CN115817794A - 用于飞机舵面的舵机位移传感器的故障监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机舵面的舵机位移传感器的故障监控方法和系统。该方法首先对同一舵面上的作动器位移传感器进行比较，当某一舵面比较出现不一致时，说明舵面上某一传感器数值出现异常。此后引入对称舵面上的另外2个作动器位移传感器的反馈值，进行综合判断。

Description

用于飞机舵面的舵机位移传感器的故障监控方法和系统

技术领域

本发明属于民用运输类飞机的飞行控制领域，尤其涉及一种用于飞机舵面的舵机位移传感器的故障监控方法和系统。

背景技术

民用飞机一般通过副翼、升降舵、方向舵等活动舵面对飞机进行滚转、俯仰、偏航等操纵，实现飞行控制。在飞行控制系统中，对副翼、升降舵、方向舵等主舵面一般采用两个以上的舵面进行控制，当舵机位移传感器发生脱开故障时，飞控系统要识别故障并进行故障处置。

一般作动器应用线性位移传感器(LVDT)测量舵面位置，LVDT根据两个次级线圈的输出电压Va、Vb计算位移比例系数R，R＝(Va-Vb)/(Va+Vb),根据比例系数、增益和偏置量计算线性位移。舵面位移计算中的增益、偏置量均为定值，线位移值主要受Va、Vb输出影响。次级线圈输出电压和值Va+Vb一般在正常区间范围内，当由于电气接口、导线、线圈因素出现短路/断路时，LVDT电压和值Va+Vb将超出正常区间，或由于LVDT机械脱开，导致测量值出现错误。

因此，一般舵面上需要多个位置传感器，当有单个位置传感器断开故障时，通过对比表决识别故障，防止将错误的舵面位置引入闭环控制。

典型的舵面位置传感器配置有：

1.单个主舵面安装2个作动器，每个作动器有一个位移传感器，系统通过比较同一舵面上的2个作动器位移传感器反馈，如差值较大，能够判断出有传感器断开故障，但无法判断出哪个传感器断开故障，因此故障处置时，必须将两个作动器都切断工作，以避免故障导致舵面异常运动；

该配置的缺点是，任意1个作动器上传感器断开故障后，因无法确定故障源，为防止舵面异常运动，要切断2个作动器，丧失单个舵面控制，对飞机姿态和飞行员操纵飞机带来较大影响。

2.单个主舵面安装3个作动器，每个作动器有一个位移传感器，系统通过比较同一舵面上的3个作动器位移传感器反馈，如某个传感器断开故障，可通过表决检测到哪个传感器与其他差值较大，处置故障传感器所在的作动器，将该作动器切断工作，以避免故障对舵面影响。切断故障作动器后，剩余2个作动器仍然能够正常控制舵面；

该方案能准确判断故障作动器，但该3余度配置冗余度过高，每增加一个作动器都会新增重量、成本、线缆、液压管路和安装结构，一般飞机上仅方向舵会采取3个作动器控制，副翼、升降舵一般单个舵面采用2个作动器。

3.单个主舵面安装2个作动器，每个作动器有一个位移传感器，额外在舵面上安装舵面位移传感器，系统通过比较同一舵面上的2个作动器位移传感器和舵面位移传感器反馈，如某个传感器断开故障，可通过表决检测到哪个传感器与其他差值较大，处置故障传感器所在的作动器，将该作动器切断工作，以避免故障对舵面影响。切断故障作动器后，剩余的作动器仍然能够正常控制舵面。

该方案能准确判断故障作动器，该方案在较多机型上应用，但增加一个舵面位移传感器仍然会新增重量、成本、线缆和安装结构。

综上，现有飞控系统一般利用单个舵面上不同舵机的位移传感器数据，或额外增加独立的位移传感器判断位移传感器断开故障，但也面临故障源难以确定以及重量和成本增加等问题。

因此，需要能够改进现有技术中的缺陷的系统和方法。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍将在以下具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

针对现有技术的缺陷，本发明利用飞机对副翼、升降舵舵面控制的对称特征，综合对称舵面上的所有位移传感器信号，对位移传感器断开故障进行监控和处置。在本发明中，综合利用对称舵面的指令和位置传感器反馈，在不额外增加位置传感器的情况下，分层级表决判断位置传感器断开故障源，以使得能够在避免新增重量、成本、线缆和安装结构的同时，准确定位故障和隔离故障，从而提高舵面控制的可用性以避免对飞行员操纵的影响。

