JP2016212834A - プログラム可能アクチュエータシミュレーションカード - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータシミュレーションモデルを有するプログラム可能なアクチュエータシミュレータカードを提供する。【解決手段】アクチュエータシミュレータカードは、プログラム可能コンピュータと通信するように構成された第１のインターフェース、アクチュエータコントローラと通信するように構成された第２のインターフェース、並びに第１のインターフェース及び第２のインターフェースの各々と通信するシミュレーションモジュールを含む。シミュレーションモジュールは、第１のインターフェースから少なくとも１つのアクチュエータに対応する少なくとも１つのアクチュエータシミュレーションモデルを受信し、第２のインターフェースからアクチュエータを作動させるための励磁信号及び命令信号を受信し、励磁信号、命令信号、及びアクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定するように構成される。【選択図】図１

Description

本開示は、広くは、アクチュエータ及びアクチュエータコントローラのための試験環境に関し、特に、プログラム可能アクチュエータシミュレーションカードを実施するための装置、システム、及び方法に関する。

アクチュエータコントローラと同様にアクチュエータは、飛行制御システム、自動車システム、建築装備、医療機器、及び他の産業用途に関するものを含んだ、幅広い様々な異なる用途で実施される。実施に先立って、アクチュエータ及び関連するアクチュエータコントローラは、適正な機能を保証するために、故障、エラー状態、又は他の欠陥に対して試験される。例えば、飛行制御システムに関して、試験は、電気油圧式アクチュエータ及び関連する飛行制御コンピュータの各々をプログラム可能コンピュータに接続すること、並びに飛行制御コンピュータの作動特性及び／又は飛行制御コンピュータから発行された試験命令に応じたアクチュエータの作動特性を観察することによって、実行され得る。アクチュエータの位置、動き、及び他の動作の範囲を通してそのような試験を行うことは、アクチュエータ内及び／又は飛行制御コンピュータのソフトウェアプログラム内に存在し得る任意の課題を特定する助けとなり得る。

しかしながら、これらの従来の試験手順には何らかの制限が存在する。具体的には、いずれかの構成要素を適切に試験するために、アクチュエータ及びアクチュエータコントローラの両方が接続されなければならない一方で、両方の構成要素は、試験のために常に同時に利用可能であるとは限らない。このことは、試験において望ましくない遅延をもたらし、それは、最終実施における遅延又はスケジューリングにおける他の有害な影響を更にもたらし得る。更に、従来の試験システムは、プログラム可能コンピュータを試験されるアクチュエータに接続するために、実質的にアナログのインターフェース回路、並びに概して固定されたハードウェアベースのフィルター、変調器、復調器、及びそれらと同様なものに頼っている。更に、これらの回路のアナログ的な性質は、出力周波数、ゲイン、及びそれらと同様なものなどに関して、所与のハードウェアに合致するそれらの特定のタイプのアクチュエータのみに試験を限定する。そのようにして、種々のタイプのアクチュエータを試験するために異なるハードウェアが必要とされ、そのことは、全体の試験手順を、不便に、面倒に、且つ遅くする傾向がある。

したがって、前述の制限によって限定されず、より幅広い様々なアクチュエータを試験するために、より適応性があり簡略化された手段を提供する、アクチュエータ及びアクチュエータコントローラを試験するための改良された技術が必要である。

本開示の一態様によれば、アクチュエータシミュレータが提供される。アクチュエータシミュレータは、プログラム可能コンピュータと通信するように構成された第１のインターフェース、アクチュエータコントローラと通信するように構成された第２のインターフェース、並びに第１のインターフェース及び第２のインターフェースの各々と通信するシミュレーションモジュールを含み得る。シミュレーションモジュールは、第１のインターフェースから少なくとも１つのアクチュエータに対応する少なくとも１つのアクチュエータシミュレーションモデルを受信し、第２のインターフェースからアクチュエータを作動させるための励磁信号及び命令信号を受信し、且つ、励磁信号、命令信号、及びアクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定するように構成され得る。

本開示の別の一態様によれば、アクチュエータシミュレーションシステムが提供される。アクチュエータシミュレーションシステムは、１以上のアクチュエータに対応する複数のアクチュエータシミュレーションモデルのうちの１以上を提供するように構成されたプログラム可能コンピュータ、１以上のアクチュエータを制御するように構成されたアクチュエータコントローラ、並びにプログラム可能コンピュータと通信するための第１のインターフェース及びアクチュエータコントローラと通信するための第２のインターフェースを有するアクチュエータシミュレータを含み得る。アクチュエータシミュレータは、第１のインターフェースを介して少なくとも１つのアクチュエータシミュレーションモデルを受信し、第２のインターフェースを介して励磁信号及び命令信号を受信し、且つ、励磁信号、命令信号、及びアクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定するように構成され得る。

本開示の更なる一態様によれば、アクチュエータをシミュレートする方法が提供される。該方法は、その中に予めプログラムされた１以上のアクチュエータシミュレーションモデルを有するプログラム可能コンピュータと通信するための第１のインターフェースを提供すること、その中にインストールされた作動プログラムを有するアクチュエータコントローラと通信するための第２のインターフェースを提供すること、シミュレートされるべきアクチュエータに対応するアクチュエータシミュレーションモデルのうちの少なくとも１つを選択すること、アクチュエータコントローラを作動させて励磁信号及び命令信号を発行すること、並びに励磁信号、命令信号、及び選択されたアクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定することを含み得る。

