二万向节指令(即，用于所述非优先权杆的所述万向节指令)等于所述在先的第二万向节位置(即，非优先万向节位置)加上所述第一杆位置的值的总和减去所述第二杆位置(即，优先杆位置减去非优先杆位置)。
因此，如果所述第一杆108被移动到正10度的第一杆位置时，则所述第二杆110在没有所述第二飞行员的任何输入时再次被移动到正10度的第二杆位置位置。这是因为所述第二万向节指令将是所述当前零度的第二万向节位置加上第一杆位置(正10度)减去所述第二杆位置(零度)之间的差的总和。再次，请注意此计算实际上以逐渐增加的规模不断地发生。因此，所述第二万向节指令是正10度，驱动所述第二万向节154到正10度，同时驱动所述第二杆110到达所述同样的位置，原因在于缺少所述第二杆110上的任何外部负荷。
现在，如果第一飞行员子再次操纵所述第一杆108，则所述第二万向节154将根据所述第一杆和第二杆108，110的新位置的差异进行调整。如果所述第二杆110被固定在正10度位置，则触觉反馈将由于所述第一杆108的运动而对第二杆产生。更具体的说，假设所述第一杆108朝向正9度的第一杆位置的相反运动(箭头184)。
所述第二万向节控制器将会接受指令同样驱动所述第二万向节154。在这一点上，所述第一杆位置(正9度)和所述第二杆位置(正10度)之间的差异是负1度。这个值被加到所述当前正10度的第二万向节位置以驱动第二万向节154到达正9度。在没有第二飞行员外力/输入时，所述第二杆110将和所述第二万向节154移至9度的第二杆位置。特别的，由于所述控制设置106的动态作用，所述第二杆110的运动将在所述第一杆108从正10度的位置上位移后几乎立刻且持续地发生，并且不仅在所述第一杆108已移至所述9度位置之后。
但是，如果所述第二飞行员抵制此运动并尝试保持所述第二杆110在正10度的第二杆位置上，则关于差异的触觉反馈将以大约一度压力的量(至少是刚开始的时候)被所述第二飞行员感知到。这是因为所述第二飞行员施加力去保持所述第二杆在与所述第二万向节154的所述第二万向节中间位置不一致的位置上。
在另一例子中，如果第二飞行员向所述第二杆110施加产生负一度位移的力(如箭头182所示)，则由于所述万向节154会调整抵消第二个飞行员的输入，因此所述第二杆110将基本上保持在正10度的位置。
当所述第二杆110开始进行逆时针移动(如箭头182所示)时，将产生所述第一杆位置减去所述第二杆位置的相对误差。这将引起所述第二万向节154沿正方向移动以抵消这个作用力。
由于这是一个将通过增加第一和第二杆位置之间的所述相对误差来继续调整所述第二万向节154的位置的动力系统，因此，最终所述第二万向节指令将等于正11度。由于第二飞行员将施加通常使杆移动负1度的力，因此在这个更新的方向中，所述第二杆110随后将基本上保持在正10度的位置。
因此，这个作用力将被所述第二万向节154的新位置以及正11度位置处相应新的反馈作用力抵消。因此，所述第二杆110将从其万向节中间位置移动1度，从而通过所述第二万向节154导致待施加到所述第二杆110的正1度作用力，从而抵消了飞行员所产生的作用力。因此，所述第二杆110将具有基本上在正10度位置处的平衡状态，所述正10度位置还对应于与所述第一杆108相同的位置。
当第二飞行员决定停止施加等于负1度位移的作用力时，所述第二万向节154将调整，以继续将所述第二杆110维持在所述第一杆位置(正10度的位置)处。当第二飞行员开始减轻对所述第二杆110的作用力时，由所述第二万向节154施加到所述第二杆110上的力(即正1度值的作用力)将导致所述第二杆110在正方向(即正10度加上沿箭头181所指方向的递增数量)偏斜。这个递增数量将在所述第一杆和第二杆之间产生新的相对误差。然而，这将是一个负的相对误差，引起在所述第二万向节指令的调整。
