DE09840570T1 - Verfahren und vorrichtung für flugzeugsensoren- und betätigungsfehlerschutz mittels rekonfigurierbarer flugsteuerungsrichtlinien - Google Patents
Verfahren und vorrichtung für flugzeugsensoren- und betätigungsfehlerschutz mittels rekonfigurierbarer flugsteuerungsrichtlinienInfo
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Abstract
Ein rekonfigurierbares Flugkontrollsystem zum Rekonfigurieren der Flugkontrolle eines Luftfahrzeugs während eines Ausfalls, wobei das Luftfahrzeug Flugkontrollaktuatoren und -sensoren umfasst und das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem Folgendes umfasst: ein software-implementiertes Kontrollgesetz ausgebildet zum automatischen Senden von Flugkontrolldaten zu einer Mischungs/Zuordnungsmatrix; ein Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug, ausgebildet zum Kommunizieren mit der Mischungs/Zuordnungsmatrix zum sicheren Überfragen der Zuständigkeit eines ausgefallenen Aktuators an einen Ersatzaktuator; und ein Sensorverwaltungswerkzeug zum Bereitstellen einer Eingabe für das Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug, um jegliche Übergangsbedingungen zu glätten, welche während der Rekonfiguration auftreten.
Claims (23)
- Ein rekonfigurierbares Flugkontrollsystem zum Rekonfigurieren der Flugkontrolle eines Luftfahrzeugs während eines Ausfalls, wobei das Luftfahrzeug Flugkontrollaktuatoren und -sensoren umfasst und das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem Folgendes umfasst: ein software-implementiertes Kontrollgesetz ausgebildet zum automatischen Senden von Flugkontrolldaten zu einer Mischungs/Zuordnungsmatrix; ein Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug, ausgebildet zum Kommunizieren mit der Mischungs/Zuordnungsmatrix zum sicheren Überfragen der Zuständigkeit eines ausgefallenen Aktuators an einen Ersatzaktuator; und ein Sensorverwaltungswerkzeug zum Bereitstellen einer Eingabe für das Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug, um jegliche Übergangsbedingungen zu glätten, welche während der Rekonfiguration auftreten.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Rekonfigurationsverwaltungswerkzeuge umfassen: ein Risikofaktor-Werkzeug zum Kalkulieren eines Risikofaktors, wobei der Risikofaktor verwendet wird zum Feststellen, ob eine Rekonfiguration notwendig ist.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Risikofaktor ein Kontrollleistungspegel mit einbezieht, welcher eine empirische Repräsentation einer Kontrollzuständigkeit des Luftfahrzeugs ist.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug umfasst: eine Zuständigkeit zum Vorgeben einer symmetrischen Kontrollaktuatoranordnung, um einen nichtausgefallenen Aktuator in einer gleichen Position anzuordnen, wie den ausgefallenen Aktuator, wobei der nichtausgefallene Aktuator und der ausgefallene Aktuator symmetrische Aktuatoren sind, sodass symmetrisches Anordnen des nichtausgefallenen Aktuators und des ausgefallenen Aktuators dem Luftfahrzeug eine aerodynamische Stabilität verleiht.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug umfasst: ein Fehler/Ausfall-Detektionswerkzeug zum Detektieren eines Ausfalls von mindestens einem der Flugkontrollsensoren oder -aktuatoren.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob die Rekonfiguration basierend auf einer Anzahl von Ausfällen notwendig ist.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Glätten von Umgebungsbedingungen, welche während der Rekonfiguration durch das Sensorverwaltungswerkzeug auftreten können, den Einsatz eines Blendreglers umfasst, welcher verwendet wird, um schrittweise die Positionierung mindestens eines ausgefallenen Aktuators und die Positionierung mindestens eines rekonfigurierten Aktuators zu konvertieren.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 7, wobei der Blendregler ausgebildet ist, ein Hochamplitudenfeedback durch Implementierung einer Überblendblockinstallation vor einem Eingabeort zu vermeiden.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Sensorverwaltungswerkzeug umfasst: einen Kalman-Filter zur Interpretation von Daten der Flugkontrollsensoren auf dem Luftfahrzeug.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Sensorverwaltungswerkzeug ausgebildet ist zum Interpretieren von Daten der Sensoren auf dem Luftfahrzeug und um die interpretierten Daten einem Fehler/Ausfall-Detektionswerkzeug und dem Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug zur Verfügung zu stellen.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Mischungs/Zuordnungsmatrix ausgebildet ist, eine Information von dem Rekonfigurationsverwaltungswerkzeug zu empfangen und die Information zum kontinuierlichen Wiederzuordnen der Mitwirkung des Aktuators des Luftfahrzeugs zu verwenden.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 11, wobei das kontinuierliche Wiederzuordnen der Aktuatoren des Luftfahrzeugs ein kontinuierliches Ändern des Prozentsatzes der Verwendung der Aktuatoren zum Erreichen einer gewünschten Antwort des Luftfahrzeugs umfasst.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Mischungs/Zuordnungsmatrix ausgebildet ist zum Verwenden einer Kombination von Aktuatoren, um eine gewünschte Antwort des Luftfahrzeugs zu erreichen.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Mischungs/Zuordnungsmatrix ausgebildet ist, die Verwendung einer differentiellen gemeinsamen Kraft und eines linken und rechten Bremsklappendifferentials derart vorzuschreiben, dass eine Gierkontrolle des Luftfahrzeugs erreicht wird.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Luftfahrzeug ein vierfacher Kipprotor ist.
