CN113697090A - 一种飞机操作机构的数字式调效方法及装置 - Google Patents

一种飞机操作机构的数字式调效方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种数字式调校机构的调效方法，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，所述方法包括：获取数字式调校机构开关的调校信号；按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；获取所述数字式调校机构开关的回中信号；当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。本申请所提供的数字式调效机构的调效方法及装置可以实现飞机操作机构的调效配平及调效回中和调效修正功能，且可靠性高，易于实现。

Description

一种飞机操作机构的数字式调效方法及装置
技术领域
本申请属于飞机控制技术领域，特别涉及一种飞机操作机构的数字式调效方法及装置。
背景技术
驾驶杆与脚蹬是飞行员操纵飞机进行平衡力矩的主要设备。当飞机飞行时，由于速度、重量/重心和气动外型的变化都会改变飞机的力矩平衡，从而影响飞机的正常飞行。因此飞行员需要随时调整驾驶杆或脚蹬，实现对飞机进行配平。长时间的杆力和脚蹬力频繁变化会使飞行员产生疲劳，影响飞行安全。
为了消除平衡力矩和稳态飞行时的驾驶杆力和脚蹬力，飞机驾驶杆和脚蹬上设计有机械式电动调效机构，飞行员通过触发机械式电动调效机构的调校开关，调效机构利用电机驱动驾驶杆和脚蹬改变并固定位置，以替代飞行员操纵，减小或消除驾驶杆和脚蹬力，从而减轻驾驶员的工作负担。
然而传统的机械式电动调效机构虽然在民机和军机中广泛采用，但现阶段仍存一些缺点，主要包括如下：
1)在设计方面，驾驶杆和脚蹬的调校设计较为复杂，可靠性较低，同时增加了设计重量；
2)在使用方面，通过电机驱动驾驶杆与脚蹬位置发生变化，驾驶杆或脚蹬不能保持在中立位置，影响飞行员操纵感受，而且调效机构发生故障后，会导致驾驶杆或脚蹬固定或卡滞在失效位置，无法恢复，影响飞行安全；
3)在维护方面，发生故障后，维修与更换设备需要将驾驶杆和脚蹬拆卸，维修繁琐，人力及时间成本高。
发明内容
本申请的目的是提供了一种数字式调校机构的调效方法、装置、飞控计算机及计算机可读存储介质，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在第一方面，本申请提供了一种数字式调校机构的调效方法，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，所述方法包括：
获取数字式调校机构开关的调校信号；
按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；
获取所述数字式调校机构开关的回中信号；
当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
进一步的，所述调校信号和回中信号为离散型信号，所述离散型信号包括-1/0型、0/1型、-1/0/-型。
进一步的，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程为：
Yout(t)＝Yout(t-1)+Xin(t)*K1*T
式中，Yout(t)为当前计算周期的调效信号输出；Yout(t-1)为上一计算周期的调效信号输出；Xin(t)为当前计算周期的调效信号输入；K1为第一调效速率，T为计算周期。
进一步的，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大的过程为：
Yout_min≤Yout(t)≤Yout_max
式中，Yout_min为调效输出最小限制值，Yout_max为调效输出最大限制值。
进一步的，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程中，还包括对所述调效信号与飞机操作机构位置之间的修正，所述修正过程为：
当Dw＜Yout_min时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_min)*Yout/(Yout_min-Dw_min)；
当Yout_min≤Dw≤Yout_max时，
Dout＝Dw+Yout；
当Dw＞Yout_max时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_max)*Yout/(Yout_max-Dw_max)。
式中，Dout为最终使用的调效输出信号，Dw为飞机操作机构的输入量，Dw_min为飞机操作机构的最小输入量，Dw_max为飞机操作机构的最大输入量。
在第二方面，本申请提供了一种数字式调校机构的调效装置，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，所述装置包括：
第一信号获取模块，用于获取数字式调校机构开关的调校信号；
第一处理模块，用于按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；
第二信号获取模块，用于获取所述数字式调校机构开关的回中信号；
第二处理模块，用于当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
进一步的，所述调校信号和回中信号为离散型信号，所述离散型信号包括-1/0型、0/1型、-1/0/-型。
进一步的，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程为：
