ES2929059T3 - Unidad de control de actuación de respaldo para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y método para usar la misma - Google Patents
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Abstract
Una unidad de control de actuación de respaldo para controlar un actuador dedicado a una superficie determinada. La unidad de control de actuación de respaldo comprende una unidad de procesamiento conectada operativamente a una computadora de control de vuelo y una computadora de control de vuelo de respaldo, a un actuador utilizado para accionar una superficie dada y a al menos una unidad de control de actuación primaria, cada una de las cuales al menos una unidad de control de actuación primaria para controlar un accionador correspondiente utilizado para accionar la superficie dada, en la que la unidad de procesamiento recibe una señal de comando de posición de la superficie desde una de la computadora de control de vuelo y la computadora de control de vuelo de respaldo y una señal de posición del actuador recibida desde el actuador y proporciona una señal de comando correspondiente al actuador si se recibe una señal de acoplamiento desde la computadora de control de vuelo o la computadora de control de vuelo de respaldo y desde al menos una unidad de control de actuación principal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de control de actuación de respaldo para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y método para usar la misma
REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA
La presente solicitud de patente reivindica la prioridad sobre la solicitud de patente de Estados Unidos N.° 62/453.206, presentada el 1 de febrero de 2017.
CAMPO
La invención se refiere a sistemas de aeronaves. De manera más precisa, la invención se refiere a una unidad de control de actuación de respaldo para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y a un método para usar la misma.
ANTECEDENTES
Los sistemas de control de vuelo están entre los sistemas más críticos de la aeronave. Deben lograr tanto una alta integridad como una alta disponibilidad. En consecuencia, cada sistema de control de vuelo debe incluir rutas de respaldo o de reversión para ser certificable. Estas rutas de respaldo son paralelas a las rutas de control principales de las que deben ser independientes y diferentes.
Un inconveniente de la técnica anterior es el gran esfuerzo necesario para garantizar la independencia y la disimilitud de la ruta de respaldo con respecto a las rutas de control principales a lo largo de todo el ciclo de vida de la aeronave. Otra limitación es la capacidad de adaptar los medios de respaldo al tamaño de la aeronave, es decir, adaptar los medios de respaldo de acuerdo con el número, tipo y localización de los actuadores de la aeronave. El documento US 2007/164166 A1 desvela un sistema de control de vuelo para controlar una aeronave durante el vuelo. El sistema de control de vuelo puede incluir un controlador principal configurado para recibir una entrada de un piloto y emitir una señal de control principal y una ruta de transmisión principal conectada al controlador principal y configurada para transmitir la señal de control principal.
Existe la necesidad de un método y sistema que supere al menos uno de los inconvenientes identificados anteriormente.
Las características de la invención serán evidentes a partir de la revisión de la divulgación, dibujos y descripción de la invención a continuación.
BREVE SUMARIO
En el presente documento se describe una unidad de control de actuación de respaldo de acuerdo con la reivindicación independiente 1 para controlar un actuador dedicado a una superficie dada, comprendiendo la unidad de control de actuación de respaldo una unidad de procesamiento conectada operativamente a uno de entre un ordenador de control de vuelo y un ordenador de control de vuelo de respaldo, a un actuador usado para actuar una superficie dada y a al menos una unidad de control de actuación principal, controlando cada una de la al menos una unidad de control de actuación principal un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada; en donde la unidad de procesamiento recibe una señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo y una señal de posición del actuador recibida desde el actuador y proporciona una señal de comando correspondiente al actuador si se recibe una señal de activación del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y desde la al menos una unidad de control de actuación principal.
De acuerdo con una realización, la unidad de procesamiento proporciona además una señal de reporte a la al menos una unidad de control de actuación principal.
De acuerdo con una realización, la unidad de procesamiento está operativamente conectada a dos unidades de control de actuación principales, controlando cada una de las mismas un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada, en donde la unidad de procesamiento proporciona la señal de comando correspondiente al actuador si la señal de activación se recibe del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y desde las dos unidades de control de actuación principales.
De acuerdo con una realización, la unidad de procesamiento está operativamente conectada a tres unidades de control de actuación principales, controlando cada una de las mismas un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada, en donde la unidad de procesamiento proporciona la señal de comando correspondiente al actuador si la señal de activación se recibe del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de
respaldo y de las tres unidades de control de actuación principales.
De acuerdo con una realización, la señal de reporte cumple con el protocolo A429 sobre la capa física RS485.