上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立に実現することが可能であり、また別の実施形態において組み合わせることも可能である。これらの実施形態について、以下の説明及び添付図面を参照して更に詳細に説明する。

アクチュエータコントローラを試験するための例示的な一アクチュエータシミュレーションシステムの概略図である。 アクチュエータを試験するための別の例示的な一アクチュエータシミュレーションシステムの概略図である。 本開示のプログラム可能インターフェース回路の概略図である。 先行技術の非プログラム式インターフェース回路の概略図である。 本開示の教示にしたがって構築された更に別の例示的な一アクチュエータシミュレーションシステムの概略図である。 アクチュエータ又はアクチュエータコントローラを試験するためのアクチュエータシミュレーションシステムを提供するために使用され得る、例示的な一方法の概略図である。

多くの異なる実施形態が以下で説明されるが、法律的な保護範囲は、本特許出願の最後で説明される特許請求の範囲の文言によって定義されることが、理解されるべきである。全ての可能な実施形態を説明することは、不可能と言うのでなければ、非現実的であるので、詳細な説明は、例示的なもののみであって、全ての可能な実施形態を説明するものではないと解釈されるべきである。現在の技術又は本特許の出願日よりも後に開発された技術のいずれかを使用して、数多くの代替的な実施形態が実施され、それらは保護範囲を規定する特許請求の範囲内に未だ含まれ得る。

本明細書中で明らかに定義されているのでなければ、用語の平易な又は通常の意味を超えて、明確に又は意味的にのいずれかで、その用語の意味を限定する意図はないことも理解されるべきであり、そのような用語は、特許請求の範囲の文言以外の本特許出願の任意のセクションで行われた任意の陳述に基づいて範囲を限定するように解釈されるべきではない。本特許出願の終わりの特許請求の範囲内で挙げられている任意の用語が、単一の意味と矛盾しないやり方で本明細書中で言及される程度において、読者を混乱させない明瞭さのためにのみ用語が解釈され、そのような特許請求の範囲内の用語が、意味的に又はそれ以外によって、その単一の意味に限定されることは意図されない。

今度は、図１及び図２を参照すると、アクチュエータ１０２及び／又はアクチュエータコントローラ１０４を試験するために使用され得るアクチュエータシミュレーションシステム１００の例示的な実施形態が、提供される。試験中のアクチュエータ１０２は、電気油圧式アクチュエータ、機械的アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電動アクチュエータ、及びそれらと同様なものなどの、当該技術分野において一般的に使用される様々な異なるアクチュエータの任意の１以上を含み得る。例えば、アクチュエータコントローラ１０４は、作動飛行プログラムで予めプログラムされた又はプログラム可能な飛行制御コンピュータ、又は１以上の接続されたアクチュエータ１０２を作動させるために適切な信号を発行するように予め構成され又は構成可能な、任意の他のコントローラ、プロセッサ、計算デバイス、又はそれらと同様なものを表し得る。示されているように、アクチュエータシミュレーションシステム１００は、概して、プログラム可能コンピュータ１０６、アクチュエータシミュレータカード１０８、及びシステム１００に結合された少なくとも１つのアクチュエータコントローラ１０４を含み得る。その最も単純な形態では、プログラム可能コンピュータ１０６が、試験のオペレーターと相互作用するための１以上の入力デバイス１１２及び出力デバイス１１４を有するユーザインターフェース１１０を提供するように構成され、且つ、接続されたアクチュエータ１０２及び／又はアクチュエータコントローラ１０４について機能性の試験を行うように予めプログラムされ得る、様々な従来の利用可能な計算デバイスの任意の１以上を含み得る。

試験の望ましいモードに応じて、アクチュエータシミュレータカード１０８及び全体のアクチュエータシミュレーションシステム１００は、図１及び図２で示される少なくとも２つの構成のうちの１つにおいて配置され得る。例えば、アクチュエータコントローラ１０４の機能を試験するために、アクチュエータシミュレーションシステム１００は、図１で示されるように構成され、アクチュエータシミュレータカード１０８は、プログラム可能コンピュータ１０６と通信するように構成された第１のインターフェース１１６、及びアクチュエータコントローラ１０４と通信するように構成された第２のインターフェース１１８を提供する。例えば、アクチュエータ１０２の適正な機能を試験するために、アクチュエータシミュレーションシステム１００は、図２で示されるように構成され、アクチュエータシミュレータカード１０８は、アクチュエータ１０２と通信するように構成された第３のインターフェース１２０を更に提供し得る。いずれかの構成では、アクチュエータシミュレータンカード１０８が、実際のアクチュエータ１０２をシミュレートするように、又はより具体的には、アクチュエータコントローラ１０４によって供給された入力信号を受信し、更に、入力信号に応答して理想的なアクチュエータ１０２のものを模倣する出力信号を生成するように構成され得る。アクチュエータシミュレータカード１０８は、したがって、図１では、実際のアクチュエータ１０２と接続されることを必要とせずに、アクチュエータコントローラ１０４の試験を可能にする。代替的に、図２では、アクチュエータシミュレータカード１０８が、実際のアクチュエータの出力をシミュレートされたアクチュエータの出力と比較することによって、実際のアクチュエータ１０２の試験を可能にし、それは、相対的なタイミング、遅延、エラー、又はアクチュエータコントローラ１０４及び／若しくは接続されたアクチュエータ１０２の任意の他の特性を引き出し又は観察するために更に使用され得る。