如果第二飞行员通过尝试持续使所述第二杆110向所述负9度位置运动，来尝试维持所述第一和第二杆108，110的位置之间的差异，则所述第二万向节154将会被不断地要求正向地增加其位置，来提高施加在所述第二杆110上的所述力。因此，第二飞行员必须不断地增加施加在所述第二杆上的负力(negativeforce)。然而，再次，很有可能，由于所述凸轮表面150位置的调整，所述万向节154施加的增加的力将不断地反作用于飞行员增加的力，因此，所述第二杆将再次维持在所述正10度位置的均衡位置上。所述凸轮表面150的调整导致参考机械基准159时由此产生的所述力表现的调整。
图3提供了涉及所述优先模式的所述控制逻辑的方框图300。同样，所述方框图的顶部涉及所述第二万向节指令的确定(块302)，以及所述方框图的底部涉及所述第一万向节指令的确定(块304)。例如，所述顶部和底部的操作实质上是一样的，因此将只讨论所述顶部，即用于确定所述第二万向节指令的部分。
此模式使用所述第一杆位置(块306)、第二杆位置(块308)、第一万向节位置(块310)和第二万向节位置(块308)的输入。所述第一和第二杆108，110之间的相对误差(也称为第一杆—第二杆相对误差)通过从所述第二杆位置减去所述第一杆位置来确定(块314)。接下来，所述第一杆—第二杆相对误差是与阀值相比较(块316，318)。如果所述第一杆—第二杆相对误差大于所述阀值或小于所述阀值的负值，则接下来所述第一杆—第二杆相对误差保持不变(块320)。如果不是，则所述第一杆—第二杆相对误差变为零(块322)。这一步骤防止了所述杆位置的极小变化影响所述第二万向节的位置变化。
所述第一杆—第二杆相对误差随后被加进所述第二万向节位置，以确定所述新的第二万向节指令(块324)。
所述现有的算法包括所述第二万向节指令的低通滤波(块326)。
所述算法持续地检查所述第一杆是否已从其基准中间位置移开(块328)。如果所述第一杆108没有从其基准中间位置132移开，则所述第二万向节指令变为零(块330)。这是因为如果所述第一杆未从其基准中间位置132移开，所述第二万向节154接受指令，驱动所述第二杆110朝向其基准中间位置134。
如果所述第一杆108已从其基准中间位置132移开，则所述算法检查来确定所述第二杆110是否包括优先权(块332)。如果所述第二杆110包括优先权，则所述第二万向节指令也变为零(块330)。如上文所述，给予优先权的所述杆不具有涉及所述另一个杆位置的触觉反馈，并且因此其万向节保持在所述相应的基准中间位置。如果所述杆110没有优先权，则所述第二万向节指令保持不变(块334)。
需要注意点是，当确定所述第一万向节指令(块304)时，所述算法的那个部分所使用的所述相对误差是第二杆—第一杆相对误差，它是所述第二杆位置减去所述第一杆位置(块336)。
所述系统的实施例还可以包括双重输入杆震动模式。所述双重输入杆震动模式使用每个杆108，110的所述万向节控制器来将基本上正弦的信号叠加在所述相应万向节位置指令的位置指令上。在一个实施例中，所述正弦信号的振幅为5度，频率为30赫兹。这使得所述两根杆108，110同时震动，示意所述两根杆108，110之间出现偏移。震动会在所述两杆108，110之间出现偏移的时候立刻发生，或在一段延长的时间之后发生。