具体而言，在本发明的一个实施例中，提供了一种用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的方法，所述方法包括：

在对称的舵面上分别布置两个作动器并为每个作动器布置一个位移传感器；

比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作，其中在所述舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定所述舵面存在作动器故障；

确定所述舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值；

将所述舵面位置反馈值中的每一者与所述舵面位置反馈均值进行对比，其中所述对比的结果大于第二监控门限指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器发生故障；以及

切断故障作动器的舵回路。

在本发明的一个实施例中，所述第一监控门限和所述第二监控门限基于舵面位置控制精度和舵面最大力纷争角度差来确定，并且所述对比的结果是所述舵面位置反馈值与所述舵面位置反馈均值之差的绝对值。

在本发明的该实施例中，在所述舵面处于稳定静态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第一监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和。

在本发明的该实施例中，在所述舵面处于运动状态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在舵面位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第一监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和。

在本发明的该实施例中，在所述舵面处于稳定静态的情况下，所述舵面位置反馈均值的范围在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第二监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和。

在本发明的该实施例中，在所述舵面处于运动状态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在所述舵面位置反馈均值减去两倍所述舵面位置控制精度与所述舵面位置反馈均值加上两倍所述舵面位置控制精度之间，并且所述第二监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和。

在本发明的该实施例中，所述舵面位置控制精度至少基于以下因素：位移传感器精度；安装间隙；以及数模转换解算精度。

在本发明的该实施例中，最大力纷争角度是作动器输出力与舵面扭转刚度的比值，并且所述最大力纷争角度角度差的绝对值大于所述舵面位置控制精度的两倍。

在本发明的一个实施例中，所述舵面包括副翼舵面和升降舵面。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的系统，每一个飞机对称舵面上被布置有两个作动器并且每一个作动器具有一个位移传感器，所述系统包括：

第一层监控装置，其被配置成比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作，其中在所述舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定所述舵面存在作动器故障；

第二层监控装置，其被配置成：

确定所述舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值；以及

将所述舵面位置反馈值中的每一者与所述舵面位置反馈均值进行对比，其中所述对比的结果大于第二监控门限指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器发生故障；以及

故障隔离装置，其被配置成切断故障作动器的舵回路。

在本发明的一个实施例中，所述第一层监控装置和所述第二层监控装置被进一步配置成基于舵面位置控制精度和舵面最大力纷争角度差来确定所述第一监控门限和所述第二监控门限。

在本发明的一个实施例中，所述第一层监控装置被进一步配置成：

在所述舵面处于稳定静态的情况下，将所述舵面位置反馈值的范围确定为在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且在最严误差累计下将所述第一监控门限确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和；以及

在所述舵面处于运动状态的情况下，将所述舵面位置反馈值的范围确定为在舵面位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且在最严误差累计下将所述第一监控门限确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和。

在本发明的一个实施例中，所述第二层监控装置被进一步配置成：

在所述舵面处于稳定静态的情况下，将所述舵面位置反馈均值的范围确定为在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且在最严误差累计下将所述第二监控门限确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和；以及

在所述舵面处于运动状态的情况下，将所述舵面位置反馈值的范围确定为在所述舵面位置反馈均值减去两倍所述舵面位置控制精度与所述舵面位置反馈均值加上两倍所述舵面位置控制精度之间，并且在最严误差累计下将所述第二监控门限确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和。

在结合附图研读了下文对本发明的具体示例性实施例的描述之后，本发明的其他方面、特征和实施例对于本领域普通技术人员将是明显的。尽管本发明的特征在以下可能是针对某些实施例和附图来讨论的，但本发明的全部实施例可包括本文所讨论的有利特征中的一个或多个。换言之，尽管可能讨论了一个或多个实施例具有某些有利特征，但也可以根据本文讨论的本发明的各种实施例使用此类特征中的一个或多个特征。以类似方式，尽管示例性实施例在下文可能是作为设备、系统或方法实施例进行讨论的，但是应当领会，此类示例性实施例可以在各种设备、系统、和方法中实现。

附图说明

为了能详细理解本公开的以上陈述的特征所用的方式，可参照各方面来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中阐示。然而应该注意，附图仅阐示了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可允许有其他等同有效的方面。