更に、図１及び図２の実施形態のいずれかのアクチュエータシミュレーションシステム１００は、プログラム可能であり、アクチュエータ１０２の種々のタイプに適合され得る。実際のアクチュエータ１０２の機能を試験する場合に、アクチュエータシミュレーションシステム１００は、例えば図３で示されるように、プログラム可能コンピュータ１０６と接続されたアクチュエータ１０２との間に、構成可能又はプログラム可能なインターフェース１２２を提供し得る。より具体的には、プログラム可能インターフェース１２２が、デジタル信号プロセッサ１２４又は他のデジタル信号プロセッシング手段を採用し、適切なフィルター、変調器、復調器、及び取り付けられたアクチュエータ１０２と通信するために必要とされる任意の他の構成要素を実装する。更に、プログラム可能インターフェース１２２は、様々な他のタイプのアクチュエータ１０２及びアクチュエータコントローラ１０４の、出力周波数、ゲイン、及び他のパラメータを同様に調整するように、容易に再プログラムされ得る。例えば、アクチュエータシミュレータカード１０８、又はプログラム可能インターフェース１２２及びそれのデジタル信号プロセッサ１２４は、各々が共通の出力特性を分かち合うアクチュエータ１０２の１以上の組に対応する、幾つかの異なる予め規定されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０のうちの任意の１つを用いて、再プログラムされ得る。例えば、図４で示されるように、これは、先行技術のインターフェース回路１２６の概して固定された特性と対照的であり、それらは、アナログ信号プロセッシング回路１２８を採用し、単一のタイプのアクチュエータ１０２に適合し単一のタイプのアクチュエータ１０２にハードウェアで限定されるのみである、フィルター、変調器、復調器、及びそれらと同様なものを実装する。

図１及び図２のアクチュエータシミュレーションシステム１００の実施形態に戻ると、プログラム可能コンピュータ１０６は、その中に局所的に記憶された１以上のアクチュエータシミュレーションモデル１３０を有する１以上のデータベース１３２が提供され得る。更に又はオプションとして、プログラム可能コンピュータ１０６は、それに関連付けられた１以上のネットワーク１３４を介して１以上の遠隔のデータベース１３２と通信するように構成され得る。プログラム可能コンピュータ１０６は、局所的及び／又は遠隔のデータベース１３２と通信し、所与のアクチュエータ１０２に対応する適切なアクチュエータシミュレーションモデル１３０を読み出し得る。例えば、各アクチュエータシミュレーションモデル１３０は、アクチュエータシミュレータカード１０８内のシミュレーションモデル１３６によって実行可能な異なる組の命令を含み、所与のアクチュエータ１０２の応答又は電気出力をシミュレートする。使用されるべき適切なアクチュエータシミュレーションモデル１３０は、試験のオペレーターによって手動で選択され得るか、又はプログラム可能コンピュータ１０６内に提供された予め規定されたルールセットに基づいて自動的に選択され得る。一旦、選択されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０がデータベース１３２から読み出されると、プログラム可能コンピュータ１０６は、選択されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０を、第１のインターフェース１１６を介して、アクチュエータシミュレータカード１０８にアップロード又はインストールし、試験の準備を行い得る。

一旦、適切なアクチュエータシミュレーションモデル１３０が、アクチュエータシミュレータカード１０８にインストールされると、アクチュエータコントローラ１０４は、図１で提供された構成にしたがって試験され得る。例えば、プログラム可能コンピュータ１０６のユーザインターフェース１１０を介して、試験のオペレーターは、アクチュエータコントローラ１０４を作動させ又は指示し、それが実際のアクチュエータ１０２であるかのように、アクチュエータシミュレータカード１０８と係合するための適切な命令を発行させ得る。他の形態の通信又は命令が可能である一方で、図１のアクチュエータコントローラ１０４は、概して、対応するフィードバックがそれに基づき得るところの電気基準信号などの励磁信号１３８、及び位置における望ましい変更、位置における変更の望ましい速度、又はアクチュエータ１０２による任意の他の望ましい作動を表す電気信号などの、命令信号１４０の形態にある命令を発行し得る。アクチュエータコントローラ１０４は、第２のインターフェース１１８を介して、アクチュエータシミュレータカード１０８のシミュレーションモジュール１３６に、励磁信号１３８及び命令信号１４０を更に送信し、それらから応答又はフィードバックを呼び出し得る。より具体的には、アクチュエータ１０２が、典型的には、実際の位置、応答速度、エラー速度、又はアクチュエータ１０２の任意の他の関連するパラメータを表す電気信号などの形態にある、フィードバック信号１４２を供給し得る。

