CN109716254A - 用于踏板到翻滚耦合的控制律 - Google Patents

用于踏板到翻滚耦合的控制律 Download PDF

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Abstract

本公开提供了用于控制线控飞行飞机的操作的方法和系统。从操作员控制装置接收一个或多个偏航命令，并且基于偏航命令确定一个或多个实际诱发的翻滚速度。偏航信号和翻滚抵消命令被发送到飞机的飞行控制部件，偏航信号用于在飞机中引起偏航运动，并且翻滚抵消命令用于抵消实际诱发的翻滚。基于偏航命令确定标准化的翻滚速度命令，并且将标准化的翻滚速度命令发送到飞行控制部件，以在飞机中引起翻滚运动。

Description

用于踏板到翻滚耦合的控制律
相关申请的交叉引用
本申请要求在2016年6月21日提交的美国临时专利申请第62/352,873号的权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及线控飞行飞机，并且更具体地涉及支配飞机运动的控制律。
背景技术
虽然传统飞机主要是机械系统，但许多现代飞机采用了所谓的“线控飞行”技术。简而言之，传统飞机使用机械连杆来转化操作员命令，例如，按下踏板或倾斜飞行杆，以引起飞行控制部件移动，例如将副翼升高或降低。相比之下，线控飞行飞机将操作员命令转换为电信号，无论是模拟的还是数字的。线控飞行控制器处理所接收的操作员命令，以产生控制信号，然后将控制信号发送到飞行控制部件。然后，飞行控制部件基于接收的信号修改它们的行为。
在传统飞机中，偏航运动(飞机航向的变化)伴随着翻滚运动(翻滚速度(rollrate))，这是由于机翼的相对速度的变化而导致的机翼上的相对压力的差异而诱发的。然而，某些线控飞行(FBW)飞机制造商已经使用FBW技术来“去耦”某些飞机运动。例如，通过处理偏航命令以产生信号并将信号发送到飞机的方向舵和副翼，能够将诱发的翻滚运动抵消，并且飞机将仅偏航。
将飞机的偏航和翻滚运动去耦对飞行员提出了挑战。实际上，许多飞行员已经养成了通过发送单独的翻滚命令来手动抵消所诱发的翻滚的习惯。对于许多经验丰富的飞行员来说，重新学习新习惯，即不发送单独的翻滚命令，已经被证明是困难的。然而，飞机对偏航命令的实际物理响应可能是不可预测的，使得即使是老练的飞行员也可能在某些情况下(例如，在高侧风中着陆)对于诱发的翻滚补偿过度或补偿不足。
一些现有技术的尝试已经命令将有限的倾斜角度变化伴随偏航命令，以保持一些自然的飞机特性，而不是传统飞机中存在的持续翻滚速度。其它尝试引起基于偏航输入的横轴的初始扰动。这些尝试要求飞行员首先手动反向移动横向轴，而一旦克服了干扰就会将飞行杆返回到中立。相比之下，在传统飞机中，飞行员需要持续地输入横向命令以补偿飞机的偏航运动。
因此，存在改进的空间。
发明内容
本公开提供了用于控制线控飞行飞机的操作的方法和系统。从操作员控制装置接收一个或多个偏航命令，并且基于偏航命令确定一个或多个实际诱发的翻滚。偏航信号和翻滚抵消命令被发送到飞机的飞行控制部件，偏航信号用于在飞机中引起偏航运动，并且翻滚抵消命令用于抵消实际诱发的翻滚。基于偏航命令确定标准化的翻滚速度命令，然后将标准化的翻滚速度命令发送到飞行控制部件，以在飞机中引起翻滚运动。
根据一个广泛的方面，提供了一种用于控制飞机的操作的方法，该方法包括：从操作员控制装置接收至少一个偏航命令；至少部分地基于所述至少一个偏航命令确定至少一个实际诱发的翻滚；产生偏航信号并且将其发送到飞机的至少一个第一飞行控制部件，以在飞机中引起偏航运动，偏航信号至少部分地基于所述至少一个偏航命令；产生翻滚抵消命令并且将其发送到至少一个第二飞行控制部件，以抵消所述至少一个实际诱发的翻滚；至少部分地基于偏航命令确定标准化的翻滚速度命令；以及将标准化的翻滚速度命令发送到至少一个第三飞行控制部件，以在飞机中引起标准化的翻滚运动。
在一些实施例中，确定标准化的翻滚速度命令包括从查找表中选择标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，确定标准化的翻滚速度命令包括至少部分地基于所述至少一个偏航命令和一组理想条件来计算标准化的翻滚运动。