图1示出了根据本发明的一个实施例的单侧舵面作动器故障判断流程的逻辑图。

图2示出了根据本发明的用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的系统的框图。

图3是根据本发明的一个实施例的用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考形成本发明一部分并示出各具体示例性实施例的附图更详尽地描述各个实施例。然而，各实施例可以以许多不同的形式来实现，并且不应将其解释为限制此处所阐述的各实施例；相反地，提供这些实施例以使得本公开变得透彻和完整，并且将这些实施例的范围完全传达给本领域普通技术人员。各实施例可按照方法、系统或设备来实施。因此，这些实施例可采用硬件实现形式、全软件实现形式或者结合软件和硬件方面的实现形式。因此，以下具体实施方式并非是局限性的。

各流程图中的步骤可通过硬件(例如，处理器、引擎、存储器、电路)、软件(例如，操作系统、应用、驱动器、机器/处理器可执行指令)或其组合来执行。如本领域普通技术人员将理解的，各实施例中所涉及的方法可以包括比示出的更多或更少的步骤。

本发明提出用于飞控对称控制舵面的大型飞机舵机位移传感器断开故障监控方法和系统。大型飞机的升降舵、副翼舵面普遍采用对称布局，并且在飞行控制中，对左右升降舵的控制指令相同，即左右升降舵舵面正常工作时偏转角度应一致；左右副翼的控制指令幅值相同，方向相反，即左右副翼舵面工作时为一个上偏，一个下偏，且幅值相同。左右对称舵面通常各有两个作动器，每个作动器具有1个位移传感器，可提供4个作动器的舵面位置反馈。

对于升降舵这种左右对称控制舵面，首先对同一舵面上的作动器位移传感器进行比较，当某一舵面比较出现不一致时，说明舵面上某一传感器数值出现异常，但仅通过单一舵面上的两个传感器数值，无法确定故障源。此时引入对称舵面上的另外2个作动器位移传感器的舵面位置反馈，进行综合判断。

以下将详细描述本发明的各方面。

图1示出了根据本发明的一个实施例的单侧舵面作动器故障判断流程的逻辑图。

在本发明的一个实施例中，对单侧舵面作动器故障的监控和处置通过以下方式来实现：采用飞控计算机读取各个作动器LVDT值，解算舵面角度，在飞控计算机中设置监控器，对单个舵面上的2个作动器LVDT值进行比对，当同一舵面上2个LVDT差值超出监控门限时，说明某作动器LVDT出现问题，此时将对称舵面上的2个作动器LVDT反馈引入，通过4个作动器LVDT值比较，识别出故障的作动器LVDT，然后飞控计算机将该作动器控制回路切断，同舵面上的另一作动器继续正常工作。这在图1所示的逻辑图中详细阐述，在图1中：

R₁、R₂为单侧舵面两个作动器的舵面位置反馈；

L₁、L₂为对称侧舵面两个作动器的舵面位置反馈；

L_aver为对称侧舵面两个作动器的舵面位置反馈的平均值；

a_cmd为舵面指令位置；

Δ为舵面位置的控制精度(考虑LVDT精度、安装间隙、数模转换解算精度等因素)，Δ数值为正；

a_Force为舵面最大力纷争角度差，最大力纷争角度＝作动器输出力/舵面扭转刚度，考虑到正常工作时，作动器两侧的指令相同，为保证舵面力纷争门限不会误触发，|a_Force|＞2Δ。

当正常工作时，各舵面作动器位置反馈(R₁、R₂、L₁、L₂)应在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内。

作为示例而非限制，假设右侧舵面发生力纷争，则在最严误差累计下，

|R₁-R₂|＞a_Force+2Δ。对称侧L₁、L₂仍应在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内，R₁、R₂由于故障作动器与主动作动器的输出能力相同，其运动方向受气动力的影响。

1)情况一：舵面处于稳定静态a_cmd时。

当单个作动器故障发生时，故障作动器将因传感器反馈错误，将舵面往偏离当前舵面位置方向驱动，正常作动器将按角度指令，将舵面稳定在当前舵面位置。

第一层监控：故障作动器往偏离当前舵面位置方向驱动，两个作动器会产生舵面力纷争，当达到第一层监控门限|R₁-R₂|＞A，A＝a_Force+2Δ(门限需在实际力纷争的基础上考虑精度问题)，则第一层监控可判断右侧舵面存在作动器故障。若未达到该第一层监控门限a_Force+2Δ，则判断右侧舵面正常工作。

