KR960702399A - 구조형상 제어장치 및 제어방법(apparatus and method for controlling the shape of structures) - Google Patents

구조형상 제어장치 및 제어방법(apparatus and method for controlling the shape of structures)

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KR960702399A
KR960702399A KR1019950704907A KR19950704907A KR960702399A KR 960702399 A KR960702399 A KR 960702399A KR 1019950704907 A KR1019950704907 A KR 1019950704907A KR 19950704907 A KR19950704907 A KR 19950704907A KR 960702399 A KR960702399 A KR 960702399A
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KR
South Korea
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actuator
matrix
shape
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control
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Application number
KR1019950704907A
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English (en)
Inventor
프레드 오스틴
마이클 제이. 로씨
가레쓰 제이. 노울레스
Original Assignee
제임스, 씨. 존슨
그루만 에어로스페이스 코포레이션
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Filing date
Publication date
Application filed by 제임스, 씨. 존슨, 그루만 에어로스페이스 코포레이션 filed Critical 제임스, 씨. 존슨
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/44—Varying camber
    • B64C3/48—Varying camber by relatively-movable parts of wing structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

본 발명의 구조형상 제어장치 및 제어방법은 하나 또는 다수의 표면(8,9) 및 내부 액추에이터(11)로 구조(6)의 형상을 제어한다. 다수의 병진 액추에이터(11)는 늘어나거나 줄어들 수 있다. 구조(6)는 지정된 표면 편향을 달성하는데 필요한 액추에이터 스트로크 또는 하중을 계산함으로써 제어되는 임의의 수의 제어가능한 표면(8,9)을 구비할 수 있다. 이러한 제어를 달성하는 방법에는 두가지가 있다. 액추에이터 스트로크 제어방법에 있어서는, 폐쇄 루프 제어를 위한 표면 편향 또는 편향 오차가 액추에이터를 구비하고 있지 않는 구조의 특성의함수인 스트로크 제어 이득 매트릭스로 곱해진다. 엑추에이터 하중 제어방법에 있어서는, 폐쇄 루프 제어를 위한 표면 편향 및 편향 오차가 액추에이터를 구비하고 있지 않은 구조의 특성의 함수인 하중 제어 이득 매트릭스로 곱해진다. 이들 방법에 있어서, 액추에이터 하중 또는 표면 형상 오차를 최소화하는 것이 바람직한지의 여부에 따라 여러 가지 다른 제어 이득 매트릭스가 개발될 수 있다.

Description

구조형상 제어장치 및 제어방법(APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SHAPE OF STRUCTURES)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 두 개의 표면을 갖춘 구조의 개념도.
제2도는 한 개의 표면을 갖춘 구조의 개념도.
제4도는 날개 리브의 실험적인 모델에 대한 본 발명의 장치의 적응가능한 형구의 일실시예의 개략도.
제5도는 제4도의 형구의 일부 확대 사시도.

Claims (68)