实施例还能包括失速警告震动模式(stallwarningvibratemode)。在这个模式中，每个杆108，110的所述万向节控制器168，170将正弦信号叠加在所述相应的万向节位置指令上。
在一个实施例中，所述失速警告震动模式和二重输入杆震动模式可以同时作用。在这样的实施例中，所述叠加的正弦信号的振幅或频率之一或两者都可以改变，从而根据提供给飞行员的警告类型，来提供不同的触觉反馈。
例如，在一个实施例中，所述失速警告震动模式可能有10度的振幅和10赫兹的频率。因此，飞行员能够很容易辨别出两个单独的震动，以确定合适的警告类型。
能够相对机械基准调整的所述被动反馈组件的使用的其他特征是未给出全被动反馈组件或全主动反馈组件的缺陷。
更具体地说，第一，所述可调整位置万向节152，154和其相应可调整的凸轮144，146，用于所述反馈组件112，114的所述反馈力表现的使用能够被调整。这样就允许了基于所述另一杆位置的调整对所述反馈表现进行动态调整。
此外，因为这是一个半被动装置，所以会很少出现失效(failure)的问题。更具体来说，如果本实施例的所述致动器156，158失效，则由于所述杆108，110没有直接耦接于所述致动器156，158，因此，所述杆的移动没有被阻止。在这种情况下，所述杆108，110仍然被允许绕着共同枢轴点128，130转动，并且由于所述致动器156，158的失效，所述杆并没有被锁住。
同样，使用这些半被动装置减少了感应和反馈的量，从而所述致动器自身提供涉及飞机的所述控制表面的触觉反馈。而所述被动反馈则是由所述凸轮144，146和相应的阻力装置136，138提供。这样显著地减少必须分析的数据的量，减少了对高带宽控制系统的需求。
所有的参考文献，包括出版物、专利申请和在此引用的专利，均特此合并到同样的范围，就好像独立地和明确地表明每份参考文献均已被合并，并且在此被阐明其全部内容。
除非在此另有说明或与文章内容明显矛盾，本申请的说明书正文中(特别是以下的权利要求书正文中)使用术语“一个(a)”和“一个(an)”和“这(the)”和类似的指示对象均理解为包括单数和复数。除非有另外的批注，术语“包括，(comprising)”、“有，(having)”、“含有，(including)”和“包含(containing)”均理解为开放式术语(即，意思为“含有，却不局限为”)。除非另有说明，在此列举的范围值仅仅意欲作为一种速记法，单独地记录涉及落在此范围内的每个单独的值，并且好像在此把它单独地列举一样地将每个单独的值合并入本说明书。除非另有说明或与文章内容明显矛盾，在此描述的所有方法能以任意合适的顺序实施。除非另有说明，对任何和所有例子或的使用示范语言(即“例如”)的使用仅仅意欲更好地说明本发明，其没有对本发明的范围提出限制。不可把本发明的语言理解为将任何没有说明过的元素暗示为对本发明的实践不可或缺的。
本申请优选实施例包括了发明者所知道的最好的用来实施本发明的模式。通过阅读前述说明书，那些优选实施例的变化形式对本领域的专业人士是显而易见的。发明者期望专业人士适当地使用变化形式，并且，除了在文中详细描述的内容之外，发明者打算将本发明用于更多的实践中。因此，由适用法批准的、附加权利要求书中所引用的、本主题的所有的修正和等价方案都包括在本申请中。而且，除非在此另有说明或与文章内容明显矛盾，本发明包含了以所有可能的变化形式对上述元素进行的任何的结合方式。

Claims (31)

1.一种飞机控制系统，其包括：
第一反馈组件，其能相对于机械基准移动；