La unidad de procesamiento de la reivindicación 1 comprende una unidad lógica de comando de servo y activación, un módulo de adquisición analógico, un controlador de corriente y más de una unidad de conmutación, accionándose cada una de las más de una unidad de conmutación por una señal de activación correspondiente recibida desde cada uno del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y desde la al menos una unidad de control de actuación principal; en donde además cada una de las más de una unidad de conmutación está conectada en serie a una salida del controlador de corriente, proporcionando la salida del controlador de corriente la señal de comando correspondiente al actuador; en donde el módulo de adquisición analógico recibe la señal de posición del actuador desde el actuador y proporciona una señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador; en donde además el módulo de adquisición analógico recibe la señal de comando correspondiente proporcionada al actuador y proporciona una señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente; y en donde además la unidad lógica de comando de servo y activación recibe la señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo, la señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador y la señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente.
También se describe en el presente documento un método de acuerdo con la reivindicación independiente 5 para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y controlado por al menos una unidad de control de actuación principal.
De acuerdo con una realización, el método comprende además generar y proporcionar una señal de reporte.
De acuerdo con una realización, la señal de reporte se proporciona a al menos una de las al menos una unidad de control de actuación principal, el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo. También se desvela en el presente documento un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador de acuerdo con la reivindicación independiente 7 para almacenar instrucciones ejecutables por ordenador.
Se apreciará que la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es una gran ventaja por diversas razones.
Por ejemplo, una primera ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que facilita el esfuerzo de certificación asociado con la misma. De hecho, como parte de la certificación del sistema, debe realizarse una demostración de la disimilitud entre la unidad de control de actuación principal y la de respaldo y se debe fundamentar rigurosamente. El destinatario experto apreciará que tal demostración cubre varios niveles de disimilitud: componentes, funcional y arquitectónica. Gracias a su diseño austero, la unidad de control de actuación de respaldo puede compararse fácilmente con su complicada contraparte de la unidad de control de actuación principal. El destinatario experto apreciará que evaluar cuidadosamente todos los aspectos de un diseño ligero con los de un diseño complicado es mucho menos exigente que comparar dos unidades complicadas.
Una segunda ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene una gestión de obsolescencia simplificada en comparación con las unidades de control de actuación de respaldo de la técnica anterior. De hecho, la demostración de la disimilitud debe mantenerse durante todo el ciclo de vida del producto. Debido a que la unidad de control de actuación de respaldo comprende solo unos pocos componentes, es menos propensa a la obsolescencia de los componentes y requiere menos análisis al reemplazar las piezas obsoletas.
Una tercera ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ayuda a ahorrar peso de cableado, lo que es una gran ventaja en la industria aeroespacial. En la industria, a veces, las unidades de control de actuación principal se instalan cerca del actuador para minimizar el peso de cableado. Sin embargo, esta característica no se aplica actualmente a las unidades electrónicas reales que realizan la funcionalidad de servocontrol de actuación de respaldo. Debido a que está destinada a controlar un solo actuador, la unidad de control de actuación de respaldo propuesta puede distribuirse a través de la aeronave y localizarse cerca de su actuador.
Una cuarta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene un modo operativo único. Debido a su sencillez, la unidad de control de actuación de respaldo se basa en un solo modo operativo. La unidad siempre reacciona a los estímulos de otras unidades electrónicas de interconexión de la misma manera, a pesar del modo general del sistema.
Una quinta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ofrece una ruta de servocontrol de actuación de respaldo escalable. Debido a que cada unidad de control de
actuación de respaldo está asignada a un actuador, el número necesario de unidades de control de actuación de respaldo puede adaptarse al tamaño de la aeronave. No todos los actuadores necesitan una ruta de control a través de una unidad de control de actuación de respaldo pero, obviamente, las aeronaves más grandes necesitan más unidades de control de actuación de respaldo.
Una sexta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene una lógica de activación flexible. Debido a su topología distribuida y su lógica de activación directa que depende solo de las unidades de control de actuación principales que comparten la misma superficie y un ordenador de control de vuelo, las unidades de control de actuación de respaldo pueden activarse fácilmente por: superficie, eje o aeronave. Implementar un esquema de activación flexible de este tipo en una unidad de control de actuación de respaldo centralizada requeriría electrónica adicional para gestionar las diversas señales discretas de activación de las unidades de control de actuación principales.
Una séptima ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ofrece compatibilidad con todas las arquitecturas de controles de vuelo actuales. Debido a que está diseñada para controlar cualquier actuador único equipado con una servoválvula hidráulica, la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento puede usarse en cualquier arquitectura de control de vuelo actual ya que todas incluyen suficientes actuadores electrohidráulicos servocontrolados ampliamente usados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Con el fin de que la invención sea fácilmente comprensible, las realizaciones de la invención se ilustran a modo de ejemplo en los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un diagrama que muestra una realización de una arquitectura de pilotaje por cable para actuar un actuador de superficie de una aeronave.
