CN109715493A - 减少飞行器上发生的阵风负荷 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于减少发生在飞行器上的阵风负荷的设备和方法，其中所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面(101)，它能够由至少一个致动器(102)驱动，并且飞行控制系统(103)提供用于控制所述致动器(102)的引导参数Xsoll和/或其中Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩，以及表示Xsoll的随时间的变化，包括：传感器系统(104)，其检测从外部作用在控制面(101)上的并且由阵风产生的力Fext,Boe，以及用于控制所述致动器(102)的控制器(105)，该控制基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由所述致动器(102)产生并通过一个传感器系统(120)检测的控制参数：X和/或其中所述控制器(105)具有控制行为，其中由阵风产生的力Fext,Boe得到补偿。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于减少飞行器上发生的阵风负荷的设备和方法。此外，本发明涉及具有这种设备的飞行器。
背景技术
用于减少飞行器上阵风负荷的设备是已知的。这些设备通常包括位于飞行器重心附近的加速度传感器，用于检测由阵风引起的飞行器加速度。由阵风引起的额外加速度是根据作用在飞行器上的总加速度计算的，并且该总加速度有助于飞行器在机动过程中特定的加速度。为了补偿由飞行器上的阵风产生的附加负荷/附加的加速度，控制飞行器的空气动力学有效控制面的致动器主动地调整，使得阵风的附加负荷进行补偿。如此，减小了飞行器的所需总升力以及在翼根处的弯曲力矩(英语“Root Bending Moment”)。
DE10 2014 108 336 A1公开了用于减少气流湍流对飞行器的影响的方法和飞行器控制单元，其具有基本控制单元，用于根据预定的姿态控制值控制飞行器的飞行状态，以及用于在飞行器附近检测气流湍流和确定降低检测到的气流湍流影响的补偿值的空气涡流补偿单元，其中空气涡流补偿单元的输出信号与基本控制单元相关联。
从DE 10 2011 114 222 A1中已知一种用于飞行控制的机电致动器的电子负荷限制功能。该电子负荷限制功能的特征在于，致动器的设定负荷被电子检测并且在离开允许的负荷范围时实现致动器的控制信号的操作，使致动器的方法和相关控制面朝着较低的设定负荷的方向进行，负荷从而减少，并且在过载停止后恢复标称控制。
从WO2009/144312A1中已知一种用于在飞行器上确定参数的系统和方法。其中描述的用于飞行器的计算系统包括至少一个传感器，用于检测所述飞行器的气动力弹性和飞行机械运动参数，用于检测所述飞行器的控制面的位置和运动，或用于检测作用于飞行器上的阵风的速度，以及一个计算单元，其依赖从传感器输出的传感器数据和飞行器的非线性仿真模型计算出乘客舒适度和机舱安全性以及飞行器运动参数。
US2016/0328891A1公开了一种用于操作飞机的飞行控制和调节的方法和设备。所提出的设备能够定位飞机的飞行控制和调节系统的机械障碍。
US8,050,780B2公开了一种用于通过力反馈控制操纵杆的控制系统。
US2010/0332052A1公开了一种用于识别飞行器的多个飞行状态的方法。该方法包括通过致动器检测飞行器控制面的偏转，检测用于驱动致动器的电流，并基于检测到的控制面的偏转和检测到的电流估计飞行器的飞行状态。
发明内容
本发明的目的是提供与现有技术相比更好的设备和方法，用于减少在飞行器上发生的阵风负荷，其中特别是应能够减少作用在控制面的阵风负荷，而不必动用中央飞行控制计算机(英语“Flight Control Computer”)。
本发明从独立权利要求的特征得出。有利的扩展实施方案和实施方案是从属权利要求的主题。其他的特征，应用可能性以及本发明的优点参见以下描述，以及本发明的实施例的解释，其在附图中示出。