アクチュエータコントローラ１０４から受信された励磁信号１３８及び命令信号１４０に基づいて、アクチュエータシミュレーションモデル１３０に基づいて、シミュレーションモジュール１３６は、理想的なアクチュエータ１０２のものを模倣したシミュレートされたフィードバック信号１４２を生成し得る。更に又はオプションとして、シミュレーションモジュール１３６は、計画された欠陥を有するアクチュエータ１０２を模倣するようにも構成され、そのようなエラー状態に対するアクチュエータコントローラ１０４の応答を観察し得る。試験の間に、シミュレーションモジュール１３６は、シミュレートされたフィードバック信号１４２を、第２のインターフェース１１８を介して、アクチュエータコントローラ１０４に送信し、それらとの閉ループを完成させ得る。試験のオペレーターは、異なる範囲のアクチュエータ位置、動き、及び他の作動を通して、アクチュエータコントローラ１０４の様々な試験ルーチンを実行し、アクチュエータコントローラ１０２又はその上にプログラムされたソフトウェア内の逸脱又はエラーをモニターし得る。更に、試験のオペレーターは、例えば、プログラム可能なコンピュータ１０６のユーザインターフェース１１０を介して、アクチュエータコントローラ１０４の作動特性を観察し得る。シミュレーションモジュール１３６によって提供される応答又はフィードバックは所定の既知のものであるので、予期せぬ故障又はエラー状態は、より容易に、アクチュエータコントローラ１０４又はそれのソフトウェアに原因が帰され得る。オプションとして、又は他の変形例では、試験ルーチンの任意の部分が、予めプログラムされた命令にしたがって、プログラム可能コンピュータ１０６によって自動的に実行され得る。

アクチュエータ１０２を試験する場合に、例えば、図２の構成によれば、シミュレーションモジュール１３６は、接続されたアクチュエータ１０２からの実際のフィードバック信号１４４が比較されるところの基準としてのアクチュエータシミュレーションモデル１３０を使用し得る。特に、アクチュエータ１０２は、アクチュエータコントローラ１０４の各々、及びシミュレーションモジュール１３６の第３のインターフェース１２０に接続され得る。励磁信号１３８及び命令信号１４０などのアクチュエータコントローラ１０４によって発行される命令は、シミュレーションモジュール１３６及び接続されたアクチュエータ１０２の各々に、同時に送信され得る。それに応じて、アクチュエータ１０２は、要求された作動を実行し、結果としての位置、応答速度、エラー速度、又はそれらの任意の他の関係するパラメータを表す実際のフィードバック信号１４４を供給し得る。例えば、飛行制御システムで一般的に使用される電気油圧式アクチュエータなどの特定のタイプのアクチュエータ１０２に対して、実際のフィードバック信号１４４は、アクチュエータ１０２の主要な制御弁（ＭＣＶ）が開かれる程度に対応する線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）からのフィードバックを含み得る。更に、ＭＣＶの状態は、アクチュエータ１０２を通って流れる油圧油の量を表し、したがって、関連付けられた飛行面の結果としての変位及び／又は変位の速度を表し得る。実際のフィードバック信号１４４は、例えば、レゾルバタイプの出力、ＬＶＤＴタイプの出力、又はそれらと同様なものを介して、アクチュエータラム（ａｃｔｕａｔｏｒ ｒａｍ）の位置の実際の測定値をも含み得る。接続されたアクチュエータ１０２は、アクチュエータ温度、油圧力、及びそれらと同様なものなどの、他のタイプのフィードバックも出力し得る。

図２のシミュレーションモジュール１３６は、インストールされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０並びにアクチュエータコントローラ１０４から直接的に受信された励磁信号１３８及び命令信号１４０に基づいて、シミュレートされたフィードバック信号１４２をそれに応じて決定又は生成し得る。シミュレートされたフィードバック信号１４２は、同様に、理想的な及び適正に機能しているアクチュエータ１０２を表す、結果としての位置、応答速度、エラー速度、又は他の関係するパラメータを表し得る。図２で示されるように、それらとの制御ループを完成させるように、実際のフィードバック信号１４４がアクチュエータコントローラ１０４に供給され、同時に、モニタリングのために第３のインターフェース１２０を介してシミュレーションモジュール１３６にも供給される。今度は、シミュレーションモジュール１３６が、接続されたアクチュエータ１０２から実際のフィードバック信号１４４を受信し、アクチュエータシミュレータカード１０８内で内的に生成されたシミュレートされたフィードバック信号１４２とのベンチマーク比較を提供し得る。シミュレートされたフィードバック信号１４２と実際のフィードバック信号１４４との間の比較、又はそれらの間の偏差は、シミュレーションモジュール１３６によって、キャラクタリゼーションデータの形態で、第１のインターフェース１６６を介して、プログラム可能コンピュータ１０６に送信され得る。

更に、プログラム可能コンピュータ１０６は、キャラクタリゼーションデータを、１以上の接続されたアクチュエータ１０２、１以上のアクチュエータコントローラ１０４、及び／又は概してアクチュエータシミュレーションシステム１００の挙動を表す、対応するグラフ表示又は表現へと変換するようにプログラムされ得る。プログラム可能コンピュータ１０６は、グラフ表示又は表現を、それらの出力デバイス１１４を介して試験のオペレーターに更に提示し得る。例えば、実行された各試験に対して、プログラム可能コンピュータ１０６は、アクチュエータコントローラ１０４によって要求された命令及び／又は位置、理想的な又は予期されたアクチュエータの応答、更には、接続されたアクチュエータ１０２の実際の若しくは結果としての位置及び／又は作動を構成及び提示するように構成され得る。プログラム可能コンピュータ１０６は、種々の信号のタイプ、及び／又は他の形態のキャラクタリゼーションデータを使用して通信し得る、他のタイプのアクチュエータ１０２及び／又はアクチュエータコントローラ１０４を受け入れるようにも構成され得る。更に、プログラム可能コンピュータ１０６は、そのような情報を、カスタマイズ可能な表、チャート、プロット、グラフ、概略図、又はそれらと同様なものなどの形態で、試験のオペレーターに提示するように構成され得る。提示された情報は、予め規定されたインターバル又は本質的にリアルタイムで、アップデートされてもよい。更なる変形例では、プログラム可能コンピュータ１０６が、試験のオペレーターによって後に読み出されることが可能なように、メモリ内にキャラクタリゼーションデータを自動的に記憶するように構成され得る。