La figura 2 es un diagrama que muestra una primera realización en la que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
La figura 3 es un diagrama que muestra una segunda realización en el que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
La figura 4 es un diagrama que muestra una tercera realización en el que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
La figura 5 es un diagrama que muestra una realización de una unidad de control de actuación de respaldo. La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra cómo opera una unidad de control de actuación de respaldo de acuerdo con una realización.
La figura 7 es un diagrama de flujo que muestra cómo se obtiene una señal de posición del actuador de acuerdo con una realización.
Más detalles de la invención y sus ventajas serán evidentes a partir de la descripción detallada que se incluye a continuación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En la siguiente descripción de las realizaciones, las referencias a los dibujos adjuntos son a modo de ilustración de un ejemplo mediante el que puede ponerse en práctica la invención.
Términos
El término "invención" y similares significan "la una o más invenciones desveladas en la presente solicitud", a menos que se especifique expresamente lo contrario.
Los términos "un aspecto", "una realización", "realización", "realizaciones", "la realización", "las realizaciones", "una o más realizaciones", "algunas realizaciones", "ciertas realizaciones", "una realización", "otra realización" y similares significan "una o más (pero no todas) realizaciones de la o las invenciones desveladas", a menos que se especifique expresamente lo contrario.
Una referencia a "otra realización" u "otro aspecto" al describir una realización no implica que la realización referenciada sea recíprocamente excluyente con otra realización (por ejemplo, una realización descrita antes de la realización referenciada), a menos que se especifique expresamente lo contrario.
Las expresiones "que incluye", "que comprende" y sus variaciones significan "que incluye pero no limitado a", a menos que se especifique expresamente lo contrario.
Los términos "un", "una" "la" y "el" significan "uno o más", a menos que se especifique expresamente lo contrario. El término "pluralidad" significa "dos o más", a menos que se especifique expresamente lo contrario.
La expresión "en el presente documento" significa "en la presente solicitud a menos que se especifique expresamente lo contrario".
La expresión "por el que" se usa en el presente documento solo para preceder a una cláusula u otro conjunto de palabras que expresan solo el resultado, objetivo o consecuencia previstos de algo que se enumera previa y explícitamente. Por lo tanto, cuando la expresión "por el que" se usa en una reivindicación, la cláusula u otras palabras que el término "por el que" modifica no establecen limitaciones adicionales específicas de la reivindicación ni restringen de otro modo el significado o el alcance de la reivindicación.
El término "p. ej." y términos similares significan "por ejemplo", y por lo tanto no limitan los términos o frases que explican.
La expresión "es decir" y términos similares significan "esto es", y por lo tanto limitan los términos o frases que explican.
Ni el Título ni el Resumen deben tomarse como limitantes de ninguna manera del alcance de la o las invenciones desveladas. El título de la presente solicitud y los encabezados de las secciones proporcionados en la presente solicitud son solo por conveniencia y no deben tomarse de ninguna manera como una limitación de la divulgación. Numerosas realizaciones se describen en la presente solicitud y se presentan únicamente con fines ilustrativos. Las realizaciones descritas no son y no pretenden ser, limitantes en ningún sentido. La o las invenciones actualmente desveladas pueden aplicarse ampliamente a numerosas realizaciones, como es fácilmente evidente a partir de la divulgación. Un experto en la materia reconocerá que la o las invenciones desveladas pueden practicarse con diversas modificaciones y alteraciones, tales como modificaciones estructurales y lógicas. Aunque las características particulares de la o las invenciones desveladas pueden describirse haciendo referencia a una o más realizaciones y/o dibujos particulares, debería entenderse que tales características no se limitan al uso en la una o más realizaciones o dibujos particulares con referencia a los que describen, a menos que se especifique expresamente lo contrario.
Con todo esto en mente, la presente invención está dirigida a una unidad de control de actuación de respaldo para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y a un método para usar la misma.
A continuación, haciendo referencia a la figura 1, se muestra una realización de una arquitectura de pilotaje por cable para actuar un actuador de superficie de una aeronave
En esta realización, la arquitectura de pilotaje por cable comprende inceptores piloto, sensores y sistemas de interconexión 10. Los inceptores piloto, los sensores y los sistemas de interconexión 10 son entradas a las leyes de control usadas para el cálculo de los comandos de posición de superficie.
La arquitectura comprende además un módulo de adquisición de datos 12. El módulo de adquisición de datos 12 se usa para adquirir y digitalizar datos de diversos sensores/sistemas.
Se apreciará que el módulo de adquisición de datos 12 puede ser de diversos tipos.
La arquitectura de pilotaje por cable comprende además un módulo de adquisición de datos de respaldo 14. El módulo de adquisición de datos de respaldo 14 se usa para adquirir y digitalizar datos de diversos sensores/sistemas en el caso de que el módulo de adquisición de datos principal 12 esté defectuoso.
Los destinatarios expertos apreciarán que el módulo de adquisición de datos de respaldo 14 puede ser de diversos tipos.
