JP4997290B2

JP4997290B2 - センサ・シミュレーション・システム

Info

Publication number: JP4997290B2
Application number: JP2009522300A
Authority: JP
Inventors: マゾ、ジレ; ヴラシッチ、クリストフ
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: US8417500B2; CN101496013B; RU2417428C2; FR2904450A1; BRPI0714107A2; FR2904450B1; JP2009545792A; EP2047390A2; CA2657082C; RU2009107049A; CA2657082A1; US20090265153A1; CN101496013A; WO2008015333A2; WO2008015333A3

Description

本発明は、物理的パラメータを電気信号に変換するようになされたセンサの操作をシミュレートするためのシミュレーション・システムに関する。

これに限るものではないが、そのようなシミュレーション・システムは特に、ＬＶＤＴ(Linear Variable Differential Transformer “直線可変作動変圧器”)、ＬＶＴ(Linear Variable Transformer “直線可変変圧器”)、ＲＶＤＴ(Rotary Variable Differential Transformer “回転可変作動変圧器”)、ＲＶＴ(Rotary Variable Transformer “回転可変変圧器”)、あるいはＲＥＳＯＲＶＥＲタイプのセンサの機能をシミュレートするのに適している。そのような既知のセンサは(直線、角)移動と角速度とを電気信号に変換するのに用いられることは既知である。これらのセンサは特に空気力学的分野、特に以下の作用と共に応用される。
シリンダ・ロッドの伸張、制御面の位置、サーボ・バルブのスライド移動および位置、エンジン速度等。これらのセンサにおける利点は位置および／または移動が振幅変調により得られるという事実に基づき、この技術により特に騒音および電子磁気妨害をうまく逃れられる。

より正確に言えば、
− ＬＶＤＴセンサは強磁性コア(芯)の移動に比例して電圧を変調させる変圧器であり、このセンサは、交互の励起信号により与えられる１次コイルと２つの２次コイルとからなる。上記のコアはこれらのコイルの内部をスライドし、フラックスを通り、各２次コイル内に電圧を生じさせる、この電圧の振幅はこのコアの位置に依存する。
− ＲＶＤＴセンサはＬＶＤＴセンサに類似するが、回転強磁性コアを用いる。
− ＬＶＴおよびＲＶＴセンサは、それぞれ、ＬＶＤＴおよびＲＶＤＴセンサであるが、単一の２次コイルを備える。
− ＲＥＳＯＬＶＥＲセンサは強磁性コアに代えて、回転子の役割をなす励起と、９０度に位置して固定子の役割をなす２次巻線とからなる。

これらの種々のセンサはサーボコントロールにおけるリンクであり、その制御法則はコンピュータにより遂行される。

本発明はそのようなセンサがシミュレートでき、特に上記の制御法則を有効化し、あるいはテスト手順を自動化し、あるいはその他、騒音および位相変位(シフト)の投入、または可能な情報の組み合わせのような、実際のセンサでは再生が困難である特定の応用のための境界条件をテストするのに用いれるシミュレーション・システムに関する。

このため、本発明によれば、上記のディジタル化された物理的パラメータを電気信号に変換するようになされたセンサの操作をシミュレートするためのシミュレーション・システムは平行に取り付けられている複数個のシミュレーション・アセンブリからなることを特徴とし、このシミュレーション・アセンブリは
− 少なくとも以下のパラメータ、周波数、振幅、位相および振幅オフセット量を考慮するディジタル信号を、直接ディジタル周波数合成により発生できる発生器と、
− 上記の発生器により生じたディジタル信号をアナログ信号に変換させるディジタルーアナログ変換器と、
− 計算手段であつて、
・上記の変換器から受け取ったアナログ信号を変調して上記のセンサの操作をシミュレートすることができる電気信号を作成し、
・こうして形成された電気信号を伝達する
とからなり、
シミュレーション・アセンブリ(２)の上記の発生器(３)が
− 信号の周波数変調を生じさせる位相集積器(20)と、
− 位相集積器(20)から受け取った信号の位相変調を生じさせる位相シフタ(21)と、
− 合成された信号の２進記載を含み、この信号の位相−振幅変換を生じる波長テーブル(表)を含むメモリ(23)と、
− 上記のメモリ(23)から受け取った信号の振幅変調を生じさせる減衰器(26)と、
− 振幅オフセット量を上記の減衰器(26)から受け取った信号に加えて、この結果生じる信号を伝達する加算手段(28)とで構成してなり、
更に、変調を生じさせ得るキャリア(電荷担体)を発生でき、同期手段(９)と共に上記のシミュレーション・システム(１)の全ての計算手段(６)に連結されている単一の発生手段(12)を備えることを特徴としている。