今度は図５を参照すると、特に飛行制御システムに適用されるアクチュエータシミュレーションシステム１００の例示的な一構成が、提供されている。以前の実施形態と同様に、アクチュエータシミュレーションシステム１００は、概して、一又は複数の飛行制御コンピュータ１０４、プログラム可能コンピュータ１０６、及びアクチュエータシミュレータカード１０８を含み得る。より具体的には、飛行制御コンピュータ１０４が、作動飛行プログラム又はそれと同様なものなどのソフトウェアで予めプログラムされるか又はプログラム可能であり、それは、ラダー、エレベータ、テレスコープ（ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）、エルロン、安定板、及びそれらと同様なものなどの、飛行操縦翼面を変位させるように適合された１以上のアクチュエータ１０２を制御するように構成される。プログラム可能コンピュータ１０６は、プログラム可能コンピュータ１０６が、プログラム可能コンピュータ１０６内から局所的にアクセス可能な及び／又はネットワーク１３４などを介して遠隔からアクセス可能な、データベース１３２から１以上のアクチュエータシミュレーションモデル１３０を読み出すことを可能にする、オペレーティングシステム及び／又はソフトウェアなどでプログラムされ得る。更に、アクチュエータシミュレーションモデル１３０の各々は、対応するタイプのアクチュエータ１０２の出力応答をシミュレートすることができる。プログラム可能コンピュータ１０６は、スロット、レセプタクル、コネクタ、ポート、又は飛行制御コンピュータ１０４及びアクチュエータシミュレータカード１０８などの外部の付属デバイスをそれらのシステムバスにリンクさせるための任意の他の適切な手段などの、通信手段１４６を更に提供し得る。

更に図５を参照すると、アクチュエータシミュレータカード１０８は、概して、通信モジュール１４８、及び以前の実施形態におけるようにシミュレーションモジュール１３６を含み得る。示されるように、通信モジュール１４８は、シミュレーションモジュール１３６とプログラム可能コンピュータ１０６との間の通信手段１４６を介して、情報の伝達を管理するように構成されたプロセッシングユニット１５０及び関連付けられたメモリ１５２を使用して実装され得る。シミュレーションモジュール１３６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は種々のアクチュエータシミュレーションモデル１３０にしたがって種々のデジタル信号プロセスを実施するように再プログラム可能及び再構成可能な任意の他のデバイス、更には、それらと関連付けられたプログラム可能メモリ１５６などの、プログラム可能デバイス１５４を使用して実装され得る。シミュレーションモジュール１３６は、更に、例えば、飛行制御コンピュータ１０４からの励磁信号１３８及び位置命令信号１４０、並びに試験されている接続されたアクチュエータ１０２が存在する場合には実際のフィードバック信号１４４を、受信するように適合された複数の入力部１５８を含み得る。入力部１５８は、アクチュエータ１０２から、温度、油圧、及びそれらと同様なものなどの、他の測定値又は特性も受信し得る。シミュレーションモジュール１３６は、例えば、その内部の作動飛行プログラムの試験の間に、飛行制御コンピュータ１０４に対して任意のシミュレートされたフィードバック信号１４２を送信し、及び／又は適用可能な所では１以上のアクチュエータ１０２に対して命令を送信するように適合された、複数の出力１６０を更に含み得る。

今度は図６を参照すると、アクチュエータシミュレーションシステム１００を提供すること、及びアクチュエータ１０２をシミュレートすることを含む例示的な一方法１６２が、概略的に提供されている。より具体的には、図６の方法１６２は、種々のアクチュエータシミュレーションモデル１３０を用いて構成可能な、アクチュエータシミュレータカード１０８の助けを借りて、アクチュエータ１０２及び／又はアクチュエータコントローラ１０４の試験を可能にするように使用され得る。ブロック１６２‐１で示されるように、方法１６２は、最初に、アクチュエータシミュレータカード１０８とプログラム可能コンピュータ１０６との間に第１のインターフェース１１６を提供し得る。方法１６２のブロック１６２‐２は、アクチュエータシミュレータカード１０８とアクチュエータコントローラ１０４との間に第２のインターフェース１１８を更に提供し得る。望ましい試験のタイプに応じて、アクチュエータシミュレーションシステム１００及び／又は他のタイプのインターフェースの他の構成が、アクチュエータシミュレータカード１０８に提供され得る。例えば、アクチュエータコントローラ１０４の機能が試験される場合に、第１のインターフェース１１６及び第２のインターフェース１１８は十分に満足できるものであり、示されている方法１６２内のブロック１６２‐３にしたがって、アクチュエータ１０２を接続することなしに、試験は進行することができる。しかしながら、アクチュエータ１０２の機能が試験される場合に、示されている方法１６２内のブロック１６２‐８にしたがって、アクチュエータ１０２に接続するための第３のインターフェース１２０が必要であり得る。