La arquitectura de pilotaje por cable comprende además un módulo de cálculo de leyes de control 16. El módulo de cálculo de leyes de control 16 se usa para el cálculo de los comandos de posición de superficie basado en las entradas de los inceptores y la retroalimentación de sensores/sistemas.
Se apreciará que el módulo de cálculo de leyes de control 16 puede ser de diversos tipos.
La arquitectura comprende además un módulo de cálculo de leyes de control de respaldo 18. El módulo de cálculo de leyes de control de respaldo 18 se usa para el cálculo de los comandos de posición de superficie basado en las
entradas de los inceptores y la retroalimentación de sensores/sistemas en el caso de que el módulo de cálculo de leyes de control principal 16 esté defectuoso. Habitualmente, las leyes de control calculadas en el módulo de cálculo de leyes de control de respaldo 18 son más simples que las calculadas en el módulo de cálculo de leyes de control 16.
Se apreciará que el módulo de cálculo de leyes de control de respaldo 18 puede ser de diversos tipos.
La arquitectura de pilotaje por cable comprende además una unidad de servocontrol de actuación 20. La unidad de servocontrol de actuación 20 se usa para el servocontrol de la posición de cabezal del actuador basado en los comandos de posición de superficie y la retroalimentación de posición de cabezal/superficie.
Se apreciará que la unidad de servocontrol de actuación 20 puede ser de diversos tipos.
La arquitectura de pilotaje por cable comprende además una unidad de servocontrol de actuación de respaldo 22. La unidad de servocontrol de actuación de respaldo 22 se usa para el servocontrol de la posición de cabezal de actuador basado en los comandos de posición de superficie y la retroalimentación de posición de cabezal/superficie en el caso de que la unidad de servocontrol de actuación principal 20 esté defectuosa.
Si bien se apreciará que la unidad de servocontrol de actuación de respaldo 22 puede ser de diversos tipos, a continuación se describe una nueva realización de una unidad de servocontrol de actuación de respaldo 22. Como se explica adicionalmente a continuación, la unidad de servocontrol de actuación de respaldo descrita a continuación es de gran ventaja por diversas razones.
La arquitectura de pilotaje por cable comprende además unos actuadores de superficie 24. Los actuadores de superficie 24 se usan para actuar una superficie dada. Se apreciará que los actuadores de superficie pueden ser de diversos tipos. Por ejemplo, los actuadores de superficie pueden ser actuadores electrohidráulicos servocontrolados. A continuación, haciendo referencia a la figura 2, se muestra una primera realización de un sistema en el que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
En esta primera realización, la unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada a un ordenador de control de vuelo 32 o a un ordenador de control de vuelo de respaldo 34. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de comando de posición de superficie y una señal de activación del ordenador de control de vuelo 32.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada a una unidad de control de actuación principal 136. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de activación de la unidad de control de actuación principal 136. La unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona además una señal de reporte a la unidad de control de actuación principal 136.
La unidad de control de actuación principal 136 está operativamente conectada al actuador 38. De manera más precisa, la unidad de control de actuación principal 136 proporciona una señal de comando al actuador 38.
El actuador 38 está operativamente conectado a la superficie a controlar 40.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está conectada operativamente al actuador 38. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona una señal de comando al actuador 38.
A continuación, haciendo referencia a la figura 3, se muestra una segunda realización en la que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
En esta segunda realización, la unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada al ordenador de control de vuelo 32 o al ordenador de control de vuelo de respaldo 34. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de comando de posición de superficie y una señal de activación del ordenador de control de vuelo 32.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada a una primera unidad de control de actuación principal 40 y también a una segunda unidad de control de actuación principal 42. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de activación de actuación principal de la primera unidad de control de actuación principal 40. La unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de activación de la segunda unidad de control de actuación principal 42. La unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona además una señal de reporte a la primera unidad de control de actuación principal 40.
La primera unidad de control de actuación principal 40 está operativamente conectada a un primer actuador 44. De manera más precisa, la primera unidad de control de actuación principal 40 proporciona una señal de comando al primer actuador 44.
La segunda unidad de control de actuación principal 42 está operativamente conectada a un segundo actuador 46. De manera más precisa, la segunda unidad de control de actuación principal 42 proporciona una señal de comando al segundo actuador 46.
El primer actuador 44 está operativamente conectado a la primera superficie a controlar 48.
El segundo actuador 46 está operativamente conectado a la primera superficie a controlar 48.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está conectada operativamente al primer actuador 44. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona una señal de comando al primer actuador 44.
A continuación, haciendo referencia a la figura 4, se muestra una tercera realización en la que se usa una unidad de control de actuación de respaldo.