よって、本発明によれば、以下に記載のように、多くの利点、特に、
− プログラム可能な構成要素あるいはＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit “応用特定集積回路”)タイプの集積回路に統合できる安い統合システムを得れ、
− 幾つかのモデュールを相互に同期させて完全な航空機をシミュレートできる可能性と、
− 正確周波数、即時の周波数ジャンプおよびチャンネル間位相シフトのコントロールで高機能を特に得ること、
− 巻線の損失、高調波ゆがみ、チャンネル間減衰、混信、および励起の発生での障害のような設備故障の場合をシミュレートする可能性と
を有するセンサ・シミュレーション・システムが得られる。

本発明によるシミュレーション・システムは特に上記のＬＶＤＴ、ＬＶＴ、ＲＶＤＴ、ＲＶＴおよびＲＥＳＯＶＥＲタイプのいずれかのセンセの操作をシミュレートするのに用いられる。

然し、本発明によるシミュレーション・システムは、ホイール速度、総燃料の流量、振動および／またはエンジン速度のような、航空機の少なくとも１つの特定のパラメータを測定するのを意図するセンサをシミュレートするのにも用いられる。

複数個のシミュレーション・アセンブリの場合、上記のシミュレーション・システムは、更に、変調を生じさせることができ、上記のシミュレーション・システムの全ての計算手段に(種々の発生器を同期させる)同期手段と共に連結されるキャリア(電荷担体)を発生できる１つの発生器を備えるのが望ましい。

１つの特定の実施例では、上記の発生器は、更に、
− 上記の発生器をその他の発生器と平行に並べることのできる同期手段および／または、
− 上記の発生器からの出力信号の信号/騒音率を改良するインタポレータおよび／または、
− シヌソイド信号の低周波数制限を、同時に波長テーブルの大きさとシステムの周波数のような設計パラメータを変更せずに減少させる列挙手段であって、これら２つの設計パラエメータを変更することなく、この手段は２倍から４倍低い周波数を得ることができるものおよび／または、
− 振幅変調源のスイッチを入れることができるスイッチ手段および／または、
− 上記の発生器からの出力信号に対し、ディジタル騒音制限を可能にする騒音制限手段とを備える。

一実施例における本発明によるシミュレーション・システムの概観略図である。異なる実施例における本発明によるシミュレーション・システムの概観略図である。本発明によるシミュレーション・システムの一部である発生器に基づく実施例の概観略図である。本発明によるシミュレーション・システムの一部である発生器の特定の実施例の外観略図である。

添付図面の図により、本発明がどのように作製されるかが良く理解できる。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１と図２との異なる実施例に略示されている本発明によるシミュレーション・システムは、一般的に言えば、物理的パラメータを電気信号に変える目的を有するセンサ(図示略)の操作をシミュレートするのを意図する。

このため、上記のシミュレーション・システム１は、図１に示されている少なくとも１つのシミュレーション・アセンブリ２からなり、このシミュレーション・アセンブリ２は
− 少なくとも、周波数、振幅、位相(および一般には振幅オフセット量およびゲイン)をパラメータとして考慮するディジタル信号を、直接ディジタル周波数合成(Direct Digital Synthesis)タイプにより発生できる発生器３と、
− 上記の発生器３に連結手段５により連結され、この発生器３により生じたディジタル信号をアナログ信号に変換させるディジタルーアナログ変換器４と、
− 計算手段６であって、
・上記のディジタルーアナログ変換器４に連結手段７により連結され、
・上記の変換器４から受け取ったアナログ信号を変調して上記のセンサの操作をシミュレートすることができる電気信号を作成し、
・こうして形成された電気信号を連結手段８によりユーザ(使用者)装置に伝達するもの、
とからなる。

よって、本発明によれば、以下に記載のように、多くの利点、特に、
− プログラム可能な構成要素あるいはＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit “応用特定集積回路”)タイプの集積回路に統合できる安い統合システムを得ることができ、
− 幾つかのモデュールを相互に同期させて完全な航空機をシミュレートできる可能性と、
− 高い性能、特に、精確周波数で、チャネル間の位相変位の瞬間周波数ジャンプ(飛び越し)および制御を得ることができ、
− 巻線の損失(ロス)、調和のゆがみ、チャネル間の減衰、漏話および励起発生の失敗のような装置の故障の場合をシミュレートできる可能性とをもたらすセンサ・シミュレーション・システム１が得られる。