第二层监控：引入对称侧舵面位置反馈进行对比。

由于对称侧L₁、L₂在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]的范围内，因此L_aver在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内。

作为示例而非限制，假设发生故障的为作动器R₂，左右两侧正常工作的3个作动器的指令相同，那么R₁位置反馈范围在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内。

故障作动器的位置反馈R₂，根据第一层监控器需满足R₂-R₁＞a_Force+2Δ。

则在最严误差累计下，R₂-(a_cmd+Δ)＞a_Force+2Δ，即R₂-a_cmd＞a_Force+3Δ，由于L_aver在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内，则R₂-L_aver＞a_Force+4Δ，第二层监控门限B＝a_Force+4Δ，R₂-L_aver＞B，考虑角度存在正、负两个方向，则|R₂-L_aver|＞B(实际上将发生作动器故障的单侧舵面上的每个作动器的舵面位置反馈值与对称侧舵面两个作动器的舵面位置反馈的平均值L_aver进行对比，如图1所示)，此时故障作动器(即，与舵面位置反馈R₂对应的作动器)可通过上述逻辑电路监控到。

2)情况二：舵面位置为a_ini，舵面指令a_cmd，舵面处于运动状态。

第一层监控：故障作动器往偏离当前舵面位置方向驱动，两个作动器会产生舵面力纷争，当达到第一层监控门限|R₁-R₂|＞A(假设右侧舵面发生作动器故障)，A＝a_Force+2Δ(门限需在实际力纷争的基础上考虑精度问题)，则第一层监控可判断该侧舵面存在作动器故障。

第二层监控：引入左侧舵面位置反馈进行对比。

假设发生故障的为作动器R₂，此时R₁的位置反馈虽与a_cmd无特定关系，但R₁作动器与L₁及L₂作动器为对称设计，且空速、气动力、操纵指令、作动器性能都是一致的，定义L_aver为对称侧舵面两个作动器的舵面位置反馈的平均值，则在最严误差累计下，R₁应在[L_aver-2Δ，L_aver+2Δ]范围内。

故障作动器的位置反馈为R₂，根据第一层监控器需满足R₂-R₁＞a_Force+2Δ。

则在最严误差累计下，R₂-(L_aver+2Δ)＞a_Force+2Δ，即R₂-L_aver＞a_Force+4Δ，第二层监控器门限B＝a_Force+4Δ，R₂-L_aver＞B。

考虑角度存在正、负两个方向，则|R₂-L_aver|＞B，此时故障作动器(即，与舵面位置反馈R₂对应的作动器)可通过上述逻辑电路监控到。

结合上述情况一与情况二，通过两层逻辑判断，同时引入对称侧作动器位置反馈信息，可以识别单侧舵面上某个作动器位置反馈发生较大偏离，并切断对应的作动器舵回路。

为保证系统鲁棒性，需防止在某些干扰情况下监控器出现错误触发。设计监控器幅值门限时，先计算在最严误差累计下，考虑LVDT精度、安装间隙、模数转换解算精度的正常区间值，在此基础上叠加一定比例的余量(诸如图1中的舵面最大力纷争角度差a_Force)后，作为电压和值监控器的幅值门限；监控器检测到和值电压超过幅值门限，并且持续时间超过设定的时间门限后，将触发监控器。

系统监控到该故障后，一般需锁存故障，并将该LVDT反馈置为无效，如该LVDT为作动器内部LVDT，需将对应作动器置为旁通/阻尼模式。

监控装置中的LVDT解算偏度值交叉比较门限一般根据最严酷情况下、作动器最大力纷争下舵面扭转角度差等因素确定。

图2示出了根据本发明的用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的系统200的框图。在本发明的一个实施例中，每一个飞机对称舵面上被布置有两个作动器并且每一个作动器具有一个位移传感器。

如图2所示，用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的系统200包括第一层监控装置202、第二层监控装置204、以及故障隔离装置206。

在本发明的一个实施例中，第一层监控装置202可被配置成比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作(在图1中，即确定|R₁-R₂|是否大于A，A＝a_Force+2Δ)，其中在这两个舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定该舵面存在作动器故障。