En esta tercera realización, la unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada al ordenador de control de vuelo 32 o al ordenador de control de vuelo de respaldo 34. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una señal de comando de posición de superficie y una señal de activación del ordenador de control de vuelo 32.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está operativamente conectada a una primera unidad de control de actuación principal 50, a una segunda unidad de control de actuación principal 52 y a una tercera unidad de control de actuación principal 54. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una primera señal de activación de unidad de control de actuación principal desde la primera unidad de control de actuación principal 50. La unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una segunda señal de activación de unidad de control de actuación principal desde la segunda unidad de control de actuación principal 52. La unidad de control de actuación de respaldo 30 recibe una tercera señal de activación de unidad de control de actuación principal desde la tercera unidad de control de actuación principal 54.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona además una señal de reporte a la primera unidad de control de actuación principal 50.
La primera unidad de control de actuación principal 50 está operativamente conectada a un primer actuador 56. De manera más precisa, la primera unidad de control de actuación principal 50 proporciona una señal de comando al primer actuador 56.
La segunda unidad de control de actuación principal 52 está operativamente conectada a un segundo actuador 58. De manera más precisa, la segunda unidad de control de actuación principal 52 proporciona una señal de comando al segundo actuador 58.
La tercera unidad de control de actuación principal 54 está operativamente conectada a un tercer actuador 60. De manera más precisa, la tercera unidad de control de actuación principal 54 proporciona una señal de comando al tercer actuador 60.
El primer actuador 56 está operativamente conectado a la superficie a controlar 62.
El segundo actuador 58 está operativamente conectado a la superficie a controlar 62.
El tercer actuador 60 está operativamente conectado a la superficie a controlar 62.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 está conectada operativamente al primer actuador 56. De manera más precisa, la unidad de control de actuación de respaldo 30 proporciona una señal de comando al primer actuador 56.
A continuación, haciendo referencia a la figura 5, se muestra una realización de una unidad de control de actuación de respaldo. Se apreciará que esta realización de la unidad de control de actuación de respaldo puede usarse en la configuración mostrada en la figura 4.
En esta realización, la unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende una lógica de comando y activación de servo 64.
La lógica de comando y activación de servo activación 64 se usa para evaluar el permiso de activación y el servocontrol de la posición de cabezal de actuador basándose en los comandos de posición de superficie y la retroalimentación de posición de cabezal/superficie de actuador. La lógica de comando y activación de servo 64 recibe una señal de comando de posición de superficie desde el ordenador de control de vuelo o el ordenador de
control de vuelo de respaldo y una señal de activación correspondiente desde el ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo, así como una señal digitalizada que se origina en el actuador de superficie y genera una señal de comando para proporcionar al actuador de superficie dada.
Se apreciará que la lógica de comando y activación de servo 64 genera y proporciona además una señal de reporte. La señal de reporte puede proporcionarse a diversos sistemas tales como una unidad de control de actuación principal, un ordenador de control de vuelo, un ordenador de control de vuelo de respaldo o similares.
El fin de la señal de reporte es informar a un dispositivo correspondiente de un estado correspondiente de la unidad de control de actuación de respaldo.
Además, se apreciará que la señal de reporte puede cumplir con diversos protocolos conocidos por el destinatario experto. Por ejemplo, la señal de reporte cumple con el protocolo A429 sobre la capa física RS-485.
Se apreciará que la lógica de comando y activación de servo 64 puede ser de diversos tipos. Por ejemplo, la lógica de comando y activación de servo 64 pueden ser uno de un FPGA, un circuito dedicado o un microprocesador. La unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende además un módulo de adquisición analógico 66.
El módulo de adquisición analógico 66 se usa para adquirir una señal de comando que se origina en el actuador de superficie dada, así como una señal de comando proporcionada al actuador de superficie dada y para proporcionar las señales digitalizadas respectivas.
Se apreciará que el módulo de adquisición analógico 66 puede ser de diversos tipos.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende además un controlador de corriente 68.
El destinatario experto apreciará que el fin del controlador de corriente 68 es actuar un dispositivo de servocontrol tal como una servoválvula y un medio de activación/pasivación tal como una válvula de corte.
Se apreciará que el controlador de corriente 68 puede ser de diversos tipos.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende además una primera unidad de conmutación 70. La primera unidad de conmutación 70 se usa para conmutar entre una posición abierta y una posición cerrada. En una realización, la primera unidad de conmutación 70 está controlada por la primera unidad de control de actuación principal 50. De manera más precisa, la primera unidad de conmutación 70 se cierra si se recibe una señal de activación de unidad de control de actuación de respaldo desde la primera unidad de control de actuación principal 50.