本发明的第一方面涉及一种设备，用于减少发生在飞行器上的阵风负荷，其中所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面，它能够由至少一个致动器驱动，并且飞行器的飞行控制系统提供用于控制所述致动器的引导参数Xsoll和/或其中Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩，以及表示Xsoll的随时间的变化。
在这种情况下，术语“飞行器”包括比空气更重和更轻的所有飞行器，尤其是固定翼飞机、直升机、飞艇、多旋翼飞机和无人机。飞行器可以被配置用于人控制和/或可以具有自动飞行控制设备，其能够实现飞行器的自动/自主操作。
在这种情况下，术语“阵风负荷”描述了由于阵风对飞行器或停机区域的作用而产生的附加力或附加力矩。
术语“飞行控制系统”有利地包括飞行计算机，其基于预设参数(控制信息)确定并提供用于控制致动器的引导参数Xsoll和/或飞行引导系统有利地连接到输入装置，该输入装置允许飞行员输入并因此产生预设参数SVPilot(控制信息)。输入装置有利地包括用于预设飞行器的舵的位置的舵踏板以及用于输入设定副翼和/或升降舵的位置的预设参数的装置。后一种装置可以特别设计为所谓的“侧杆”或“控制角”或“操纵杆”。
可替换地或附加地，飞行控制系统被有利地连接到用于自动飞行控制的系统中，其产生预设参数(控制信息)SVAutoPilot。该自动飞行控制系统有利地包括自动驾驶系统，该自动驾驶系统被设计和设置成用于自主飞行引导。预设参数：SVPilot和SVAutoPilot有利地分别是向量，它的向量元素提供了一个单独的致动器和/或一组致动器的预设参数(控制信息)。在有人驾驶飞行器中，有利地存在飞行员输入装置和自动飞行控制系统。在无人驾驶飞行器(无人机)中有利地仅存在自动飞行控制的系统。
“致动器”尤其可以是：液压致动器以及机电驱动的致动器(例如，包括具有和不具有传动机构的电动机)。致动器通常通过机构(传动系)与相关的控制面连接，使得它们可通过致动器移动。出于冗余的原因，有利地至少两个致动器驱动一个控制面。因此，作用在控制面上的负荷/空气动力传递到连接到控制面的致动器。
如本文所使用的术语“控制面”包括所有可由致动器操纵和调节的控制面，可以通过控制面在飞行中来诱导飞行器有目标地移动，控制面特别是副翼、方向舵、升降舵、扰流板、转子叶片、推进器叶片、扰流板以及板条等。
术语“期望位置”在当前情况下尤其表示纵向位置或角度位置。在这种情况下，术语“期望力”特别指力或力矩。根据Xsoll指示的是位置或力以及力矩，在下文中描述的控制器的控制概念定义为位置控制或力/力矩控制。
根据本发明所提供的设备具有传感器系统，其检测从外部作用在相应的控制面上的并且由阵风产生的力/力矩Fext,Boe。为此目的，传感器系统具有力传感器或力矩传感器，其首先检测控制面上的总力/总力矩。力或力矩传感器在此有利地在致动器本身中，布置在相应的致动器的传动系或布置在传动系与控制面之间的连接中。通过适当的设计和装置，相应的致动器本身也可以用作力或力矩传感器。该传感器系统被有利地进一步配置和安排成根据所测量的(总)力或(总)力矩，以及使用描述飞行器的空气动力学状态和周围空气的状态的参数(例如飞行速度、飞行高度、空气密度等)测定阵风引起的力/力矩比例Fext,Boe。
根据本发明所提供的设备还包括用于控制致动器的控制器，该控制基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由致动器产生并通过一个传感器系统检测的控制参数：X和/或其中所述控制器具有控制行为，其中由阵风产生的力/力矩Fext,Boe得到补偿。用于确定或检测控制参数X和/或的传感器系统包括按照控制器中实现的控制原理的至少一个力或力矩传感器(如果控制器是一动力控制器)，或至少一个位置传感器(如果控制器是位置控制器)。
术语“补偿”在本文中以“尽可能减少”的意义使用。理想情况下，控制面上的负荷输入被Fext,Boe完全补偿。
如果控制面由多于一个致动器驱动，则这些致动器被整体控制，使得由阵风产生的力/力矩Fext,Boe得到补偿。
所提出的设备的有利的扩展实施方案的特征在于，(力/力矩)控制器具有一个以处理器时钟速率PT1工作的处理器，和飞行控制系统具有一个以处理器时钟速率PT2工作的处理器，其中：PT1>PT2，特别是PT1>2*PT2。这允许尤其是出现从外部作用在控制面上的阵风时，相关的致动器进行特别快速且因此有效的控制。