在一些实施例中，发送偏航信号、发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送偏航信号、翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令到至少一个第二和第三飞行控制部件包括：将翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令发送到信号组合器；将翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令组合成组合翻滚速度命令；以及将组合翻滚速度命令发送到所述至少一个第二和第三飞行控制部件中的至少一些。
在一些实施例中，发送偏航信号、发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送所述偏航信号和所述翻滚抵消命令，并在偏航信号和翻滚抵消命令之后经过预定延迟发送标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，该方法还包括在发送标准化的翻滚速度命令之前将预定延迟引入标准化的翻滚速度命令中。
在一些实施例中，预定延迟大约为一秒。
在一些实施例中，通过两个2阶Padé(帕德)滤波器执行引入预定延迟。
在一些实施例中，通过一个4阶Padé滤波器执行引入预定延迟，在一些实施例中，所述至少一个第二飞行部件和所述至少一个第三飞行部件是共同飞行部件。
根据另一个广泛的方面，提供了一种用于控制飞机的操作的系统，该系统包括：处理单元；以及非瞬时性存储器，其以通信的方式耦合到处理单元，并且包括计算机可读程序指令。计算机可读程序指令能够由处理单元执行，以用于：从操作员控制装置接收至少一个偏航命令；至少部分地基于所述至少一个偏航命令确定至少一个实际诱发的翻滚；产生偏航信号并且将其发送到飞机的至少一个第一飞行控制部件，以在飞机中引起偏航运动，偏航信号至少部分地基于所述至少一个偏航命令；产生翻滚抵消命令并且将其发送到至少一个第二飞行控制部件，以抵消所述至少一个实际诱发的翻滚；至少部分地基于偏航命令确定标准化的翻滚速度命令；以及将标准化的翻滚速度命令发送到至少一个第三飞行控制部件，以在飞机中引起标准化的翻滚运动。
在一些实施例中，确定标准化的翻滚速度命令包括从查找表中选择标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，确定标准化的翻滚速度命令包括至少部分地基于所述至少一个偏航命令和一组理想条件来计算标准化的翻滚运动。
在一些实施例中，发送偏航信号、发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送偏航信号、翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令到至少一个第二和第三飞行控制部件包括：将翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令发送到信号组合器；将翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令组合成组合翻滚速度命令；以及将组合翻滚速度命令发送到所述至少一个第二和第三飞行控制部件中的至少一些。
在一些实施例中，发送偏航信号、发送翻滚抵消命令以及发送标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送偏航信号和翻滚抵消命令，并在偏航信号和翻滚抵消命令之后经过预定延迟发送标准化的翻滚速度命令。
在一些实施例中，程序指令还能够由处理单元执行以用于：在发送标准化的翻滚速度命令之前将预定延迟引入标准化的翻滚速度命令中。
在一些实施例中，预定延迟大约为一秒。
在一些实施例中，处理单元包括用于引入预定延迟的至少一个滤波器。
在一些实施例中，其中所述至少一个滤波器包括两个2阶Padé滤波器或一个4阶Padé滤波器。
在一些实施例中，所述至少一个第二飞行部件和所述至少一个第三飞行部件是共同飞行部件。
本文描述的系统、设备和方法的特征可以以各种组合使用，并且还可以以各种组合用于系统和计算机可读存储介质。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本文描述的实施例的其它特征和优点将变得明显，在附图中：
图1是示例飞机的简图。
图2是根据实施例的示例性线控飞行实施方式的框图。
图3是根据实施例的用于控制飞机的操作的方法的流程图。
图4是根据实施例的用于实施图3的方法的示例性计算系统的示意图。
图5是用于实施图3的方法的实施例的示例性电路的框图。
图6是示例性控制律简图的框图。