アクチュエータコントローラ１０４が、試験中のユニットである場合に、シミュレートされるべきアクチュエータ１０２に対応するアクチュエータシミュレーションモデル１３０が、ブロック１６２‐３にしたがって、選択及び／又は読み出しされ得る。例えば、プログラム可能デバイス１０６のユーザインターフェース１１０を使用して、試験のオペレーターが、種々のタイプのアクチュエータ１０２に対応する予め規定されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０を含む、局所的及び／又は遠隔のデータベース１３２にアクセスし得る。試験のオペレーターは、その後、試験されるべきアクチュエータコントローラ１０４と合致するタイプのアクチュエータ１０２の応答及び挙動を最もしっかりとシミュレートするアクチュエータシミュレーションモデル１３０を選択し、ブロック１６２‐４にしたがって、第１のインターフェース１１６を介して、選択されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０でアクチュエータシミュレータカード１０８をプログラムし得る。一旦、アクチュエータシミュレーションモデル１３０が、アクチュエータシミュレータカード１０８にインストールされると、ブロック１６２‐５にしたがって、アクチュエータコントローラ１０４は、作動され、励磁信号１３８、位置命令信号１４０、及びそれらと同様なものなどの試験命令を、プログラム可能コンピュータ１０６などを介して、アクチュエータシミュレータカード１０８に発行し得る。

更に、図６のブロック１６２‐６によれば、シミュレートされたフィードバック信号１４２は、励磁された信号１３８、命令信号１４０、及びインストールされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０に基づいて、アクチュエータシミュレータカード１０８によって決定され得る。特に、アクチュエータシミュレータカード１０８は、その内部のプログラムされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０を参照し、又は励磁信号１３８及び命令信号１４０をインストールされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０に内的に適用し、作動しているアクチュエータ１０２の理想的な応答を模倣するシミュレートされたフィードバック信号１４２を出力する。更に又はオプションとして、アクチュエータシミュレーションモデル１３０は、計画された又は予め規定された欠陥を有するアクチュエータ１０２の応答を模倣するように構成され、それによって、試験のオペレーターが、計画されたエラーを検出し計画されたエラーに応答するアクチュエータコントローラ１０４の能力を観察することを可能にする。一旦、シミュレートされたフィードバック信号１４２が送信されてアクチュエータコントローラ１０４に戻され、それらとの閉ループが完成されると、アクチュエータコントローラ１０４の応答又は挙動が、予め規定されたインターバル又は実質的にリアルタイムで、プログラム可能コンピュータ１０６から追跡され又はモニターされ得る。

図６の方法１６２のブロック１６２‐７によれば、アクチュエータコントローラ１０４に関する試験結果情報は、例えば、アクチュエータコントローラ１０４とのその直接的な接続を介して捕捉されたデータに基づいて、プログラム可能コンピュータ１０６によって生成され得る。より具体的には、プログラム可能コンピュータ１０６は、アクチュエータコントローラ１０４の挙動を表すグラフ表示又は表現の形態にある試験結果を生成するように、且つ、グラフ表示又は表現をそれらの出力装置１１４を介して試験のオペレーターに提示するようにプログラムされ得る。試験結果は、アクチュエータコントローラ１０４によって発行された励磁信号１３８及び命令信号１４０、アクチュエータシミュレータカード１０８によって出力されたシミュレートされたフィードバック信号１４２、シミュレートされたフィードバック信号１４２に対するアクチュエータコントローラ１０４の実際の応答、シミュレートされたフィードバック信号１４２に対するアクチュエータコントローラ１０４の予期される応答、アクチュエータコントローラ１０４の応答において検出されたエラー又は逸脱、及びそれらと同様なものに関する情報を含み得る。更なる変形例では、プログラム可能コンピュータ１０６は、試験のオペレーターが、大いに注意が必要なアクチュエータコントローラ１０４で実行されたコードのそれらのセクションを特定することを助ける、デバック特性を提供し得る。

代替的に、アクチュエータ１０２が試験中のユニットである場合に、方法１６２は、図６のブロック１６２‐８にしたがって、アクチュエータシミュレータカード１０８とアクチュエータ１０２との間に第３のインターフェース１２０を提供し得る。更に、試験されるべきアクチュエータ１０２に対応するアクチュエータシミュレーションモデル１３０は、ブロック１６２‐９にしたがって、選択及び／又は読み出しされ得る。以前の実施形態におけるように、試験のオペレーターは、種々のタイプのアクチュエータ１０２に対応する予め規定されたアクチュエータシミュレーションモデル１３０を含む、局所的な及び又は遠隔のデータベース１３２から、アクチュエータシミュレーションモデル１３０にアクセスし得る。試験のオペレーターは、試験中の接続されたアクチュエータ１０２に対応する適切なアクチュエータシミュレーションモデル１３０を選択し、ブロック１６２‐１０にしたがって、第１のインターフェース１１６を介してアクチュエータシミュレータカード１０８をプログラムし得る。一旦、アクチュエータシミュレーションモデル１３０が、アクチュエータシミュレータカード１０８にインストールされると、ブロック１６２‐１１にしたがって、アクチュエータコントローラ１０４は、作動され、励磁信号１３８、位置命令信号１４０、及びそれらと同様なものなどの試験命令を、アクチュエータシミュレータカード１０８及び接続されたアクチュエータ１０２の各々に発行し得る。