所提供的设备使得可以减少作用在控制面上的阵风负荷而无需借助于中央飞行控制计算机(英文“Flight Control Computer”)。相较于现有技术，由阵风作用在控制面上的附加力或附加力矩直接在局部(即，在致动器中、在致动器上、在传动系上/中或在控制面上)由相应的力/力矩传感器检测。特别有利的是，致动器本身即传感器。通过所提供的控制器，有利地减小了控制行为的“刚度”，以补偿检测出的阵风负荷，从而相对于由阵风作用引起的额外的力/力矩而选择性地增加了控制行为的“灵活性”。
因此，利用所提供的设备，至少补偿了作用在飞行器的致动地移动的控制面上的阵风负荷。理想情况下(完全补偿)，这将使控制面上的阵风负荷补偿为“零”。作用在飞行器的其他结构件，例如机身、机翼以及尾翼等上的阵风负荷并不会在作用于控制面的阵风负荷全部补偿时减少。特别地，在相对于飞行控制系统和控制器的自主控制的更高的控制器时钟速率时，有可能进一步补偿控制面上的阵风负荷，这是现有技术的阵风减轻系统不可能的。通过所提出的设备取得减小整个飞行器上阵风负荷的份额，依赖于在阵风出现时作用在飞行器的总表面与通过在此提供的设备来控制的控制面的面积的比率。根据飞行器的设计，这一份额占作用在整个飞行器阵风负荷的低于10％的范围内，如果假定阵风也作用于整个飞行器。
所提出的设备的一个有利的扩展实施方案的特征在于，控制器具有控制行为，其中，由阵风所产生的力/力矩Fext,Boe在相应的控制面上过度补偿。在这种情况下，不仅各个控制面上的阵风负荷得到补偿，而且相应的控制面如此控制，使得将一个附加的力/力矩传递到飞行器结构上，其与在该控制面上检测到的阵风负荷作用相反。在这个扩展实施方案中，通过控制器，启动了控制面的主动倾斜，用于减少整个飞行器的阵风负荷，其中，阵风负荷相比于现有技术，由相应的控制面的力/力矩传感器来检测。与现有技术相比，这允许更快和自主的反应，并因此更有效地减少发生的阵风负荷。在这个扩展实施方案中，作用在整个飞行器上的阵风负荷，减少了作用于整个飞行器上阵风负荷直到15％的范围。
所提供的设备的有利的扩展实施方案的特征在于，存在引导参数：Xsoll和/或引导参数的先导控制，其中致动器通过设定参数Ssoll控制，这是引导参数的先导控制的设定参数SFV与控制器的设定参数SRE的总和产生：SSOLL＝SFV+SRE。为此，将当前测量的控制参数X和/或提供给引导参数的先导控制。
引导参数的先导控制能够补偿在致动器中的摩擦和/或动力，和/或补偿相关联的传动系中的相应的致动器A的摩擦和/或动力，并且特别地，由于控制面的偏转按照Xsoll和/或补偿为控制面上(没有阵风作用)预期的空气力。
根据预设的引导参数Xsoll的类型(位置或力/力矩)，控制器有利地是位置控制器或设定率控制器或力控制器。如果控制器设计为位置控制器，则它有利地直接控制当前位置，即不使用级联控制器。控制器还有利地布置在致动器上或致动器的直接环境中。这尤其可以防止较长的信号传播时间并实现更快的响应时间。
所提供的设备的有利的扩展实施方案的特征在于，控制器使用以下控制模型：
其中：
FR：调节器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
：控制参数位置X的时间导数
c：刚度
d：阻尼
其中：SRE＝FR并且SFV指示一个力。在外部阵风负荷的作用下，控制行为的改变尤其通过刚度c的相应变化来实现。即，特别是在Fext,Boe＝0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)的情况下，刚度c选择为低。
在存在引导参数的先导控制的情况下，刚度c为有利地选择为低以及不改变，使得原则上当出现外部力或力矩时产生“灵活的”控制行为。引导参数的先导控制在这种情况下却执行为刚性的，以使得在从空气动力学中立位置偏离的引导参数Xsoll存在时，通过控制前的引导参数实现致动器的相应“刚性”的直接控制。通过引导参数的先导控制的设定参数SFV和控制器的设定参数SRE的执行总和：SSOLL＝SFV+SRE，一方面可确保控制面获得用于预期飞行引导所需的倾斜，其中，通过控制器和通过选择的低刚度c，控制器行为能够进一步补偿出现的阵风负荷。