图7是根据实施例的示例性标准化的翻滚速度命令的图形表示。
图8A-D是图6的电路的元件的各种示例性输出信号的图形表示。
应当注意的是，在所有附图中，由相同的附图标记标识相同的特征。
具体实施方式
一些现代飞机使用线控飞行(FBW)控制系统来辅助飞行员对于飞机的操作。FBW控制系统能够辅助飞行员的一种方法是使某些飞机运动去耦。例如，FBW控制系统能够用于消除或抵消由于偏航运动而在飞机中诱发的翻滚运动。然而，对于已经养成手动抵消诱发的翻滚速度的习惯的经验丰富的飞行员来说，这种偏航和翻滚运动的去耦可能是一个问题。一旦已经执行了对于诱发的翻滚速度的抵消，就设想引入标准化的翻滚速度，以便允许飞行员独立于环境因素(诸如强侧风等)手动抵消翻滚运动。更具体地，抵消了在给定的一组条件中由给定的偏航命令产生的实际翻滚速度，并且替代地地诱发了标准化的翻滚速度。
参考图1，典型现代飞机10具有机身11、一对机翼14和尾部16，其配备有驾驶舱12和一个或多个飞行控制部件18。飞机10可以是任何类型的飞机，包括螺旋桨飞机、喷气式飞机、涡轮喷气式飞机、涡轮螺旋桨飞机、涡轮轴飞机、滑翔机等。驾驶舱12可以被定位在飞机上的任何合适的位置，例如在机身11的前部处。驾驶舱12被构造用于容纳一个或多个飞行员，所述飞行员通过一个或多个操作员控制装置(未示出)控制飞机的操作。操作员控制装置可以包括任何合适数量的踏板、飞机驾驶杆、方向盘、中心杆、飞行杆、杆、旋钮、开关等。
飞行控制部件18可以被定位在飞机上的任何合适的位置，并且可以包括任何合适数量的副翼、空气制动器、升降舵、襟翼、襟副翼、方向舵、扰流板、扰流翼、稳定器、调整片等。在飞机10的一个具体实施例中，每个机翼14配备有至少一个副翼，并且尾部16具有至少一个方向舵和至少一个升降舵。飞机10还可配备有任何数量的附加的其它合适的飞行控制部件18。在一些另外的实施例中，飞行控制部件18包括一个或多个推力矢量元件。
参考图2，飞机10可以使用线控飞行(FBW)控制系统20，其具有控制飞行控制部件18的操作的FBW控制器22。在FBW控制系统20中，在操作员控制装置和飞行控制部件18之间没有直接的机械联接。FBW控制系统20包括操作员控制装置，其向FBW控制器22提供电信号形式的操作员命令。FBW控制器22可以组合操作员命令与其它飞机数据以产生飞行控制信号。替代机械连杆及其伴随的位移/平移，命令通过电线传输，以电控制致动器/马达的运动，所述致动器/马达使飞行控制部件18移动。出于安全的目的，当需要时，FBW控制系统20包括冗余部件(未示出)，使得如果FBW控制系统20的一个部件发生故障，仍然能够安全地控制飞机。在一些实施例中，基于每个轴提供冗余。例如，FBW控制系统20具有控制飞机在翻滚轴、俯仰轴和偏航轴每个上的运动的单独的系统。
参考图3，FBW控制系统20被配置用于实施用于控制飞机(例如，飞机10)的操作的方法300。在步骤302，从操作员控制装置接收至少一个偏航命令。可以从任何合适的操作员控制装置接收该命令，例如从偏航踏板接收该命令。另外，该命令可以作为模拟电信号或数字电信号被接收，并且可以以任何合适的格式被接收。所接收的偏航命令指示要被赋予到飞机10的期望的偏航运动。可以例如由FBW控制器22或FBW控制系统20的另一个合适的元件接收偏航命令。
在步骤304，至少部分地基于在步骤302处接收的至少一个偏航命令来确定至少一个实际诱发的翻滚。由于飞机10的物理特性，偏航运动将诱发相关联的翻滚运动。此外，各种环境因素(例如，强侧风和压力变化等)能够影响诱发的翻滚运动的大小和/或方向。因此，使用飞机10的特定物理特性、飞机所经受的环境因素以及偏航命令，能够确定实际诱发的翻滚运动。例如，FBW控制器22设置有一个或多个计算单元，这些计算单元被配置用于至少部分地基于偏航命令来计算诱发的翻滚。位于飞机10上的一个或多个传感器(未示出)能够收集关于飞机10所经受的环境因素的环境数据，并且FBW控制器也能够基于这些环境因素确定飞机10的实际诱发的翻滚运动。
在步骤306，产生偏航信号并将其发送到飞行控制部件18的至少一个第一飞行控制部件，以在飞机中引起偏航运动。能够例如由FBW控制器22产生和发送偏航信号。偏航信号可以作为模拟电信号或数字电信号被发送，并且可以以任何合适的格式被发送。在一些实施例中，偏航信号指示要施加到一个或多个飞行控制部件18的偏转量。在一些实施例中，偏航信号指示应保持偏转的时间量。在其它实施例中，偏航信号是适合于使飞机10被赋予期望的偏航运动的任何信号。偏航信号可以至少部分地基于至少一个偏航命令。