第一杆，其能相对于机械基准和第一反馈组件移动；其中：
第一杆的位置为第一杆相对于机械基准的位置；
第一反馈位置为第一反馈组件相对于机械基准的位置；和
第一相对误差为第一杆的位置减去第一反馈位置；和
第二反馈组件，其能相对于机械基准移动；
第二杆，其能相对于机械基准和第二反馈组件移动；其中：
第二杆的位置为第二杆相对于机械基准的位置；
第二反馈位置为第二反馈组件相对于机械基准的位置；和
第二相对误差为第二杆的位置减去第二反馈位置；和
控制装置，其包括交叉耦合模式，在交叉耦合模式中，控制装置提供第一反馈位置的指令和第二反馈位置的指令，以便定位第一反馈组件和第二反馈组件，其中，第一反馈位置的指令等于第二相对误差，而第二反馈位置的指令等于第一相对误差。
2.如权利要求1所述的飞机控制系统，其中，当第一杆从第一反馈组件的第一反馈中间位置运动时，第一反馈组件给第一杆提供被动触觉反馈；和
其中，当第二杆从第二反馈组件的第二反馈中间位置运动时，第二反馈组件给第二杆提供被动触觉反馈。
3.如权利要求2所述的飞机控制系统，其中，第一反馈组件包括限定第一反馈中间位置的第一凸轮表面和第一阻力装置，第一杆包括第一凸轮从动件，其中，第一阻力装置逐渐增加地抵抗第一凸轮从动件从第一反馈中间位置的运动，以便提供被动的触觉反馈；和
其中，第二反馈组件包括限定第二反馈中间位置的第二凸轮表面和第二阻力装置，第二杆包括第二凸轮从动件，其中，第二阻力装置逐渐增加地抵抗第二凸轮从动件从第二反馈中间位置的运动，以便提供被动触觉反馈。
4.如权利要求3所述的飞机控制系统，其中，由弹簧阻尼装置提供第一阻力装置和第二阻力装置；和
第一凸轮表面和第二凸轮表面为基本V形，第一凸轮从动件定位在第一凸轮表面的V形内，第二凸轮从动件定位在第二凸轮表面的V形内，其中，当第一凸轮从动件和第二凸轮从动件与V形表面的两侧接触时是第一反馈中间位置和第二反馈中间位置。
5.如权利要求2所述的飞机控制系统，其中，第一反馈组件包括了第一万向节装置，第一万向节装置为第一杆提供被动的触觉反馈并且限定第一反馈中间位置，第一反馈组件还包括第一致动器，第一致动器用于调整第一反馈中间位置相对于机械基准的位置；和
其中，第二反馈组件包括第二万向节装置，第二万向节装置给第二杆提供被动触觉反馈并且限定第二反馈中间位置，第二反馈组件还包括第二致动器，第二致动器用于调整第二反馈中间位置相对于机械基准的位置。
6.如权利要求5所述的飞机控制系统，其中，第一万向节装置和第一杆枢转地附接至机械基准，以便绕第一公共轴线枢转运动，其中，第二万向节装置和第二杆枢转地附接至机械基准，以便围绕第二公共轴线枢转运动。
7.如权利要求5所述的飞机控制系统，其中，第一反馈组件被构造成第一致动器的故障不阻止第一杆相对于机械基准和第一反馈组件的运动，并且，其中，第二反馈组件被构造成第二致动器的故障不阻止第二杆相对于机械基准和第二反馈组件的运动。
8.如权利要求1所述的飞机控制系统，其中，控制装置也包括优先模式，在优先模式中，第一杆或第二杆中被选择的一个将其反馈组件相对于机械基准保持在固定位置，并且控制装置构造成根据第一杆的位置和第二杆的位置的差别来调整第一杆或第二杆中没有被选择的一个的反馈组件的位置。
9.如权利要求8所述的飞机控制系统，其中，当第一杆是被选中的杆时，控制装置控制第二反馈位置，使得第二反馈位置等于第二反馈位置加上第一杆的位置减去第二杆的位置，并且当第二杆是被选中的杆时，控制装置控制第一反馈位置，使得第一反馈位置等于第一反馈位置加上第二杆的位置减去第一杆的位置。