Yout(t)＝Yout(t-1)+Xin(t)*K1*T
式中，Yout(t)为当前计算周期的调效信号输出；Yout(t-1)为上一计算周期的调效信号输出；Xin(t)为当前计算周期的调效信号输入；K1为第一调效速率，T为计算周期。
进一步的，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大的过程为：
Yout_min≤Yout(t)≤Yout_max
式中，Yout_min为调效输出最小限制值，Yout_max为调效输出最大限制值。
进一步的，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程中，还包括对所述调效信号与飞机操作机构位置之间的修正，所述修正过程为：
当Dw＜Yout_min时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_min)*Yout/(Yout_min-Dw_min)；
当Yout_min≤Dw≤Yout_max时，
Dout＝Dw+Yout；
当Dw＞Yout_max时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_max)*Yout/(Yout_max-Dw_max)。
式中，Dout为最终使用的调效输出信号，Dw为飞机操作机构的输入量，Dw_min为飞机操作机构的最小输入量，Dw_max为飞机操作机构的最大输入量。
在第三方面，本申请提供了一种飞控计算机，所述飞控计算机包括：
处理器；
存储器；及
存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
在第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有调效程序，所述调效程序被处理器执行时实现如上述中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
本申请所提供的数字式调效机构的调效方法及装置可以实现飞机操作机构的调效配平及调效回中和调效修正功能，且可靠性高，易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的数字式调校机构的调效方法流程图。
图2为本申请实施例中的数字调效配平实际曲线。
图3为本申请实施例中的数字调效输出范围实际曲线。
图4为本申请实施例中的数字调效回中实际曲线。
图5为本申请实施例中的数字调效修正实际曲线。
图6为本申请的数字式调校机构的调效装置组成图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了解决传统的机械式电动调效机构在设计、使用与维护等方面的问题，本申请中提供了一种数字式调效机构的调效方法及装置，使得调效机构的使用方便、安全、可靠，维护成本低，并能够实现全部调效功能。
如图1所示，本申请提供的数字式调效机构的调效方法包括如下步骤：
S1、获取数字式调校机构开关的调校信号。
数字式调效机构是一种具有数据处理能力的装置，其可以通过飞控计算机的计算资源实现，数字式调效机构的开关通常设置在飞机驾驶杆上，通过采集调效机构的开关信号作为输入，开关信号类型为离散型，其类型可以包括0/1、-1/0、-1/0/1等形式。在本申请实施例中，开关信号为-1/0/1型的离散信号，即表示数字式调效机构可以对飞机操作机构进行正向、反向和回零操作。
S2、按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大。
在本申请中，数字式调效机构的调效过程采用积分累积方的式生成调效输出，调效输出即为飞机操作机构(例如驾驶杆或脚蹬)的位置，单位mm或°，具体实现方式如下：
Yout(t)＝Yout(t-1)+Xin(t)*K1*T；
式中，Yout(t)为当前计算周期的调效信号输出；Yout(t-1)为上一计算周期的调效信号输出；Xin(t)为当前计算周期的调效信号输入；K1为调效速率；T为计算周期。
参见本申请图2所示实施例中的调效配平实际曲线，在该实施例中，第一调效速率为2mm/s(横杆位移20mm与调效时间10s的比值)计算周期100毫秒，采用积分累积方式实现。
数字式调效使用范围通过限制调效输出实现，当调效输出达到限制值时，调效输出不再增大，输出等于限制值，具体实现方式如下：
Yout_min≤Yout(t)≤Yout_max
式中，Yout_min为调效输出最小限制值，Yout_max为调效输出最大限制值。
如图3所示曲线，本实施例中的调效输出范围[-20mm，20mm]，因此在正向调效或反向调效过程中，当调效输出达到限制值时，调效输出不在增大。
S3、获取回中信号，该回中信号可以是数字式调校机构开关发出的，也可是通过对当前飞机状态进行判断后得到需要调效回中的回中指令。在本实施例中直接采用了调效回中开关的信号作为调效回中信号。
S4、当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
如附图4所示，当接收到调效回中信号为1时，切断调效信号的输入，并接通调效回中反馈，调效回中输出按5mm/s(20mm/4s)的调效速率自动回到初始的0位置。
需要说明的是，本申请中第二调效速度通常大于第一调效速率，以使飞机操作机构能够快速回中。
在本申请中，数字式调效机构的调效过程设计有调效修正功能，调效输出与驾驶杆或脚蹬位移信号通过调效修正环节综合后，构成最终使用的输出信号，能够保证驾驶杆或脚蹬最大位移对应最大输出值，具体实现算法如下：