在步骤308，产生翻滚抵消命令并且将其发送到飞行控制部件18的至少一个第二飞行控制部件，以抵消在步骤304中确定的实际诱发的翻滚运动。能够例如由FBW控制器22产生和发送翻滚抵消命令。翻滚抵消命令可以是以任何合适的格式(例如，类似于步骤306中偏航信号的格式)的任何合适的信号。在一些实施例中，可以基本上与步骤306同时执行步骤308，使得翻滚抵消命令和偏航信号基本上同时被发送到飞行控制部件18。
在步骤310，至少部分地基于偏航命令确定标准化的翻滚速度命令。标准化的翻滚速度命令用于引起在飞机10中的翻滚运动，其基本上类似于在理想条件下由于偏航命令引起的偏航运动而导致的飞机10将经受的翻滚运动。例如，理想条件可以包括没有侧风、相等的机翼压力、相等的重量分布和预定的重心等。该标准化的翻滚速度指令能够用于翻滚可能不会由偏航自然诱发(或以非常规方式诱发翻滚)的非常规飞机，以向飞行员提供传统的感觉。以这种方式，理想的翻滚运动可能与当前飞机的自然运动无关，而是从其它飞机的经验确定的理想响应。
可以通过使用偏航命令从查找表或其它数据库获得标准化的翻滚速度命令，或者可以使用例如与飞机10有关的已知参数基于偏航命令来计算标准化的翻滚速度命令。在一些实施例中。一组理想条件被用作模拟环境的一部分，以在理想条件下基于偏航命令确定飞机10的翻滚运动。标准化的翻滚速度命令可以是以任何合适格式(例如，类似于步骤306中偏航信号的格式)的任何合适的信号。
可选地，在步骤312，在标准化的翻滚速度命令中引入基于标准化的翻滚速度命令的预定延迟。延迟可以是任何合适的长度，并且可以以任何合适的方式被引入。例如，延迟可以是0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒、3秒，或任何其它合适的持续时间。在一些实施例中，在步骤312引入的延迟是相对于偏航信号的产生和/或发送。在其它实施例中，在步骤312引入的延迟是相对于翻滚抵消命令的产生和/或发送。在另外的实施例中，基本上同时发送偏航信号和翻滚抵消命令，并且在步骤312中引入的延迟是相对于偏航信号和翻滚抵消命令两者的产生和/或发送。
可以通过修改标准化的翻滚速度命令本身来引入延迟。例如，标准化的翻滚速度命令可以实施为模拟信号，其被馈送通过一个或多个滤波器(或其它延迟块)。替代地，标准化的翻滚速度命令可以实施为数字信号，其被发送通过一个或多个锁存器或触发器，所述锁存器或触发器延迟信号的传输。还考虑了延迟标准化的翻滚速度命令的其它方法。通过将标准化的翻滚速度命令的传输延迟，被赋予到飞机10的运动是错开的：首先，响应于偏航信号和翻滚抵消命令，飞机10将经历偏航运动，并且诱发的翻滚运动将被消除。然后，响应于标准化的翻滚速度命令，飞机10将经历标准化的翻滚运动。然后，在偏航运动开始和标准化的翻滚运动开始之间向飞机10的飞行员提供延迟，在该延迟期间，飞机10的飞行员准备手动抵消标准化的翻滚运动。这可以减轻飞行员的工作负荷，因为飞机10的飞行员执行的动作是顺序发生的，而不是同时发生的。
在步骤314，将标准化的翻滚速度命令发送到飞行控制部件18的至少一个第三飞行控制部件，以在飞机中引起翻滚运动。由标准化的翻滚速度命令引起的翻滚运动可以基本上类似于在理想条件下由偏航命令诱发的对于飞机10的翻滚运动。因此，对于示例飞机10，如果偏航命令在飞机10的航向中引起10°偏转，则在理想条件下(没有侧风、理想压力、飞机内适当的重量分布等)，诱发的翻滚将引起飞机10的3°/秒的翻滚速度。然而，由于环境因素，实际诱发的翻滚运动可能会明显变大，例如，5°/秒的翻滚速度，在这种情况下，偏航命令在飞机10的航向中引起10°偏转，翻滚抵消命令抵消5°/秒的实际诱发的翻滚速度，并且标准化的翻滚速度命令引起飞机以3°/秒翻滚。这些值是示例，并且也可以应用其它值。
在一个具体实施例中，在步骤306产生和发送的偏航信号被发送到飞机10的尾部16上的方向舵，并且在步骤308产生并发送的翻滚抵消命令以及在步骤314发送的标准化的翻滚速度命令被发送到飞机10的机翼14上的副翼。在其它实施例中，可以将偏航信号、翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令发送到一个或多个其它合适的飞行控制部件18。因此，在一些实施例中，第一、第二和/或第三飞行控制部件对应于相同的飞行控制部件，或者在它们之间共享至少一些飞行控制部件18。例如，第二和第三飞行控制部件都可以包括在飞机10的机翼14上的副翼。在一些实施例中，偏航信号、翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令各自仅命令一种类型的飞行控制部件18，或者可以命令多种类型的飞行控制部件。