所提供的设备的有利的扩展实施方案的特征在于，控制器使用以下控制模型：
其中：
FR：调节器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
：控制参数位置X的时间导数
k：参数
d：阻尼
有利地，刚度c和/或阻尼d和/或参数k作为常数给出。有利地，刚度c和/或阻尼d和/或参数k被预定义为飞行器的当前飞行状态的函数。有利的是，刚度c和/或阻尼d和/或参数k根据由传感器系统确定的频谱提供给在相应的控制面上从外部作用的力/力矩Fext,Boe。刚度c和/或阻尼d和/或参数k可以线性变化或非线性变化。
所提供的设备的一个有利的扩展实施方案的特征在于，刚度c具有一个第一值c1，这在Fext,Boe≠0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)的情况下减小到第二值c2，其中c2<c1，其中c2如此选择，使得Fext,Boe完全补偿或过度补偿。对于力/力矩Fext,Boe的过度补偿，刚度c有利地呈现负值。在控制面上存在阵风负荷Fext,Boe≠0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)时，控制器的控制行为变得“灵活”或“弹性”。通过适当选择对抗端，可以几乎完全补偿在控制面上发生的阵风负荷。
类似地，所提供的设备的扩展实施方案的特征在于，参数k具有第一值k1，这在Fext,Boe≠0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)的情况下减小到第二值k2，其中k2<k1，k2如此选择，使得Fext,Boe完全补偿或过度补偿。对于阵风负荷Fext,Boe的过度补偿，k可以呈现负值。
致动器有利地包括电动机(具有或不具有传动装置)。这种情况下有利的是，设定参数Ssoll表示一个期望力或期望力矩，其作为引导参数传递给力控制器，其中该力控制器用于控制电动机的电流。
所提供的设备的有利的扩展实施方案的特征在于，所述传感器系统具有力/力矩传感器，用于测量在外部作用在控制面上的总力/总力矩Fext,Ges，其中Fext,Ges＝Fext,Boe+Fext,Rest，其中Fext,Rest指示不存在阵风时作用在控制面上的力/力矩：Fext,Boe＝0，并且传感器系统被构造和布置成，使得基于引导参数Xsoll和/或飞行器的当前飞行速度VLuftFZ、飞行器的当前飞行高度HLuftFZ和飞行器周围空气的当前温度TLuftFZ来基于其估算当不存在阵风时作用在控制面的空气动力/力矩Fext,Rest*。基于该估算和总力Fext,Ges的测量，因此有可能，测定由阵风产生的附加力/力矩Fext,Boe。
可替代地，基于由传感器系统测量的总力或由传感器系统测量的总力矩Fext,Ges，通过适当频率滤波测得的参数Fext,Ges来确定力/力矩Fext,Boe。这里假定，由阵风产生的力/力矩表示较高频率的力/力矩分量，并且因此可以区分专门用于飞行控制而产生的控制面的偏转和由此引起的空气力(低频率)。应相应地选择频率滤波器。频率滤波器特别有利地取决于动态状态(例如飞行速度、飞行高度等)和/或由飞行器的结构而设定。
本发明的第二方面涉及一种具有如上所述的设备的飞行器。控制器有利地布置在飞行器上的致动器上或紧邻致动器。这允许控制器和传感器系统之间短的信号传播时间，从而实现致动器反应时间的缩短以及更有效地减少额外阵风负荷。
飞行器的有利扩展实施方案通过与上述根据本发明的设备类似和有意义的改写而得到。
本发明的第三方面涉及一种减少在飞行器上发生的阵风负荷的方法，其中所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面，它可由至少一个致动器驱动，并且一个飞行控制系统提供用于控制所述致动器的引导参数Xsoll和/或其中，Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩，并且指示Xsoll的随时间的变化。