在本发明的另一个实施例中，第一层监控装置202可被进一步配置成：在舵面处于稳定静态的情况下，将该舵面位置反馈值的范围确定为在舵面指令位置减去舵面位置控制精度与该舵面指令位置加上该舵面位置控制精度之间(在图1中，即[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ])，并且在最严误差累计下将该第一监控门限确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的两倍之和(在图1中，即第一监控门限A＝a_Force+2Δ)；以及在该舵面处于运动状态的情况下，将舵面位置反馈值的范围确定为在舵面位置减去舵面位置控制精度与该舵面位置加上舵面位置控制精度之间，并且在最严误差累计下将第一监控门限确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的两倍之和。

在本发明的一个实施例中，第二层监控装置204可被配置成确定故障舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值(L_aver)，并且将该故障舵面上的两个作动器的舵面位置反馈值中的每一者与该舵面位置反馈均值进行对比(在图1中，即|R₁-L_aver|、|R₂-L_aver|)，若该对比的结果大于第二监控门限(|R₁-L_aver|或|R₂-L_aver|＞B，第二监控门限B＝a_Force+4Δ)，则指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器(与R₁或R₂相对应的作动器)发生故障。

在本发明的另一实施例中，第二层监控装置204可被进一步配置成：在舵面处于稳定静态的情况下，将舵面位置反馈均值的范围确定为在舵面指令位置减去舵面位置控制精度与该舵面指令位置加上舵面位置控制精度之间(在图1中，即L_aver在[a_cmd-Δ，a_cmd+Δ]范围内)，并且在最严误差累计下将第二监控门限确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的四倍之和(即，第二监控门限B＝a_Force+4Δ)；以及在舵面处于运动状态的情况下，将舵面位置反馈值的范围确定为在舵面位置反馈均值减去两倍舵面位置控制精度与该舵面位置反馈均值加上两倍舵面位置控制精度之间(在图1中，即R₁和R₂在[L_aver-2Δ，L_aver+2Δ]范围内)，并且在最严误差累计下将第二监控门限确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的四倍之和。

如本领域技术人员可以理解的，在本发明中除了采用最严误差累计之外，也可采用任何其他合适的误差累计方式，并且除了舵面最大力纷争角度差之外也可叠加任何其他合适比例的余量，本发明不限于任何特定误差累计方式和任何特定余量或特定比例的余量。

在本发明的一个实施例中，故障隔离装置206可被配置成切断故障作动器的舵回路。在本发明的另一实施例中，在监控到该故障后，故障隔离装置206一般被配置成锁存故障，并将该故障作动器的位移传感器反馈置为无效，如该位移传感器为作动器内部位移传感器，则将对应作动器置为旁通/阻尼模式。

图3是根据本发明的一个实施例的用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的方法300的流程图。

如图3所示，方法300开始于步骤302，在对称的舵面上分别布置两个作动器并为每个作动器布置一个位移传感器。

接着，方法300继续至步骤304，比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作，其中在这些舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定该舵面存在作动器故障。在本发明的一个实施例中，第一监控门限基于舵面位置控制精度和舵面最大力纷争角度差来确定。在该实施例中，在舵面处于稳定静态的情况下，舵面位置反馈值的范围在舵面指令位置减去舵面位置控制精度与该舵面指令位置加上舵面位置控制精度之间，并且第一监控门限在最严误差累计下被确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的两倍之和，而在舵面处于运动状态的情况下，舵面位置反馈值的范围在舵面位置减去舵面位置控制精度与该舵面位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且第一监控门限在最严误差累计下被确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的两倍之和。在本发明的另一个实施例中，舵面位置控制精度至少基于以下因素：位移传感器精度；安装间隙；以及数模转换解算精度，并且最大力纷争角度是作动器输出力与舵面扭转刚度的比值，且所述最大力纷争角度角度差的绝对值大于该舵面位置控制精度的两倍。

随后，方法300继续至步骤306，确定故障舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值。在本发明的一个实施例中，该舵面位置反馈均值的范围被确定为在舵面指令位置减去舵面位置控制精度与该舵面指令位置加上舵面位置控制精度之间。