在一些其它实施例中，翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令被发送到中间组件，例如信号组合器。然后将翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令组合成单个统一的翻滚命令，并且然后将统一的翻滚命令发送到飞行控制部件18的第二和第三飞行控制部件。因此，如果翻滚抵消命令和标准化的翻滚速度命令将分别命令一些飞行控制部件18在相反的方向上移动，那么发送到第二和第三飞行控制部件的统一的翻滚命令仅命令代表由上述信号分别命令的移动之间的差异的移动。在一些另外的实施例中，偏航信号和翻滚抵消命令被发送到信号组合器并且组合成单个去耦的偏航信号，并且然后，去耦的偏航信号被发送到飞行控制部件18的第一和第二飞行控制部件。
参考图4，可以由计算设备410实施方法300，计算设备410包括处理单元412和存储器414，在存储器414中存储有计算机可执行的指令416。处理单元412可以包括任何合适的设备，其被配置成使得执行一系列步骤从而实现方法300，使得指令416在由计算设备410或者其它可编程装置执行时，可以使在此描述的方法中指定的功能/动作/步骤被执行。处理单元412可包括例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、中央处理单元(CPU)、集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、可重构处理器、其它适当编程的或可编程的逻辑电路，或它们的任何组合。
存储器414可包括任何合适的已知的或其它机器可读的存储介质。存储器414可以包括非瞬时性计算机可读存储介质，例如但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。存储器414可以包括位于设备内部或外部的任何类型的计算机存储器的适当组合，所述计算机存储器例如是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、只读光盘存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、铁电RAM(FRAM)等。存储器可以包括适合于以可检索的方式存储可由处理单元执行的机器可读指令的任何存储装置(例如，设备)。
参考图5，示出了FBW控制系统20的示例性实施方式。FBW控制系统20接收来自多个操作员控制装置510(例如，飞行杆5101和一个或多个踏板5102等)的输入。可以在步骤302由FBW控制系统20接收的偏航命令由操作员控制装置510产生，例如由偏航踏板5102产生。
根据步骤302，偏航命令由FBW控制系统20接收，或者更具体地，由踏板命令单元536接收。偏航命令也被发送至踏板到翻滚(pedal-to-roll)耦合单元530。可以由FBW控制系统20的其它元件接收由操作员控制装置510产生的其它命令。例如，来自飞行杆5101的翻滚命令可以被提供给横向路径控制单元532。来自飞行杆5101的翻滚命令可以通过命令传动单元512发送，然后在信号组合器516处与一个或多个其它信号(包括踏板到翻滚耦合单元530的输出)组合，然后被传递到横向路径控制单元532。
经由横向路径控制单元532和踏板命令单元536输出的信号被提供给静态去耦单元538。静态去耦单元提供多个输出，这些输出被提供给信号组合器542、544，信号组合器542、544也接收来自横向/方向反馈单元540的信号。横向/方向反馈单元540使用从飞机10的传感器(未示出)接收的飞机参数550来提供反馈信号，该反馈信号与来自静态去耦单元538的输出信号组合。根据步骤304，静态去耦单元538、横向/方向反馈单元540和信号组合器542、544一起协作，以基于至少一个偏航命令确定至少一个实际诱发的翻滚。此外，由信号组合器542、544输出的信号被提供给飞机10，因此，根据步骤306和308，静态去耦单元538、横向/方向反馈单元540和信号组合器542、544协作以产生偏航信号和翻滚抵消命令，并且将其发送到飞行控制部件18。