根据本发明的所提出的方法包括以下步骤。在第一步中，确定在外部作用于控制面并由阵风产生的力/力矩Fext,Boe。在第二步骤中，借助控制器，基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由致动器产生并由传感器系统检测的控制参数：X和/或以这样的方式实现致动器的控制，使得由阵风所产生的力/力矩Fext,Boe得到补偿。
在所提供的方法的一个有利的扩展实施方案中，致动器的控制这样实现，使得由阵风产生的力Fext,Boe被过度补偿。
所提出的方法的有利的扩展实施方案的特征在于，存在用于引导参数Xsoll和/或的引导参数的先导控制，其中致动器由设定参数Ssoll控制，它由引导参数的先导控制的设定参数SFV和控制器的设定参数SRE的总和产生：SSOLL＝SFV+SRE。为此目的，引导参数的先导控制由传感器系统当前检测的控制参数X和/或提供。根据飞行引导控制的设计，控制器是位置控制器或设定率控制器或力控制器。
所提供方法的有利的扩展实施方案的特征在于控制器使用以下控制模型：
其中：
FR：调节器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
：控制参数位置X的时间导数
c：刚度
d：阻尼
其中：SRE＝FR并且SFV指示一个力。
所提供方法的有利的扩展实施方案的特征在于控制器使用以下控制模型：
其中：
FR：调节器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
：控制参数位置X的时间导数
k：参数
d：阻尼
刚度c和/或阻尼d和/或参数k有利地设定为常数。或者，刚度c和/或阻尼d和/或参数k取决于飞行器的飞行状态和/或在频率的基础上取决于控制面上发生的外力的频谱。c、d、k的值可以线性或非线性地变化。
所提出的方法的一个有利的扩展实施方案的特征在于，刚度c具有一个第一值c1，这在Fext,Boe≠0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)的情况下减小到第二值c2，其中c2<c1，c2如此选择，使得Fext,Boe完全补偿或过度补偿。
所提出的方法的一个有利的扩展实施方案的特征在于，参数k具有第一值k1，这在Fext,Boe≠0或|Fext,Boe|>G1(G1＝预设边界值)的情况下减小到第二值k2，其中k2<k1，k2如此选择，使得Fext,Boe完全补偿或过度补偿。
对于力/力矩Fext,Boe的过度补偿，刚度c或参数k可以采用为负值。
所提出的方法的有利的扩展实施方案的特征在于，借助力/力矩传感器测量外部作用在控制面上的总力/总力矩Fext,Ges，其中Fext,Ges＝Fext,Boe+Fext,Rest，其中Fext,Rest表示当不存在阵风时(Fext,Ges＝0)作用在控制面上的空气力，并且基于飞行器的当前飞行速度VLuftFZ，飞行器的当前飞行高度HLuftFZ和飞行器周围空气的当前温度TLuftFZ的引导参数Xsoll和/或来基于其估算当不存在阵风时作用在控制面的力/力矩Fext,Rest*。基于该估算和总力Fext,Ges的测量，随后测定由阵风产生的附加力/力矩Fext,Boe。
本发明的另一个方面涉及一种计算机系统，具有数据处理设备，其中该数据处理设备被配置为使得如上所述的方法在该数据处理设备上执行。
本发明的另一个方面涉及一种具有电子可读控制信号的数字存储介质，所述控制信号能够与可编程计算机系统协作，以执行如上所述的方法。
本发明的另一个方面涉及一种具有在机器可读载体上存储的程序代码的计算机程序产品，用于当在数据处理设备上执行该程序代码时执行如上所述的方法。
本发明的另一个方面涉及一种具有用于当程序在数据处理装置上运行时，执行如上述的方法的程序代码的计算机程序。为此，数据处理设备可以配置为现有技术已知的任何计算机系统。
进一步的优点、特征和细节将从下面的描述中得出，其中在适当情况下，参考附图，详细描述了至少一个实施例。相同、相似和/或功能相同的部件设有相同的附图标记。
附图说明
图1示出了根据本发明的设备的示意性结构，