10.如权利要求1所述的飞机控制系统，其中，第一反馈组件和第一杆枢转地附接至机械基准，以便围绕第一公共轴线枢转地运动，其中，第二反馈组件和第二杆枢转地附接至机械基准，以便围绕第二公共轴线枢转地运动；其中，第一杆的位置和第一反馈位置以围绕第一公共轴线的角度被测量，而第二杆的位置和第二反馈位置都以围绕第二公共轴线的度数被测量。
11.一种飞机控制系统，其包括：
第一杆，和
第一反馈装置，其提供第一杆相对于机械基准的第一被动反馈表现，第一反馈装置的至少一部分能相对于机械基准和第一杆移动，以便调整第一被动反馈表现；和
第一致动器，其耦接到第一反馈装置，以便调整第一反馈装置相对于机械基准的位置，从而调整第一被动反馈表现；
第二反馈装置，其提供第二杆相对于机械基准的第二被动反馈表现，第二反馈装置的至少一部分能相对于机械基准和第二杆移动，以便调整第二被动反馈表现；
第二致动器，其用于调整第二反馈装置相对于机械基准的位置，以便调整第二被动反馈表现；和
反馈控制装置，其构造成控制第一致动器，以便调整第一反馈装置相对于机械基准的位置，反馈控制装置配置成控制第二致动器，以便调整第二反馈装置相对于机械基准的位置。
12.如权利要求11所述的飞机控制系统，其中，第二反馈装置限定反馈中间位置，并且其中，反馈控制装置构造成将第一反馈装置的位置调整到等于第二杆相对于第二反馈中间位置的位置的位置。
13.如权利要求11所述的飞机控制系统，其中，反馈控制装置构造成控制第二致动器，以调整第二反馈装置的位置，从而提供偏压力，偏压力向第二杆相对于与第一杆相对于机械基准的绝对位置相同的机械基准的绝对位置偏压第二杆。
14.如权利要求11所述的飞机控制系统，其中，第一杆具有相对于机械基准的第一杆的位置，第一反馈装置具有相对于机械基准的第一反馈位置；
其中，第二杆具有相对于机械基准的第二杆的位置，并且
其中，反馈控制装置构造成控制第一致动器，以便调整第一反馈装置的位置，使得第一反馈装置的当时的第一反馈位置等于第一反馈装置的之前的反馈位置加上第一杆的位置和第二杆的位置之间的差。
15.如权利要求11所述的飞机控制系统，其中，第二杆具有相对于机械基准的第二杆的位置，并且
其中第一杆具有第一杆的位置，第一杆的位置是第一杆的相对于机械基准的位置，并且反馈控制装置构造成当第二杆的位置与第一杆的位置不相等时，控制第一致动器以便前后摆动第一反馈装置。
16.一种飞机控制系统，其包括：
第一杆，其能相对于机械基准移动；其中，第一杆的位置是第一杆相对于机械基准的第一共同中间位置的位置；
第二杆，其能相对于机械基准移动；
反馈组件，其能相对于机械基准和第二杆移动，其中：
第二杆的位置是第二杆相对于机械基准的第二共同中间位置的位置；
反馈位置是所述反馈组件相对于机械基准的位置；和
控制装置，其构造成用于控制所述反馈组件的位置，以便向等于第一杆的位置的第二杆的位置偏压第二杆。
17.一种向飞机的控制杆提供反馈的方法，其包括以下步骤：
感应第一杆的位置，第一杆的位置是第一杆相对于机械基准的位置；
感应第一反馈位置，第一反馈位置是第一反馈组件相对于机械基准的位置；
确定第一相对误差，第一相对误差是第一杆的位置减去第一反馈位置；和
调整第二反馈位置，第二反馈位置是第二杆的第二反馈组件相对于机械基准的位置，使得第二反馈位置等于第一相对误差；以及
该方法还包括以下步骤：
感应第二杆的位置，第二杆的位置是第二杆相对于机械基准的位置；
感应第二反馈位置；
确定第二相对误差，第二相对误差是第二杆的位置减去第二反馈位置；和
调整第一反馈位置，使得第一反馈位置等于第一相对误差。
18.如权利要求17所述的方法，其中，