在一些实施例中，首先通过扰流板/副翼分配单元548发送翻滚抵消命令。扰流板/副翼分配单元548被配置用于确定：为实现翻滚抵消运动，不同飞行控制部件18(例如，扰流板和副翼)应该被使用的程度。为此，扰流板/副翼分配单元548能够以任何合适的方式处理翻滚抵消命令，并将适当的信号发送到一个或多个飞行控制部件18，以便引起翻滚抵消运动。
另外，根据步骤310，踏板到翻滚耦合单元530被配置用于至少部分地基于从偏航踏板5102接收的偏航命令来确定标准化的翻滚速度命令。可选地，根据步骤312，踏板到翻滚耦合单元530还被配置用于在标准化的翻滚速度命令中引入预定延迟，然后，根据步骤314，踏板到翻滚耦合单元530将标准化的翻滚速度命令例如输出为标准化的翻滚速度命令信号，该信号被发送到一个或多个飞行控制部件18。标准化的翻滚速度命令能够沿任何合适的路径(例如，通过遵循与翻滚抵消命令基本相同的路径)输出到飞行控制部件18。
可以通过任何合适的装置添加可选地在标准化的翻滚速度命令中引入的预定延迟。例如，使用一个或多个Padé滤波器引入延迟。在一些实施例中，使用单个4阶Padé滤波器。在其它实施例中，使用两个2阶Padé滤波器，或者被设计用以延迟或滞后输入信号的任何其它滤波器。在其它实施例中，可以在软件中添加延迟，例如通过将信号存储在存储器中，并且一旦预定的延迟已经过去就向飞行控制部件18重新发送信号。或者，可以用软件模拟上述Padé滤波器。
参考图6，示出了用于在标准化的翻滚速度命令中引入预定延迟的控制律60的实施例。在该实施例中，使用两个2阶Padé滤波器的构造来将预定延迟引入标准化的翻滚速度命令中。控制律60接收多个输入，包括飞行杆输入602和踏板输入604。控制律60包括杆传动单元612、踏板-翻滚传动单元614、杆-踏板传动单元622、踏板-翻滚放大器624、信号组合器670以及延迟单元630。
飞行杆输入602提供飞行杆信号，该信号被发送到杆传动单元612，杆传动单元612将飞行杆信号提供给信号组合器670。延迟单元630包括一对2阶Padé滤波器632和低通滤波器636。延迟单元630接收放大的踏板到翻滚信号，该信号通过下述方式而获得：将踏板到翻滚信号从踏板/翻滚传动输入604发送，通过踏板到翻滚传动单元614，然后通过踏板到翻滚放大器624。第一2阶Padé滤波器632的输出被路由到第二2阶Padé滤波器634的输入。第二2阶Padé滤波器提供输出信号到低通滤波器636，低通滤波器636向信号组合器670提供延迟的标准化的翻滚速度命令。
应当注意的是，由于在标准化的翻滚速度命令中引入延迟是可选的，所以图6中所示的延迟单元630并不总是包括在FBW控制系统20中。在其它实施例中，延迟单元630不包括二阶Padé滤波器632、634和1阶滞后单元636，并且使用延迟单元630的不同实施方式来延迟标准化的翻滚速度命令。
信号组合器670组合飞行杆信号和延迟的标准化的翻滚速度命令，并将组合的飞行控制信号输出到杆踏板传动单元622。杆踏板传动单元622然后通过输出640来输出规范化的翻滚速度命令信号，然后将规范化的翻滚速度命令信号发送到横向路径控制器532，并且最终发送到飞行控制部件18。
参考图7，示出了图形，其指示标准化的翻滚速度命令随时间的示例信号电平。线702表示输入到第一2阶Padé滤波器632的信号，并且线704表示由1阶滞后单元636输出的信号。因此，图6所示的延迟单元630的实施例引起在标准化的翻滚速度命令中的延迟约为2秒。
参考图8A-D，示出了来自图6的电路的各种信号。在图8A中，线802示出了当标准化的翻滚速度命令未被延迟时从踏板/翻滚传动输入608输出的信号，而线804示出了当标准化的翻滚速度指令被延迟时从踏板/翻滚传动输入608输出的信号。由于延迟仅作用于标准化的翻滚速度指令而不作用于踏板/翻滚传动输入608，因此线802和804基本相同。在图8B中，线812示出了没有任何延迟地输出到飞行控制部件18的翻滚速度命令信号，而线814示出了由1阶滞后单元636输出的翻滚速度命令信号。在图8C中，线822示出了响应于没有延迟的标准翻滚速度命令的飞机10的物理翻滚速度，而线824示出了响应于延迟的标准化的翻滚速度命令的飞机10的物理翻滚速度。在图8D中，示出了飞机10的倾斜角度，其中，线832是响应于没有延迟的标准化的翻滚速度命令的飞机10的倾斜角度，而线834是响应于延迟的标准化的翻滚速度命令的倾斜角度。由图8D中的双向箭头示出的间隙850指示由延迟单元630的实施例导致的延迟，延迟单元630的实施例向标准化的翻滚速度命令添加了延迟。在该实施例中，间隙850大约为2秒，但是延迟单元630的其它实施例可添加其它幅度的延迟。