本発明によるシミュレーション・システム1は、特に、以下の通常のＬＶＤＴ、ＬＶＴ、ＲＶＤＴ、ＲＶＴおよびＲＥＳＯＶＥＲタイプのいずれかのセンセの操作をシミュレートするのに用いられる。

ＬＶＤＴセンサは強磁性コア(芯)の移動に比例して電圧を変調させる変圧器であり、このセンサは、交互の励起信号により与えられる１次コイルと２つの２次コイルとからなる。上記のコアはこれらのコイルの内部をスライドし、フラックスを通り、各２次コイル内に電圧を生じさせる、この電圧の振幅はこのコアの位置に依存する。
− ＲＶＤＴセンサはＬＶＤＴセンサに類似するが、回転強磁性コアを用いる。
− ＬＶＴおよびＲＶＴセンサはそれぞれ、ＬＶＤＴおよびＲＶＤＴセンサであるが、単一の２次コイルを備える。
− ＲＥＳＯＬＶＥＲセンサは強磁性コアに代えて、回転子の役割をなす励起と、９０度に位置して固定子の役割をなす第２次巻線とからなる
ことがよく知られている。

然し、本発明によるシミュレーション・システム１は、ホイール速度、総燃料の流量、振動および／またはエンジン速度のような、航空機の少なくとも１つの特定のパラメータを測定するのを意図するセンサをシミュレートするのにも用いられる。

センサをシミュレートできる上記のシミュレーション・システム１は、
− そのようなセンサを含むサーボコントロール用の制御法則を有効化し、および／または、
− テスト手順を自動化し、および／または、
− 騒音および位相変位(シフト)の投入、あるいは可能な情報の組み合わせのような、実際のセンサでは再生が困難である特定の応用のための境界条件をテストする
のに用いられる。

本発明の範囲内で、そしてシミュレーション・システム１がシミュレートしなければならないセンサのタイプにより、上記のシミュレーション・システム１は
− 図１に示されているような、上記のタイプの単一のシミュレーション・アセンブリ２、
− あるいは図２に示されているような、平行に取り付けられている上記のタイプの複数個のシミュレーション・アセンブリ２とからなる。

図２の実施例では、上記のシミュレーション・システム１は(図１に示されているシミュレーション・アセンブリ２のような)２つのシミュレーション・アセンブリ２からなり、特に以下の要素を備える。
− 連結手段10と11とにより、上記の２つのシミュレーション・アセンブリ２の発生器３の各々に連結され、例えば、通常の時計からなり、２つのシミュレーション・アセンブリ２を同期させる通常の同期手段９と、
− 連結手段13と14とによりそれぞれ掛け算手段15と16とに連結されている単一の発生手段12とである。この発生手段12は掛け算手段15、16とで上記の計算手段６を形成し、[例えば、Ｖe(t)＝Ａ sin(ＷＯ・ｔ)、ここではＡとＷＯとは所定のパラメータであり、ｔは時間を表すタイプ]キャリア(電荷担体)Ｖe(ｔ)を発生させ、このキャリアは変換器４の各々の出力信号[Ｋ１(ｔ)とＫ２(ｔ)それぞれ]により乗じて上記のシミュレーション・アセンブリ２の出力に以下の出力信号Ｖ１(ｔ)とＶ２(ｔ)とを得る
Ｖ１(ｔ)=Ｋ１(ｔ)Ａ sin(ＷＯ・ｔ)
Ｖ２(ｔ)＝Ｋ２(ｔ)Ａ sin(ＷＯ・ｔ)

上記の掛け算手段15、16とはディジタルでも、あるいはディジタルーアナログ変換器の基準入力により作成されてもよい。

上記の同期手段９は信号Ｖ１(ｔ)とＶ２(ｔ)との間で位相シフトさせ、周波数のようなパラメータの同時発展を制御できる。

図２は、点線の四角形17と18とにより、上記のシミュレーション・システム１のディジタル部分とアナログ部分とをそれぞれ示す。

勿論、上記のシミュレーション・システム１は異なる数(３、４個等)のシミュレーション・アセンブリ２から構成されてもよい。

更に、好ましい実施例では、本発明によるシミュレーション・アセンブリ１の各シミュレーション・アセンブル２の発生器３は、図３に示されているように、
− 信号の周波数変調を生じさせる位相集積器20と、
− 上記の位相集積器20に連結手段22により連結され、この位相集積器20から受け取った信号の位相変調を生じさせる位相シフタ21と、
− 上記の位相シフタ21に連結手段24により連結され、合成された信号の２進記載を含み、この信号の位相−振幅変換を生じる波長テーブル(表)を含むメモリ23と、
− 上記の手段23(メモリ)に連結手段27により連結されていて、この手段23から受け取った信号の振幅変調を生じさせる減衰器26と、
− 上記の減衰器26に連結手段29により連結されていて、振幅オフセット量をこの減衰器26から受け取った信号に加えて、この結果生じる信号を連結手段５により伝達する加算手段28とからなる。