调整第一反馈位置和第二反馈位置的步骤基本连续发生，使得当第一杆和第二杆中的一个移动到与另一个杆比较相对于机械基准的不同的位置时，第一反馈位置或第二反馈位置中的至少一个被调整成使得第一杆和第二杆相对于机械基准保持在基本相同的相对位置。
19.如权利要求18所述的方法，其还包括以下步骤：当第一杆从第一反馈组件的反馈中间位置移动时，被动地偏压第一杆，以及当第二杆从第二反馈组件的反馈中间位置移动时，被动地偏压第二杆。
20.如权利要求17所述的方法，其还包括触发优先模式来优先使用第二杆的步骤，并在优先模式下执行以下步骤：
感应第一杆的位置；
感应第一反馈位置；
感应第二杆的位置，第二杆的位置是第二杆相对于机械基准的位置；
确定第一杆的相对误差，第一杆的相对误差是第二杆的位置减去第一杆的位置；和
通过将第一杆的相对误差加到第一反馈位置，来调整第一反馈位置。
21.如权利要求20所述的方法，其还包括如下的步骤，即，当第一杆的位置和第二杆的位置之间存在差别时，始终将第二反馈位置保持固定。
22.如权利要求17所述的方法，其还包括，当第一杆的位置和第二杆的位置不相等时，通过来回调整第一反馈位置，来回振动第一杆。
23.一种给飞机的控制杆提供反馈的方法，其包括以下步骤：
感应第一杆的位置，第一杆的位置是第一杆相对于机械基准的位置；
感应第一反馈位置，第一反馈位置是第一反馈组件相对于机械基准的位置；
感应第二杆的位置，第二杆的位置是第二杆相对于机械基准的位置；
确定第一相对误差，第一相对误差是第二杆的位置减去第一杆的位置；和
通过将第一相对误差增加到第一反馈位置，来调整第一反馈位置。
24.如权利要求23所述的方法，其还包括以下步骤：当第一杆的位置与第二杆的位置之间存在差别时，始终将第二反馈组件位置保持在固定位置。
25.一种向飞机控制系统提供触觉反馈的方法，其包括以下步骤：
当飞机控制系统的第一杆从该飞机控制系统的第一反馈组件的第一反馈中间位置移动时，利用所述第一反馈组件向所述第一杆提供被动反馈；并且
调整第一反馈组件的第一反馈中间位置相对于基准中间位置的位置，以便调整由第一反馈组件施加至第一杆的偏压。
26.如权利要求25所述的方法，其中调整第一反馈中间位置的位置的步骤包括：调整第一反馈中间位置相对于对应于飞机的第二杆的位置的相对调整的基准中间位置的位置，以便向第一杆提供有关第二杆的定位的触觉反馈。
27.如权利要求26所述的方法，其中，第二杆的位置的相对调整是第二杆从第二反馈组件的第二反馈中间位置的相对位置，并且调整第一反馈中间位置的步骤包括调整第一反馈中间位置的位置，使其等于第二杆从第二反馈中间位置的位移。
28.如权利要求27所述的方法，其还包括如下步骤，即，基于第一杆的位置相对于第一反馈中间位置之间的差别，调整第二反馈组件的第二反馈中间位置的位置。
29.如权利要求28所述的方法，其中，调整第二反馈中间位置的位置的步骤包括调整第二反馈中间位置的位置，使其等于第一杆从第一反馈中间位置的位移。
30.如权利要求26所述的方法，其中，第二杆的位置的相对调整是第二杆的位置相对于第一杆的相对调整，使得调整第一反馈中间位置的位置的步骤包括将第一反馈中间位置定位到等于第二杆的位置减去第一杆的位置加上第一反馈中间位置的位置的位置。
31.如权利要求28所述的方法，其中，调整第一反馈中间位置和第二反馈中间位置的位置的步骤基本将第一杆和第二杆保持在相对于机械基准的相同位置。
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