可以以高级过程或面向对象的编程或脚本语言或其组合来实施本文所述的用于控制飞机10的操作的方法和电路，以与诸如计算设备410的计算机系统通信或协助其操作。替代地，可以以汇编或机器语言来实施本文所述的用于控制飞机的操作的方法和电路。该语言可以是编译或解释语言。本文所述的用于实现用于控制飞机的操作的方法和电路的程序代码可以存储在存储介质或设备上，例如ROM、磁盘、光盘、闪存驱动器或任何其它合适的存储介质或设备。程序代码可以由通用或专用可编程计算机读取，以用于当存储介质或设备被计算机读取时配置并操作计算机，以执行本文所述的过程。本文描述的用于控制飞机的操作的方法和电路的实施例还可以被认为是通过存储有计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质来实施的。该计算机程序可以包括计算机可读指令，该计算机可读指令使计算机，或者更具体地，使计算机的至少一个处理单元以特定和预先限定的方式操作，以执行本文描述的功能。
计算机可执行指令可以具有许多形式，包括由一个或多个计算机或其它设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施例中，可以根据需要组合或分布程序模块的功能。
本文公开的用于控制飞机的操作的方法和电路的各个方面可以单独使用、组合使用或者以在前面描述的实施例中没有具体讨论的各种布置使用，并且因此在其应用上不限于前面描述中阐述的或附图中示出的组件的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其它实施例中描述的方面组合。尽管已经示出和描述了具体实施例，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的情况下，可以在其更广泛的方面进行改变和改型。所附权利要求的范围不应受在示例中所述的优选实施例的限制，而应被给出与整个说明书一致的最广泛的合理解释。

Claims (22)

1.一种控制飞机操作的方法，包括：
从操作员控制装置接收至少一个偏航命令；
至少部分地基于所述至少一个偏航命令确定至少一个实际诱发的翻滚；
产生偏航信号并且将所述偏航信号发送到所述飞机的至少一个第一飞行控制部件，以在所述飞机中引起偏航运动，所述偏航信号至少部分地基于所述至少一个偏航命令；
产生翻滚抵消命令并且将所述翻滚抵消命令发送到至少一个第二飞行控制部件，以抵消所述至少一个实际诱发的翻滚；
至少部分地基于所述偏航命令确定标准化的翻滚速度命令；以及
将所述标准化的翻滚速度命令发送到至少一个第三飞行控制部件，以在所述飞机中引起标准化的翻滚运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述标准化的翻滚速度命令包括从查找表中选择所述标准化的翻滚速度命令。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述标准化的翻滚速度命令包括至少部分地基于所述至少一个偏航命令和一组理想条件来计算所述标准化的翻滚运动。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中发送所述偏航信号、发送所述翻滚抵消命令和发送所述标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送所述偏航信号、所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中发送所述翻滚抵消命令以及发送所述标准化的翻滚速度命令到所述至少一个第二和第三飞行控制部件包括：
将所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令发送到信号组合器；
将所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令组合成组合翻滚速度命令；以及