Se apreciará que la primera unidad de conmutación 70 puede ser de diversos tipos.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende además una segunda unidad de conmutación 72. La segunda unidad de conmutación 72 se usa para conmutar entre una posición abierta y una posición cerrada. En una realización, la segunda unidad de conmutación 72 está controlada por la segunda unidad de control de actuación principal 52. De manera más precisa, la segunda unidad de conmutación 72 se cierra si se recibe una señal de activación de unidad de control de actuación de respaldo desde la segunda unidad de control de actuación principal 52.
Se apreciará que la segunda unidad de conmutación 72 puede ser de diversos tipos.
La unidad de control de actuación de respaldo 30 comprende además una tercera unidad de conmutación 74.
La tercera unidad de conmutación 74 se usa para conmutar entre una posición abierta y una posición cerrada. En una realización, la tercera unidad de conmutación 74 está controlada por la tercera unidad de control de actuación principal 54. De manera más precisa, la tercera unidad de conmutación 74 se cierra si se recibe una señal de activación de unidad de control de actuación de respaldo desde la tercera unidad de control de actuación principal 54.
Se apreciará que la tercera unidad de conmutación 74 puede ser de diversos tipos.
Si bien se ha desvelado una realización con tres unidades de conmutación, el destinatario experto apreciará que cualquier número de unidades de conmutación puede estar contenida en la unidad de control de actuación de respaldo 30 siempre que haya una unidad de control de actuación principal correspondiente para controlar cada una de las mismas.
A continuación, haciendo referencia a la figura 6, se muestra una realización de un método para usar la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 80, se obtiene una señal de comando de posición de superficie.
En una realización, la señal de comando de posición de superficie se obtiene de un ordenador de control de vuelo. En una realización alternativa, la señal de comando de posición de superficie se obtiene de un ordenador de control de vuelo de respaldo.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 82, se obtiene una señal de posición del actuador.
En una realización, la señal de posición del actuador se obtiene de un actuador correspondiente conectado operativamente a la unidad de control de actuación de respaldo.
Más precisamente y haciendo referencia a la figura 7, se muestra cómo se obtiene la señal de posición del actuador de acuerdo con una realización.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 90, se obtiene una señal de posición del actuador. Se apreciará que la señal de posición del actuador se obtiene por la unidad de control de actuación de respaldo.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 92, la señal de posición del actuador obtenida se digitaliza. En una realización, la señal de posición del actuador obtenida se digitaliza por la unidad de control de actuación de respaldo. Haciendo referencia de nuevo a la figura 6 y de acuerdo con la etapa de procesamiento 84, se obtiene una señal de activación.
En una realización, la señal de activación se obtiene de un ordenador de control de vuelo. En una realización alternativa, la señal de activación se obtiene del ordenador de control de vuelo de respaldo.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 86, se genera una señal de comando.
En una realización, la señal de comando se genera por la unidad de control de actuación de respaldo 30.
De acuerdo con la etapa de procesamiento 88, se proporciona la señal de comando.
Se apreciará que la señal de comando se proporciona si se recibe una señal de activación de unidad de control de actuación de respaldo desde cada una de al menos una unidad de control de actuación principal correspondiente. Si no se recibe al menos una señal de activación de la unidad de control de actuación de respaldo, no se proporciona la señal de comando.
En una realización, la señal de comando se proporciona al actuador si se recibe la al menos una señal de activación de unidad de control de actuación de respaldo.
Si bien esto no se ha desvelado, se apreciará que, en una etapa opcional, la unidad de control de actuación de respaldo puede generar y proporcionar una señal de reporte. Tal y como se ha mencionado anteriormente, la señal de reporte puede proporcionarse a diversos sistemas tales como una unidad de control de actuación principal, un ordenador de control de vuelo, un ordenador de control de vuelo de respaldo o similares.
Se apreciará que también se desvela un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio para almacenar instrucciones ejecutables por ordenador que, cuando se ejecutan, hacen que una unidad de procesamiento realice un método para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y controlado por al menos una unidad de control de actuación principal. El método comprende obtener una señal de comando de posición de superficie de uno de entre un ordenador de control de vuelo y un ordenador de control de vuelo de respaldo. El método comprende además obtener una señal de posición del actuador del actuador dedicado a la superficie dada. El método comprende además generar una señal de comando para el actuador dedicado a la superficie dada usando el comando de posición de superficie obtenido y la señal de posición del actuador obtenida. El método comprende además proporcionar la señal de comando generada al actuador si se recibe una señal de activación del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y de la al menos una unidad de control de actuación principal.
Se apreciará que la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es una gran ventaja por diversas razones.