当Dw＜Yout_min时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_min)*Yout/(Yout_min-Dw_min)；
当Yout_min≤Dw≤Yout_max时，
Dout＝Dw+Yout；
当Dw＞Yout_max时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_max)*Yout/(Yout_max-Dw_max)。
式中，Dout为最终使用的输出信号，Dw为驾驶杆或脚蹬输入量，Dw_min为驾驶杆或脚蹬最小输入量，Dw_max为驾驶杆或脚蹬最大输入量。
如图5所示的本实施例的调效功能曲线，本实例中调效修正功能分为两级，第一级对应范围[-20，20]，第二级对应范围[-60，60]，横向驾驶杆行程[-60，60]。
本申请所提供的数字式调效机构的调效方法及装置可以实现飞机操作机构的调效配平及调效回中和调效修正功能，且可靠性高，易于实现。
如图2所示，本申请还提供了一种数字式调校机构的调效装置，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，所述装置包括：
第一信号获取模块101，用于获取数字式调校机构开关的调校信号；
第一处理模块102，用于按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；
第二信号获取模块103，用于获取所述数字式调校机构开关的回中信号；
第二处理模块104，用于当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
另外，本申请中还提供了一种飞控计算机，所述飞控计算机包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
最后，本申请中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有调效程序，所述调效程序被处理器执行时实现如上述中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种数字式调校机构的调效方法，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，其特征在于，所述方法包括：
获取数字式调校机构开关的调校信号；
按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；
获取所述数字式调校机构开关的回中信号；
当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
2.如权利要求1所述的数字式调校机构的调效方法，其特征在于，所述调校信号和回中信号为离散型信号，所述离散型信号包括-1/0型、0/1型、-1/0/-型。
3.如权利要求1或2所述的数字式调校机构的调效方法，其特征在于，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程为：
Yout(t)＝Yout(t-1)+Xin(t)*K1*T
式中，Yout(t)为当前计算周期的调效信号输出；Yout(t-1)为上一计算周期的调效信号输出；Xin(t)为当前计算周期的调效信号输入；K1为第一调效速率，T为计算周期。
4.如权利要求3所述的数字式调校机构的调效方法，其特征在于，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大的过程为：
Yout_min≤Yout(t)≤Yout_max
式中，Yout_min为调效输出最小限制值，Yout_max为调效输出最大限制值。
5.如权利要求4所述的数字式调校机构的调效方法，其特征在于，按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出的过程中，还包括对所述调效信号与飞机操作机构位置之间的修正，所述修正过程为：
当Dw＜Yout_min时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_min)*Yout/(Yout_min-Dw_min)；
当Yout_min≤Dw≤Yout_max时，
Dout＝Dw+Yout；
当Dw＞Yout_max时，
Dout＝Dw+(Dw-Dw_max)*Yout/(Yout_max-Dw_max)。
式中，Dout为最终使用的调效输出信号，Dw为飞机操作机构的输入量，Dw_min为飞机操作机构的最小输入量，Dw_max为飞机操作机构的最大输入量。
6.一种数字式调校机构的调效装置，用于实现飞机操作机构的调效配平及调效回中，其特征在于，所述装置包括：
第一信号获取模块，用于获取数字式调校机构开关的调校信号；
第一处理模块，用于按第一调教速率积分累积所述调校信号并生成对应于飞机操作机构位置的调校输出，当所述调校输出达到限制值时，所述调校输出不再增大；
第二信号获取模块，用于获取所述数字式调校机构开关的回中信号；
第二处理模块，用于当接收到所述回中信号后，切断调效信号的输入并按预定第二调效速度生成调效输出，直至所述调效输出回归到初始位置。
7.一种飞控计算机，其特征在于，所述飞控计算机包括：
处理器；
存储器；及
存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有调效程序，所述调效程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的数字式调校机构的调效方法的步骤。
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