将所述组合翻滚速度命令信号发送到所述至少一个第二和第三飞行控制部件中的至少一些。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中发送所述偏航信号、发送所述翻滚抵消命令以及发送所述标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送所述偏航信号和所述翻滚抵消命令，并在所述偏航信号和所述翻滚抵消命令之后经过预定延迟发送所述标准化的翻滚速度命令。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，还包括在发送所述标准化的翻滚速度命令之前将预定延迟引入所述标准化的翻滚速度命令中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述预定延迟大约为一秒。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中通过两个2阶Padé滤波器执行引入预定延迟。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其中通过一个4阶Padé滤波器执行引入预定延迟。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中所述至少一个第二飞行部件和所述至少一个第三飞行部件是共同飞行部件。
12.一种用于控制飞机的操作的系统，所述系统包括：
处理单元；以及
非瞬时性存储器，所述非瞬时性存储器以通信的方式耦合到所述处理单元，并且包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令能够由所述处理单元执行以用于：
从操作员控制装置接收至少一个偏航命令；
至少部分地基于所述至少一个偏航命令确定至少一个实际诱发的翻滚；
产生偏航信号并且将所述偏航信号发送到所述飞机的至少一个第一飞行控制部件，以在所述飞机中引起偏航运动，所述偏航信号至少部分地基于所述至少一个偏航命令；
产生翻滚抵消命令并且将所述翻滚抵消命令发送到至少一个第二飞行控制部件，以抵消所述至少一个实际诱发的翻滚；
至少部分地基于所述偏航命令确定标准化的翻滚速度命令；以及
将所述标准化的翻滚速度命令发送到至少一个第三飞行控制部件，以在所述飞机中引起标准化的翻滚运动。
13.根据权利要求12所述的系统，其中确定所述标准化的翻滚速度命令包括从查找表中选择所述标准化的翻滚速度命令。
14.根据权利要求12所述的系统，其中确定所述标准化的翻滚速度命令包括至少部分地基于所述至少一个偏航命令和一组理想条件来计算所述标准化的翻滚运动。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的系统，其中发送所述偏航信号、发送所述翻滚抵消命令和发送所述标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送所述偏航信号、所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令。
16.根据权利要求12至14中的任一项所述的系统，其中发送所述翻滚抵消命令以及发送所述标准化的翻滚速度命令到所述至少一个第二和第三飞行控制部件包括：
将所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令发送到信号组合器；
将所述翻滚抵消命令和所述标准化的翻滚速度命令组合成组合翻滚速度命令；以及
将所述组合翻滚速度命令发送到所述至少一个第二和第三飞行控制部件中的至少一些。
17.根据权利要求12至14中的任一项所述的系统，其中发送所述偏航信号、发送所述翻滚抵消命令以及发送所述标准化的翻滚速度命令包括基本上同时发送所述偏航信号和所述翻滚抵消命令，并在所述偏航信号和所述翻滚抵消命令之后经过预定延迟发送所述标准化的翻滚速度命令。
18.根据权利要求12至17中的任一项所述的系统，其中所述程序指令还能够由所述处理单元执行以用于：在发送所述标准化的翻滚速度命令之前将预定延迟引入所述标准化的翻滚速度命令中。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述预定延迟大约为一秒。
20.根据权利要求12至19中的任一项所述的系统，其中所述处理单元包括用于引入所述预定延迟的至少一个滤波器。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述至少一个滤波器包括两个2阶Padé滤波器或一个4阶Padé滤波器。
22.根据权利要求12至21中的任一项所述的系统，其中所述至少一个第二飞行部件和所述至少一个第三飞行部件是共同飞行部件。
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