图2示出了根据本发明的方法的示意性步骤。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于减少飞行器上发生的阵风负荷的设备的示意性结构。飞行器具有空气动力学控制面101，在当前情况下是升降舵，其可以通过致动器102移动。此外，飞机具有飞行控制系统103，其包括用于飞行员的输入装置110的控制预设参数SVPilot，以及用于自动驾驶仪109的控制预设参数SVAutoPilot。输入装置110包括用于预设使飞行器围绕垂直轴运动的控制信号的舵杆，和一个用于预设飞行器绕横向轴线和纵向轴线的控制信号的所谓的“侧杆”。飞行控制系统103处理输入装置110和自动驾驶仪109的预设参数，并由此产生控制致动器102的引导参数Xsoll和/或其中，Xsoll指示一个设定位置并且指示Xsoll的随时间的变化。
该设备包括传感器系统104，该传感器系统104确定从外部作用在控制面101上的和通过阵风产生的力Fext,Boe。
此外，该设备包括控制器105，用于基于以下参数控制致动器102：Fext,Boe、引导参数Xsoll和以及由致动器102产生并由传感器系统120检测到的控制参数X和其中，传感器系统120具有位置传感器，用于在致动器102和控制面101之间的传动系中检测控制参数。因此，控制参数X和表示一个力及其时间导数。
根据本发明，控制器105被设计和构造成使得其具有控制行为，其中由阵风产生的力Fext,Boe被补偿。在当前情况下，该设备具有用于引导参数Xsoll和的先导控制106。引导参数的先导控制的设定参数输出提供设定参数SFV，并且控制器105的设定参数输出提供设定参数SRE。两个设定参数在累加器108中被组合到设定参数SSOLL＝SFV+SRE，然后将其提供给控制器105。
图2示出根据本发明的方法的示意性流程图，用于减少在飞行器上发生的阵风负荷，其中，所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面101，其能够由致动器102移动，并且飞行控制系统103提供用于控制致动器102的引导参数Xsoll和/或其中Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩并且表示Xsoll的随时间变化。该方法包括以下步骤。在第一步骤201中实现确定从外部作用在控制面101上的且由阵风产生的力Fext,Boe。在第二步骤202中借助控制器105，基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由致动器产生并由传感器系统120检测的控制参数：X和/或以这样的方式实现致动器102的控制，使得由阵风所产生的力Fext,Boe得到补偿。
尽管通过优选实施例详细描述和解释了本发明，本发明并不受所公开的实施例的限制，并且其他变化可以由本领域技术人员由此衍生，而不脱离本发明的保护范围。因此很清楚存在多种可能的变化。还应理解，示例性所述的实施方案实际上仅是示例，不应以任何方式解释为限制本发明的保护范围、适用可能性或设置。相反，前面的描述和附图描述使本领域技术人员能够具体地实现示例性实施方案，其中，本领域技术人员可以基于所公开的发明构思能够，例如对于在一个示例性实施例中提及的个别元素的功能或布置，做出各种变化，而不离开上述由权利要求及其合法等同物限定的保护范围，如在说明书中进一步说明的。
附图标记列表
101 控制面
102 致动器
103 飞行控制系统
104 传感器系统
105 控制器
106 引导参数的先导控制
108 累加器
109 自动驾驶仪
110 输入装置，用于由飞行员输入控制预设参数
120 传感器系统，用于检测控制参数XA和/或
SVAutoPilot 自动驾驶仪给出的控制预设参数
SVPilot 飞行员给出的控制预设参数
Xsoll 致动器的期望位置
SFV 引导参数的先导控制的设定参数
SRE 控制器的设定变量
XA 致动器的控制参数
Fext,Boe 由阵风产生的力/力矩
201,202 方法步骤
Claims (10)
1.一种用于减少发生在飞行器上的阵风负荷的设备，其中所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面(101)，它能够由至少一个致动器(102)驱动，并且飞行控制系统(103)提供用于控制所述致动器(102)的引导参数Xsoll和/或其中Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩，以及表示Xsoll的随时间的变化，所述设备包括：