然后，方法300继续至步骤308，将这些舵面位置反馈值中的每一者与该舵面位置反馈均值进行对比，其中该对比的结果大于第二监控门限指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器发生故障。在本发明的一个实施例中，第二监控门限基于舵面位置控制精度和舵面最大力纷争角度差来确定，并且该对比的结果是故障舵面上的每个作动器的舵面位置反馈值与该舵面位置反馈均值之差的绝对值。在本发明的另一个实施例中，在舵面处于稳定静态的情况下，舵面位置反馈均值的范围在舵面指令位置减去舵面位置控制精度与该舵面指令位置加上舵面位置控制精度之间，并且第二监控门限在最严误差累计下被确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的四倍之和，而在舵面处于运动状态的情况下，舵面位置反馈值的范围在舵面位置反馈均值减去两倍舵面位置控制精度与该舵面位置反馈均值加上两倍舵面位置控制精度之间，并且第二监控门限在最严误差累计下被确定为舵面最大力纷争角度差与该舵面位置控制精度的四倍之和。

最后，方法300行进至步骤310，切断故障作动器的舵回路。

在步骤310后，方法300结束。

综上，本发明提出用于飞控对称控制舵面的飞机舵机位移传感器故障的监控和处置方法及系统，综合利用对称舵面的指令和位置传感器反馈，在不额外增加位置传感器的情况下，分层级表决判断位置传感器断开故障源，以使得能够在避免新增重量、成本、线缆和安装结构的同时，准确定位故障和隔离故障，提高舵面控制的可用性，避免对飞行员操纵的影响。

以上参考根据本发明的实施例的方法、系统和计算机程序产品的框图和/或操作说明描述了本发明的实施例。框中所注明的各功能/动作可以按不同于任何流程图所示的次序出现。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以按相反的次序来执行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的方法，所述方法包括：

在对称的舵面上分别布置两个作动器并为每个作动器布置一个位移传感器；

比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作，其中在所述舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定所述舵面存在作动器故障；

确定所述舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值；

将所述舵面位置反馈值中的每一者与所述舵面位置反馈均值进行对比，其中所述对比的结果大于第二监控门限指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器发生故障；以及

切断故障作动器的舵回路。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一监控门限和所述第二监控门限基于舵面位置控制精度和舵面最大力纷争角度差来确定，并且所述对比的结果是所述舵面位置反馈值与所述舵面位置反馈均值之差的绝对值。

3.如权利要求2所述的方法，其中在所述舵面处于稳定静态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第一监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和。

4.如权利要求2所述的方法，其中在所述舵面处于运动状态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在舵面位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第一监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的两倍之和。

5.如权利要求2所述的方法，其中在所述舵面处于稳定静态的情况下，所述舵面位置反馈均值的范围在舵面指令位置减去所述舵面位置控制精度与所述舵面指令位置加上所述舵面位置控制精度之间，并且所述第二监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和。

6.如权利要求2所述的方法，其中在所述舵面处于运动状态的情况下，所述舵面位置反馈值的范围在所述舵面位置反馈均值减去两倍所述舵面位置控制精度与所述舵面位置反馈均值加上两倍所述舵面位置控制精度之间，并且所述第二监控门限在最严误差累计下被确定为所述舵面最大力纷争角度差与所述舵面位置控制精度的四倍之和。

7.如权利要求2所述的方法，其中所述舵面位置控制精度至少基于以下因素：位移传感器精度；安装间隙；以及数模转换解算精度。

8.如权利要求2所述的方法，其中最大力纷争角度是作动器输出力与舵面扭转刚度的比值，并且所述最大力纷争角度角度差的绝对值大于所述舵面位置控制精度的两倍。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述舵面包括副翼舵面和升降舵面。

10.一种用于对飞机对称舵面上的作动器故障进行监控和处置的系统，每一个飞机对称舵面上被布置有两个作动器并且每一个作动器具有一个位移传感器，所述系统包括：

第一层监控装置，其被配置成比较每一个舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈值以确定该舵面是否正常工作，其中在所述舵面位置反馈值之间的差异大于第一监控门限的情况下确定所述舵面存在作动器故障；

第二层监控装置，其被配置成：

确定所述舵面的对称舵面上的两个作动器的位移传感器的舵面位置反馈均值；以及

将所述舵面位置反馈值中的每一者与所述舵面位置反馈均值进行对比，其中所述对比的结果大于第二监控门限指示与该舵面位置反馈值相对应的作动器发生故障；以及

故障隔离装置，其被配置成切断故障作动器的舵回路。

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