Por ejemplo, una primera ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que facilita el esfuerzo de certificación asociado con la misma. De hecho, como parte de la
certificación del sistema, debe realizarse una demostración de la disimilitud entre la unidad de control de actuación principal y la de respaldo y se debe fundamentar rigurosamente. El destinatario experto apreciará que tal demostración cubre varios niveles de disimilitud: componentes, funcional y arquitectónica. Gracias a su diseño austero, la unidad de control de actuación de respaldo puede compararse fácilmente con su complicada contraparte de la unidad de control de actuación principal. El destinatario experto apreciará que evaluar cuidadosamente todos los aspectos de un diseño ligero con los de un diseño complicado es mucho menos exigente que comparar dos unidades complicadas.
Una segunda ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene una gestión de obsolescencia simplificada en comparación con las unidades de control de actuación de respaldo de la técnica anterior. De hecho, la demostración de la disimilitud debe mantenerse durante todo el ciclo de vida del producto. Debido a que la unidad de control de actuación de respaldo comprende solo unos pocos componentes, es menos propensa a la obsolescencia de los componentes y requiere menos análisis al reemplazar las piezas obsoletas.
Una tercera ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ayuda a ahorrar peso de cableado, lo que es una gran ventaja en la industria aeroespacial. En la industria, a veces, las unidades de control de actuación principal se instalan cerca del actuador para minimizar el peso de cableado. Sin embargo, esta característica no se aplica actualmente a las unidades electrónicas reales que realizan la funcionalidad de servocontrol de actuación de respaldo. Debido a que está destinada a controlar un solo actuador, la unidad de control de actuación de respaldo propuesta puede distribuirse a través de la aeronave y localizarse cerca de su actuador.
Una cuarta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene un modo operativo único. Debido a su sencillez, la unidad de control de actuación de respaldo se basa en un solo modo operativo. La unidad siempre reacciona a los estímulos de otras unidades electrónicas de interconexión de la misma manera, a pesar del modo general del sistema.
Una quinta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ofrece una ruta de servocontrol de actuación de respaldo escalable. Debido a que cada unidad de control de actuación de respaldo está asignada a un actuador, el número necesario de unidades de control de actuación de respaldo puede adaptarse al tamaño de la aeronave. No todos los actuadores necesitan una ruta de control a través de una unidad de control de actuación de respaldo pero, obviamente, las aeronaves más grandes necesitan más unidades de control de actuación de respaldo.
Una sexta ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que tiene una lógica de activación flexible. Debido a su topología distribuida y su lógica de activación directa que depende solo de las unidades de control de actuación principales que comparten la misma superficie y un ordenador de control de vuelo, las unidades de control de actuación de respaldo pueden activarse fácilmente por: superficie, eje o aeronave. Implementar un esquema de activación flexible de este tipo en una unidad de control de actuación de respaldo centralizada requeriría electrónica adicional para gestionar las diversas señales discretas de activación de las unidades de control de actuación principales.
Una séptima ventaja de la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento es que ofrece compatibilidad con todas las arquitecturas de control de vuelo actuales. Debido a que está diseñada para controlar cualquier actuador único equipado con una servoválvula hidráulica, la unidad de control de actuación de respaldo desvelada en el presente documento puede usarse en cualquier arquitectura de control de vuelo actual ya que todas incluyen suficientes actuares electrohidráulicos servocontrolados ampliamente usados.
Claims (7)
1. Una unidad de control de actuación de respaldo (30) para controlar un actuador (38) dedicado a una superficie dada, comprendiendo la unidad de control de actuación de respaldo (30):
una unidad de procesamiento conectada operativamente
a uno de un ordenador de control de vuelo (32) y un ordenador de control de vuelo de respaldo (34), a un actuador (44) usado para actuar una superficie dada y
a al menos una unidad de control de actuación principal (40, 42), controlando cada una de la al menos una unidad de control de actuación principal un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada; en donde
la unidad de procesamiento está configurada para recibir
una señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo (32) y el ordenador de control de vuelo de respaldo (34) y una señal de posición del actuador recibida desde el actuador (44) y
la unidad de procesamiento está configurada para proporcionar una señal de comando correspondiente al actuador en respuesta a recibir una señal de activación desde (i) el ordenador de control de vuelo (32) o el ordenador de control de vuelo de respaldo (34) y (ii) desde la al menos una unidad de control de actuación principal (40, 42),
la unidad de procesamiento está configurada para proporcionar además una señal de reporte a la al menos una unidad de control de actuación principal y
la unidad de procesamiento comprende una unidad lógica de comando y activación de servo (64), un módulo de adquisición analógico (66), un controlador de corriente (68) y más de una unidad de conmutación (70, 72, 74), accionándose cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) mediante una señal de activación correspondiente recibida desde cada uno del ordenador de control de vuelo (32) o el ordenador de control de vuelo de respaldo (34) y desde la al menos una unidad de control de actuación principal (40, 42);
en donde además cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) está conectada en serie a una salida del controlador de corriente, estando la salida del controlador de corriente configurada para proporcionar la señal de comando correspondiente al actuador;
en donde el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de posición del actuador del actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador;
en donde además el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de comando correspondiente proporcionada al actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente; y
en donde además la unidad lógica de comando y activación de servo (64) está configurada para recibir la señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo, la señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador y la señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente.