-传感器系统(104)，其检测从外部作用在控制面(101)上的并且由阵风产生的力/力矩Fext,Boe，以及
-用于控制所述致动器(102)的控制器(105)，该控制基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由所述致动器(102)产生并通过一个传感器系统(120)检测的控制参数：X和/或其中所述控制器(105)具有控制行为，其中由阵风产生的力/力矩Fext,Boe得到补偿。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器(105)具有一个以处理器时钟速率PT1工作的处理器PR1，并且飞行控制系统(103)具有一个以处理器时钟速率PT2工作的处理器PRF，其中：PT1>PT2，特别是PT1>2*PT2。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，存在引导参数：Xsoll和/或的引导参数的先导控制(106)，其中所述致动器(102)通过设定参数Ssoll控制，这是引导参数的先导控制(106)的设定参数SFV与所述控制器(105)的设定参数SRE的总和产生：SSOLL＝SFV+SRE。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述控制器(105)使用以下控制模型：
(1)
其中：
FR：调节器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
控制参数位置X的时间导数
c：刚度
d：阻尼
其中：SRE＝FR并且SFV指示一个力。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述控制器(105)使用以下控制模型：
(2)
其中：
FR：控制器的设定参数，其指示一个力
X：控制参数，其指示一个位置
控制参数位置X的时间导数
k：参数
d：阻尼
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中致动器(102)是电动机。
7.根据权利要求6所述的设备，其中设定参数Ssoll表示一个期望力力矩，其作为引导参数传递给力控制器，其中该力控制器用于控制电动机的电流。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，
-所述传感器系统(104)具有力传感器，用于测量在外部作用在所述控制面(101)上的总力Fext,Ges，其中Fext,Ges＝Fext,Boe+Fext,Rest，其中Fext,Rest：不存在阵风时作用在控制面上的空气动力力矩：Fext,Boe＝0，并且
-所述传感器系统(104)被构造和布置成，使得基于引导参数Xsoll、飞行器的当前飞行速度VLuftFZ、飞行器的当前高度HLuftFZ和飞行器周围空气的当前温度TLuftFZ来基于其估算当不存在阵风时作用在控制面的空气动力力矩Fext,Rest*，其中Fext,Boe如下得出：Fext,Boe＝Fext,Ges-Fext,Rest*。
9.具有根据权利要求1至8中任一项所述的设备的飞行器。
10.一种用于减少发生在飞行器上的阵风负荷的方法，其中所述飞行器具有至少一个空气动力学控制面(101)，它能够由至少一个致动器(102)驱动，并且飞行控制系统(103)提供用于控制所述致动器(102)的引导参数Xsoll和/或其中Xsoll表示期望位置或期望力或期望力矩，以及表示Xsoll的随时间的变化，所述方法具有以下步骤：
-确定在外部作用于所述控制面(101)并由阵风产生的力Fext,Boe，以及
-借助控制器(105)，基于Fext,Boe、引导参数：Xsoll和/或以及由致动器(102)产生并由传感器系统(120)检测的控制参数：X和/或以这样的方式实现致动器(102)的控制，使得由阵风所产生的力Fext,Boe得到补偿。
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