- Das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Luftfahrzeug ein Kipprotorluftfahrzeug ist.
- Ein Luftfahrzeug umfassend: einen Rumpf, umfassend einen vorderen Flügel und einen hinteren Flügel; einen ersten Rotor, welcher drehbar an einer linken Seite des vorderen Flügels angeordnet ist und einen zweiten Rotor, welcher drehbar an einer rechten Seite des vorderen Flügels angeordnet ist; einen dritten Rotor, welcher drehbar an einer linken Seite des hinteren Flügels angeordnet ist und einen vierten Rotor, welcher drehbar an einer rechten Seite des hinteren Flügels angeordnet ist, mindestens eine linke vordere Bremsklappe und mindestens eine rechte vordere Bremsklappe an dem vorderen Flügel; mindestens eine linke hintere Bremsklappe und mindestens ein rechte hintere Bremsklappe an dem hinteren Flügel und ein rekonfigurierbares Flugkontrollsystem zum selektiven Rekonfigurieren der Beteiligung des ersten Rotors, des zweiten Rotors, des dritten Rotors, des vierten Rotors, der mindestens einen vorderen linken Bremsklappe, der mindestens einen vorderen rechten Bremsklappe, der mindestens einen hinteren linken Bremsklappe, der mindestens einen hinteren rechten Bremsklappe während des Ausfalls irgendeines Rotors oder irgendeiner Bremsklappe, wobei das Luftfahrzeug ausgebildet ist zum Fliegen in einem Flugzeugmodus, in dem die ersten, zweiten, dritten und vierten Rotoren in eine im Wesentlichen horizontale Position gedreht werden; und wobei das Luftfahrzeug ausgebildet ist zum Fliegen in einem Helikoptermodus, in dem die ersten, zweiten, dritten und weiteren Rotoren in eine im Wesentlichen horizontale Position gedreht sind.
- Das Luftfahrzeug gemäß Anspruch 17, wobei das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem dazu ausgebildet ist, eine Gierkontrolle des Luftfahrzeugs während des Flugzeugmodus zu erzeugen durch selektives Differenzieren eines gemeinsamen Antriebs des ersten, zweiten, dritten und vierten Rotors in jeglicher Kombination, um ein gewünschtes Schubdifferential zwischen der linken und der rechten Seite des Luftfahrzeugs zu erzeugen.
- Das Luftfahrzeug gemäß Anspruch 17, wobei das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem ausgebildet ist, eine Pitchkontrolle des Luftfahrzugs im Flugzeugmodus zu erzeugen durch selektives Betreiben der linken vorderen Bremsklappe, der rechten vorderen Bremsklappe, der linken hinteren Bremsklappe und der rechten hinteren Bremsklappe in jeglicher Kombination, sodass ein gewünschtes Differential von Auftrieb zwischen den vorderen und den hinteren Flügeln des Luftfahrzeugs erzeugt wird.
- Das Luftfahrzeug gemäß Anspruch 17, wobei das rekonfigurierbare Flugkontrollsystem ausgebildet ist, selektiv einen funktionierenden Aktuator anzupassen und in einer Position zu synchronisieren, welche der des ausgefallenen Aktuators entspricht, wenn der funktionierende Aktuator und der ausgefallene Aktuator in symmetrischen Positionen des Luftfahrzeugs sind.
- Ein Verfahren zum automatischen Rekonfigurieren einer Flugkontrolle eines Luftfahrzeugs, umfassend: Detektieren eines Ausfalls eines Aktuators; Bestimmen, ob eine Rekonfiguration notwendig ist, basierend auf einem Risikofaktor; nahtloses Transferieren einer Flugkontrollzuständigkeit von einem ausgefallenen Aktuator zu einem Ersatzaktuator; und Verwalten der Übertragung der Flugkontrollzuständigkeit an einen Ersatzaktuator mit einem Sensorverwaltungswerkzeug, um jegliche Übergangsbedingungen zu glätten, welche sonst auftreten können.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 21, weiterhin umfassend: Mischen und Zuordnen der Verwendung von Aktuatoren durch kontinuierliches Ändern des Prozentanteils jeder der Aktuatoren an Bord des Luftfahrzeugs.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 21 umfassend: Implementieren einer symmetrischen Kontrollaktuatoranordnung zum Positionieren eines nichtausgefallenen Aktuators in derselben Position wie ein ausgefallener Aktuator, wobei der nichtausgefallene Aktuator und der ausgefallene Aktuator symmetrische Aktuatoren sind, sodass symmetrisches Positionieren des nichtausgefallenen Aktuators und des ausgefallenen Aktuators dem Luftfahrzeug eine aerodynamische Stabilität verleiht.
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