2. La unidad de control de actuación de respaldo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de procesamiento está operativamente conectada a dos unidades de control de actuación principales, controlando cada una de las mismas un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada, en donde la unidad de procesamiento está configurada para proporcionar la señal de comando correspondiente al actuador si la señal de activación se recibe del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y de las dos unidades de control de actuación principales.
3. La unidad de control de actuación de respaldo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de procesamiento está operativamente conectada a tres unidades de control de actuación principales, controlando cada una de las mismas un actuador correspondiente usado para actuar la superficie dada, en donde la unidad de procesamiento proporciona la señal de comando correspondiente al actuador si la señal de activación se recibe del ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y de las tres unidades de control de actuación principales.
4. La unidad de control de actuación de respaldo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la señal de reporte cumple con el protocolo A429 sobre la capa física RS485.
5. Un método para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y controlado por al menos una unidad de control de actuación principal, en donde la unidad de control de actuación comprende una unidad de procesamiento que comprende una unidad lógica de comando y activación de servo (64), un módulo de adquisición analógico (66), un controlador de corriente (68) y más de una unidad de conmutación (70, 72, 74), accionándose cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) mediante una señal de activación correspondiente recibida desde cada uno del ordenador de control de vuelo (32) o el ordenador de control de vuelo de respaldo (34) y desde la al
menos una unidad de control de actuación principal (40, 42);
en donde además cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) está conectada en serie a una salida del controlador de corriente, estando la salida del controlador de corriente configurada para proporcionar la señal de comando correspondiente al actuador;
en donde el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de posición del actuador desde el actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador; en donde además el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de comando correspondiente proporcionada al actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente; y
en donde además la unidad lógica de comando y activación de servo (64) está configurada para recibir la señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo, la señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador y la señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente
en donde el método comprende:
obtener una señal de comando de posición de superficie de uno de entre un ordenador de control de vuelo y un ordenador de control de vuelo de respaldo;
obtener una señal de posición del actuador del actuador dedicado a la superficie dada;
generar una señal de comando para el actuador dedicado a la superficie dada usando el comando de posición de superficie obtenido y la señal de posición del actuador obtenida;
proporcionar la señal de comando generada al actuador en respuesta a recibir una señal de activación desde (i) el ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y (ii) desde la al menos una unidad de control de actuación principal y
proporcionar una señal de reporte a la al menos una unidad de control de actuación principal.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la señal de reporte se proporciona además a al menos uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo.
7. Un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio para almacenar instrucciones ejecutables por ordenador que, cuando se ejecutan, hacen que una unidad de procesamiento realice un método para controlar un actuador dedicado a una superficie dada y controlado por al menos una unidad de control de actuación principal,
en donde la unidad de procesamiento comprende una unidad lógica de comando y activación de servo (64), un módulo de adquisición analógico (66), un controlador de corriente (68) y más de una unidad de conmutación (70, 72, 74), accionándose cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) mediante una señal de activación correspondiente recibida desde cada uno del ordenador de control de vuelo (32) o el ordenador de control de vuelo de respaldo (34) y desde la al menos una unidad de control de actuación principal (40, 42); en donde además cada una de las más de una unidad de conmutación (70, 72, 74) está conectada en serie a una salida del controlador de corriente, estando la salida del controlador de corriente configurada para proporcionar la señal de comando correspondiente al actuador;
en donde el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de posición del actuador desde el actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador; en donde además el módulo de adquisición analógico (66) está configurado para recibir la señal de comando correspondiente proporcionada al actuador y para proporcionar una señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente; y
en donde además la unidad lógica de comando y activación de servo (64) está configurada para recibir la señal de comando de posición de superficie desde uno de entre el ordenador de control de vuelo y el ordenador de control de vuelo de respaldo, la señal digitalizada indicativa de la señal de posición del actuador y la señal digitalizada indicativa de la señal de comando correspondiente,
en donde el método comprende:
obtener una señal de comando de posición de superficie de uno de entre un ordenador de control de vuelo y un ordenador de control de vuelo de respaldo;
obtener una señal de posición del actuador del actuador dedicado a la superficie dada;
generar una señal de comando para el actuador dedicado a la superficie dada usando el comando de posición de superficie obtenido y la señal de posición del actuador obtenida;
proporcionar la señal de comando generada al actuador en respuesta a recibir una señal de activación desde (i) el ordenador de control de vuelo o el ordenador de control de vuelo de respaldo y (ii) desde la al menos una unidad de control de actuación principal
proporcionar una señal de reporte a la al menos una unidad de control de actuación principal.
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