上記の発生器３は任意の電波形を発生できる電子機能を利用する。基本的原理は波長テーブルを列挙し、以下の数的パラメータを発生させることにある。
− 周波数；
− 振幅；
− 位相；および
− 振幅オフセット量。

図３の発生器３には、手段20、21、23、26および28に外側から入ってくる入力(図示略)があり、それぞれ、上記のパラメータ(周波数、位相、波長テーブルの記載、ゲイン／振幅、オフセット量)に対応する。

本発明の範囲内では、波長テーブルの“列挙(reciting)”とは波長テーブルの検索技術を表す。１面を読むのと同じ方法で、その方向は上から下である。この機械は波長テーブルを読むのと同じように進行して波長テーブルを列挙する。位相集積器は、最下のアドレスから最上のアドレスまで増分によりテーブルのアドレスをスキャン(走査)する。この増分率は発生する信号の周波数の関数である。周波数が高ければ、列挙の速度も速くなる。出力信号の瞬間振幅はテーブルの各アドレスに対応し、よって、周波数変調される。

位相集積器20は上記の発生器のコアであって、この位相集積器20はＮ−bitレジスタ(記憶装置)(Ｎ＝Ｍ＋Ｔ)であり、この増分率はＭ−bitレジスタと時計の周波数Ｆｏｓｃとにより固定される。位相集積器20のＴという最も重要なビットによりメモリ23はアドレスできる。

位相集積器20は、合成された出力信号の周波数に対応する２進コードＴＷ(調音文字に対する)を受け取る。この２進コードＴＷは生じる信号の位相、よって周波数の走査率を固定する。上記の位相集積器20は先行の結果に対して２進コードを数学的に加算する。従って、２進コードＴＷおよび持続時間ｎに対しては、集積器20からの出力は以下の値(ｎ＋１)・ＴＷに対応する。

集積器20からの出力結果は、よって、ランプ(傾斜路)に対応し、その傾斜は２進コードＴＷの値に依存する。位相集積器20からの２進文字出力はもっと制限されており、例えば、３２ビットに制限されている。

よって、各時点で、２進コードＴＷの値の(操作者による)変化により位相集積器20の傾斜、よって、出力周波数を変化できる。

技術的理由で、三角法の円上の位置が各瞬間の出力値に対応するので、位相集積器20からの出力は切頭される。そこで、位相集積器20からの結果の上方部分だけが保存される。よって、出力信号は２つの部分、
− 出力信号の瞬間位相に対応する上方部分と、
− 切頭(丸くすること)の影響を制限するため位相集積器20のフィードバック用に保存される切頭された部分と
から構成される。

加えて、位相シフタ21は位相集積器20からの出力信号の上方部分を、瞬間位相を含むレジスタに加え、位相変調を生じさせる。加えられる値φは０度から３６０度の間である。

更に、メモリ23は合成された信号の２進記載を含む。このメモリの内容は任意であるが、このメモリ23の大きさは、その反対に、位相集積器20からの出力の切頭の大きさにより固定されている。そこで、メモリ23の大きさＴは以下の規則に合致する。
Ｔ＝２^Ｎ−Ｍ
ここで、Ｎは２進コードＴＷの大きさ、
Ｍは位相集積器20からの出力での切頭部分の大きさ
である。

位相シフタ21からの出力は波長テーブルの指示器(pointer)の役割をなす。この波長テーブルの検索は位相集積器20への入力での２進コードＴＷの値により多少早くなる。

加えて、波長テーブルからの出力に位置する振幅変調器あるいは減衰器26は、波長テーブルからの合成信号に瞬間振幅を情報として受け取る。この減衰器26は振幅変調レジスタを手段23からの出力で乗じる。

メモリ23は、位相集積器20の率で列挙される適合可能な波形を記憶する。例えば、この波形はシヌソイド、三角形、あるいはその他のどのタイプでもよい。

発生器３がその出力にＳo=Ａsin(θt＋φ)＋Ｂの形態の信号Ｓoを伝達しなければならない場合、発生器３は
− 位相集積器からの出力に(周波数を形成する)信号θtを、
− 位相シフタ21からの出力に(値φの位相シフトを生じる)信号θt＋φを、
− 手段23からの出力に(例えば、タイプがシヌソイド“sin”である波形を形成する)信号θt＋φを、
− 減衰器26からの出力に(値Ａで振幅変調を生じる)信号Ａsin(θt＋φ)を、
− 加算手段28からの出力に(値Ｂの振幅オフセット量を生じる)信号Ａsin(θt＋φ)＋Ｂを生じるように形成されている。