図６のブロック１６２‐１２によれば、シミュレートされたフィードバック信号１４２は、励磁信号１３８、命令信号１４０、及びインストールされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０に基づいて、アクチュエータシミュレータカード１０８によって決定され得る。特に、アクチュエータシミュレータカード１０８は、その内部にプログラムされたアクチュエータシミュレーションモデル１３０を参照し、作動しているアクチュエータ１０２の理想的な応答を模倣するシミュレートされたフィードバック信号１４２を決定し得る。接続されたアクチュエータ１０２によって出力された実際のフィードバック信号１４４は、ブロック１６２‐１３にしたがって同時に受信され得る。より具体的には、実際のフィードバック信号１４４が、アクチュエータコントローラ１０４によって発行された励磁信号１３８及び命令信号１４０に応じて、アクチュエータ１０２によって出力され得る。更に、アクチュエータシミュレータカード１０８は、実際のフィードバック信号１４４と平行してシミュレートされたフィードバック信号１４２を追跡し、それらの間の比較を容易にするように構成され得る。また更に、接続されたアクチュエータ１０２の応答又は挙動は、予め規定されたインターバル又は実質的にリアルタイムで、プログラム可能コンピュータ１０６及び／又はアクチュエータシミュレータカード１０８によって追跡及びモニターされ得る。

更に、図６のブロック１６２‐１４によれば、接続されたアクチュエータ１０２に関する試験結果情報は、アクチュエータコントローラ１０４及びアクチュエータシミュレータカード１０８とのその接続を介して捕捉されたデータに基づいて、プログラム可能コンピュータ１０６によって生成され得る。特に、プログラム可能コンピュータ１０６は、接続されたアクチュエータ１０２の挙動を表すグラフ表示又は表現の形態にある試験結果を生成するように、且つ、グラフ表示又は表現をそれらの出力装置１１４を介して試験のオペレーターに提示するようにプログラムされ得る。試験結果は、アクチュエータコントローラ１０４によって発行された励磁信号１３８及び命令信号１４０、アクチュエータシミュレータカード１０８によって出力されたシミュレートされたフィードバック信号１４２、接続されたアクチュエータ１０２の実際の応答、シミュレートされたフィードバック信号１４２と実際のフィードバック信号１４４との間で検出された任意のエラー又は逸脱、及びそれらと同様なものに関する情報を含み得る。

これまでの説明が、開示された装置、システム、及び方法の実施例を提供することは、理解されるだろう。しかしながら、開示の他の実施態様が、これまでの実施例とは詳細な点で異なり得ることは、熟考されるべきことである。本開示又はその実施例に対する全ての参照は、そのポイントで議論された特定の実施例を参照することを企図するものであり、より一般的な開示の範囲に対する任意の限定を企図するものではない。特定の特徴に関する区別及び軽視の全ての文言は、それらの特徴に対する優先傾向の欠如を意味するものであるが、特に説明されていなければ開示の全体の範囲からそれらの特徴を排除することを企図しない。本明細書で説明された全ての方法は、本明細書で特に説明されていなければ又は文脈から明らかに矛盾するものでなければ、任意の適切な順序で実行され得る。

したがって、この開示は、適用可能な法律によって許容されているように、本明細書に添付された特許請求の範囲内で挙げられている主題の全ての変形例及び等価物を含む。更に、それらの全ての可能な変形例内での上述した要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に説明されていなければ又は文脈から明らかに矛盾するものでなければ、本開示に包含される。

Claims (15)