更に、図４に示されている、１つの特定の実施例では、上記の発生器３は、更に、
− 上記の発生器３をその他の発生器と平行に並べることのできる同期手段30であって、得られる同期モードは特に、時間同期、周波数同期、事象同期(トリガー)であり、
− 上記の手段23と位相シフタ21とに、例えば、連結手段31Aと24とによりそれぞれ連結されていて、同時に波長テーブルの大きさを変更せずに上記の信号／騒音率を改良する (直線(１次)、２次等の)インタポレータ31であって、インタポレーションの計算は位相集積器20からの小数部分に基づき、インタポレータ31は手段23と平行に取り付けられており、連結手段37A、37Bと37Cとによりそれぞれ手段23、31および26とに連結されている選択手段37と組み合わせられていて、
− 例えば、連結手段33により上記の位相集積器20に連結されていて、シヌソイド波形の低周波数制限を、同時に発生器３の２進解像度を変えることなく減少させるため波長テーブルを列挙する幾つかのモードを許容する列挙手段32と、
− 例えば、連結手段35により上記の減衰器26に連結されており、内側(ディジタル変調)か、あるいは外側の基準電圧を取得することにより振幅変調源のスイッチを入れることができるスイッチ手段34と、
− (例えば、連結手段36Aにより連結されている)上記の加算手段28の下流に取り付けられており、起こり得る符号ビット・エラーにより上記の出力信号がジャンプするのを阻止するディジタル騒音制限を可能にする騒音制限手段36とを備える。

１…シミュレーション・システム、２…シミュレーション・アセンブリ、３…発生器、４…ディジタル−アナログ変換器、６…計算手段、９…同期手段、12…発生手段、20…位相集積器、21…位相シフタ、23…メモリ、26…減衰器、28…加算手段、30…同期手段、31…インタポレータ、32…列挙手段、34…スイッチ手段、36…騒音制限手段。

Claims

ディジタル化された物理的パラメータを電気信号に変換するようになされたセンサの操作をシミュレートするためのシミュレーション・システム(１)であって、並列に取り付けられている複数個のシミュレーション・アセンブリ(２)からなり、このシミュレーション・アセンブリ(２)は
− 少なくとも周波数、振幅、位相および振幅オフセット量のパラメータを考慮するディジタル信号を、直接ディジタル周波数合成により発生できる発生器(３)と、
− 上記の発生器(３)により生じたディジタル信号をアナログ信号に変換させるディジタルーアナログ変換器(４)と、
− 計算手段(６)であって、
・上記の変換器(４)から受け取ったアナログ信号を変調して上記のセンサの操作をシミュレートすることができる電気信号を作成し、
・こうして形成された電気信号を伝達するもの、
とからなり、
シミュレーション・アセンブリ(２)の上記の発生器(３)が
− 信号の周波数変調を生じさせる位相集積器(20)と、
− 位相集積器(20)から受け取った信号の位相変調を生じさせる位相シフタ(21)と、
− 合成された信号の２進記載を含み、この信号の位相−振幅変換を生じる波長テーブル(表)を含むメモリ(23)と、
− 上記のメモリ(23)から受け取った信号の振幅変調を生じさせる減衰器(26)と、
− 振幅オフセット量を上記の減衰器(26)から受け取った信号に加えて、この結果生じる信号を伝達する加算手段(28)とで構成してなり、
更に、変調を生じさせ得るキャリア(電荷担体)を発生でき、同期手段(９)と共に上記のシミュレーション・システム(１)の全ての計算手段(６)に連結されている単一の発生手段(12)を備えることを特徴とするシミュレーション・システム。
上記の発生器(３)をその他の発生器(３)と平行に並べさせる同期手段(30)を上記発生器(３)が更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション・システム。
上記の発生器(３)が更にこの発生器(３)からの出力信号の信号／騒音率の改良をするインタポレータ(31)を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレーション・システム。
上記の発生器(３)が更にシヌソイド信号の低周波数制限を、同時に設計パラメータを変更することなく減少させる列挙手段(32)を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシミュレーション・システム。
上記の発生器(３)が更に振幅変調源のスイッチを入れることのできるスイッチ手段(34)を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシミュレーション・システム。
上記の発生器(３)が更にこの発生器(３)からの出力信号に対するディジタル騒音制限を可能にする騒音制限手段(36)を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシミュレーション・システム。