1. プログラム可能コンピュータと通信するように構成された第１のインターフェース、
   アクチュエータコントローラと通信するように構成された第２のインターフェース、並びに
   前記第１のインターフェース及び前記第２のインターフェースの各々と通信するシミュレーションモジュールであって、前記第１のインターフェースから少なくとも１つのアクチュエータに対応する少なくとも１つのアクチュエータシミュレーションモデルを受信し、前記第２のインターフェースから前記アクチュエータを作動させるための励磁信号及び命令信号を受信し、前記励磁信号、前記命令信号、及び前記アクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定するように構成された、シミュレーションモジュールを備える、アクチュエータシミュレータ。
2. 前記シミュレーションモジュールは、前記シミュレートされたフィードバック信号を、前記第２のインターフェースを介して、前記アクチュエータコントローラに送信するように構成される、請求項１に記載のアクチュエータシミュレータ。
3. 前記アクチュエータと通信するように構成された第３のインターフェースを更に備え、前記シミュレーションモジュールが、前記励磁信号及び前記命令信号に応じて前記アクチュエータから実際のフィードバック信号を受信し、前記実際のフィードバック信号及び前記シミュレートされたフィードバック信号に対応するキャラクタリゼーションデータを、前記第１のインターフェースを介して、前記プログラム可能コンピュータに送信するように構成され、前記キャラクタリゼーションデータが、実際のアクチュエータの性能を理論的なアクチュエータの性能と比較するグラフ表示を可能にするように構成される、請求項１に記載のアクチュエータシミュレータ。
4. 前記アクチュエータが油圧式アクチュエータであり、前記アクチュエータシミュレーションモデルが油圧式アクチュエータの予めプログラムされたモデルであり、前記アクチュエータコントローラが飛行制御コンピュータである、請求項１に記載のアクチュエータシミュレータ。
5. 前記命令信号が、望ましい変位及び変位の望ましい速度のうちの少なくとも１つに関する命令を含み、前記フィードバック信号が、実際の変位、変位の実際の速度、及び１以上のエラー値のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のアクチュエータシミュレータ。
6. １以上のアクチュエータに対応する複数のアクチュエータシミュレーションモデルのうちの１以上を提供するように構成されたプログラム可能コンピュータ、
   １以上のアクチュエータを制御するように構成されたアクチュエータコントローラ、並びに
   前記プログラム可能コンピュータと通信するための第１のインターフェース及び前記アクチュエータコントローラと通信するための第２のインターフェースを有するアクチュエータシミュレータであって、前記第１のインターフェースを介して少なくとも１つのアクチュエータシミュレーションモデルを受信し、前記第２のインターフェースを介して励磁信号及び命令信号を受信し、前記励磁信号、前記命令信号、及び前記アクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定するように構成された、アクチュエータシミュレータを備える、アクチュエータシミュレーションシステム。
7. 前記アクチュエータシミュレータが、前記シミュレートされたフィードバック信号を、前記第２のインターフェースを介して、前記アクチュエータコントローラに送信するように構成され、前記プログラム可能コンピュータが、前記シミュレートされたフィードバック信号に対する前記アクチュエータコントローラの応答に基づいて、前記アクチュエータコントローラ内の欠陥をモニターするように構成され、且つ
   前記プログラム可能コンピュータが、開いた出力（ｏｐｅｎ ｏｕｔｐｕｔ）、短絡した出力（ｓｈｏｒｔｅｄ ｏｕｔｏｐｕｔ）、及び低電圧状態のうちの１以上に関する前記アクチュエータコントローラ内の欠陥をモニターするように構成される、請求項６に記載のアクチュエータシミュレーションシステム。
8. 前記アクチュエータシミュレータが、前記アクチュエータコントローラと作動可能に結合され且つ前記励磁信号及び前記命令信号に応じて実際のフィードバック信号を生成するように構成された少なくとも１つのアクチュエータと通信するための第３のインターフェースを含み、前記アクチュエータシミュレータが、前記第３のインターフェースを介して前記実際のフィードバック信号を受信し、前記実際のフィードバック信号及び前記シミュレートされたフィードバック信号に対応するキャラクタリゼーションデータを、前記第１のインターフェースを介して、前記プログラム可能コンピュータに送信するように構成される、請求項６に記載のアクチュエータシミュレーションシステム。
9. 前記プログラム可能コンピュータが、前記アクチュエータシミュレータから前記キャラクタリゼーションデータを受信するように構成され、前記プログラム可能コンピュータが、
   （ａ）実際のアクチュエータの性能を理論的なアクチュエータの性能と比較すること、及び
   （ｂ）アクチュエータの応答、アクチュエータの温度、及び油圧のうちの１以上に関する前記アクチュエータ内で検出された故障を提示すること
   を含む少なくとも１つのグラフ表示を生成するように構成される、請求項８に記載のアクチュエータシミュレーションシステム。
10. 前記アクチュエータコントローラが、１以上の油圧式アクチュエータを制御するための、内部に予めプログラムされた作動飛行プログラムを有する飛行制御コンピュータを含み、前記アクチュエータシミュレータが、前記１以上の油圧式アクチュエータに対応するアクチュエータシミュレーションモデルを受信する、請求項６に記載のアクチュエータシミュレーションシステム。
11. 前記プログラム可能コンピュータが、前記アクチュエータコントローラと作動可能に結合され、前記アクチュエータコントローラを制御して、前記アクチュエータシミュレータに前記励磁信号及び前記命令信号を発行するように構成され、前記プログラム可能コンピュータが、
    グラフィカルユーザインターフェースを介して、前記アクチュエータシミュレーションモデルの１以上が使用されるために選択され、前記アクチュエータコントローラ及び前記１以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つの機能がモニターされるところの、グラフィカルユーザインターフェースを提供するように構成される、請求項６に記載のアクチュエータシミュレーションシステム。
12. アクチュエータをシミュレートする方法であって、
    内部に予めプログラムされた１以上のアクチュエータシミュレーションモデルを有するプログラム可能コンピュータと通信するための第１のインターフェースを提供すること、
    内部にインストールされた作動プログラムを有するアクチュエータコントローラと通信するための第２のインターフェースを提供すること、
    シミュレートされるべき前記アクチュエータに対応する前記アクチュエータシミュレーションモデルのうちの少なくとも１つを選択すること、
    前記アクチュエータコントローラを作動させて励磁信号及び命令信号を発行すること、並びに
    前記励磁信号、前記命令信号、及び前記選択されたアクチュエータシミュレーションモデルに基づいて、シミュレートされたフィードバック信号を決定することを含む、方法。
13. 前記シミュレートされたフィードバック信号を、前記第２のインターフェースを介して、前記アクチュエータコントローラに送信すること、及び
    前記アクチュエータコントローラの欠陥をモニターすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記アクチュエータと通信するための第３のインターフェースを提供することと、
    前記励磁信号及び前記命令信号に応じて、前記アクチュエータから実際のフィードバック信号を受信することと、
    前記実際のフィードバック信号と前記シミュレートされたフィードバック信号との間の比較に対応するキャラクタリゼーションデータを生成することとを更に含み、且つ
    前記キャラクタリゼーションデータが、前記第１のインターフェースを介して、前記プログラム可能コンピュータに送信され、前記アクチュエータを試験するためのグラフィカルユーザインターフェースを生成するために使用される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記命令信号が、望ましい変位及び変位の望ましい速度のうちの少なくとも１つに関する命令を含み、前記フィードバック信号が、実際の変位、変位の実際の速度、及び１以上のエラー値のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
    

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