  1. 적어도 하나의 표면을 구비한 구조의 형상을 제어하는 장치로서, 상기 장치가 길이를 변경시킬 수 있고, 상기 구조의 표면에 부착되며, 상기 표면과 함께 구조를 형성하는 다수의 병진 액추에이터와, 편향을 감지하는 다수의 감지수단과, 상기 감지수단에 전기적으로 연결되어 감지된 정보를 처리하고 액추에이터 명령을 계산하는 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 표면의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 상기 액추에이터의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은, 응력 매트릭스로 소정의 표면편향을 곱하고 편향 명령을 내리기 전에 예상되는 응력을 허용될 수 있는 응력과 비교함으로써, 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은, 응력비 매트릭스로 표면 편향을 곱하고 편향 명령을 내리기 전에 허용될 수 있는 응력에 대한 응력비를 검사함으로써, 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구조는 적용가능한 날개의 형상으로 제어되고, 상기 제어수단은 명령된 형상을 처리하는 컴퓨터로 구성되며, 상기 감지수단은 상기 컴퓨터에 전기적으로 연결되고, 상기 컴퓨터는 액추에이터 명령을 계산하고 상기 계산에서 나온 명령을 각각의 상기 병진 액추에이터에 전송하여 소정의 구조형상을 얻는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구조는 적용가능한 날개의 형상으로 제어되고, 상기 감지수단은 드래그를 직접 감지하며, 상기 제어수단은 기본적인 형상 변화로 인해 측정된 드래그 변화를 처리하고 최소 드래그로 최척의 날개 형상을 계산하며 액추에이터 명령을 계산하여 기본날개 형상 및 최적의 날개 형상을 얻는 컴퓨터로 구성되며, 상기 컴퓨터는 명령을 상기 병진 액추에이터로 전송하여 소정의 형상을 얻는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은 표면 편향 오차를 곱함으로써 액추에이터 스트로크 오차를 획득하는 이득 매트릭스로서 액추에이터 스트로크 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은 표면 편향 오차를 곱함으로써 액추에이터 하중 오차를 획득하는 이득 매트릭스로서 액추에이터 하중 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은, 응력 매트릭스로 표면 편향을 곱하여 응력을 계산하고 응력을 허용될수 있는 응력과 연속적으로 비교함으로써, 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은, 응력 매트릭스 비로 표면 편향을 급하고 허용될 수 있는 응력에 대한 응력의 비를 연속적으로 관측함으로써, 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  12. 제3항에 있어서, 상기 제어수단은 소정의 표면 편향을 곱함으로써 소정의 액추에이터 스트로크를 획득하는 이득 매트릭스로서 액추에이터 스트로크 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  13. 제3항에 있어서, 상기 제어수단은 소정의 표면 편향을 곱함으로써 소정의 액추에이터 하중을 획득하는 하중 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  14. 제6항에 있어서, 상기 스트로크 매트리스는 Hf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음의 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
    여기서,+는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, Kl1, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
  15. 제8항에 있어서, 드래그 도함수는, 기본적인 형상 변경의 진폭으로 측정된 드래그 변화를 분할함으로써 형성되고, 경사도에 기초하는 최적화 방법은 최적의 날개 형상을 탈성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  16. 제14항에 있어서, 제어 명령은 Hf를 재용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  17. 제8항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스 Hf는 액추에이터 하중오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며, 여기서 이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  18. 제8항에 있어서, 제어 명령은 H를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  19. 제8항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 표면 편향 오차를 최소화 하며, Vf인 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  20. 제9항에 있어서, 제어 명령은 Vf를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  21. 제9항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 V이고, 액추에이터 하중오차 및 액층이터 하중을 각각 최소화하며,이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  22. 제9항에 있어서, 제어 명령은 V를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  23. 상호 간격을 두고 배치된 제1 및 제2표면을 갖춘 적응가능한 날개용 구조형상 제어장치로서, 상기 장치가 적응가능한 날개용 구조내에서 그 길이를 변경시킬 수 있고, 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2단부를 각각 구비하며, 제1단부는 상기 제1표면에 부착되고, 제2단부는 상기 제2표면에 부착되며, 상기 표면과 함께 구조를 형성하는 다수의 병진 액추에이터와, 편향을 감지하는 다수의 센서와, 상기 병진 액추에이터 신호를 전송하여 적용가능한 날개용 구조의 형상을 명령하여 제어를 수행하며, 명령된 형상을 처리하는 컴퓨터로 이루어진 제어수단으로 구성되며, 상기 센서는 상기 컴퓨터에 전기적으로 연결되고, 상기 컴퓨터는 액추에이터 명렁을 계산하고, 상기 계산에서 나온 신호를 상기 병진 액추에이터 각각에 전송하고 병진 액추에이터에 명령을 내림으로써 소정의 날개 형상을 얻는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 센서는 상기 표면의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 센서는 상기 액추에이터의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제어수단은 표면 편향 오차를 급하여 액추에이터 스트로크 오차를 얻는 이득 매트릭스로서 액추에이터 스트로크 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제어수단은 소정의 표면 편향을 곱하여 소정의 액추에어터 스트로크를 얻는 이득 매트릭스로서 액추에이터 스트로크 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  28. 제25항에 있어서, 상기 제어수단은 소정의 표면 편향을 곱하여 소정의 액추에이터 하중을 얻는 액추에이터 하중 매트릭스를 채용하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  29. 제26항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 Hf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조 형상 제어장치.
    여기서,는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, K11, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
  30. 제29항에 있어서, 제어 명령은 Hf를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스 Hf는 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하여, 여기서이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  32. 제29항에 있어서, 제어 명령은 H를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  33. 제28항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 Vf이고 편향 오차를 최소화하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  34. 제28항에 있어서, 제어 명령은 Vf를 채용함으로서 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  35. 제28항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 V이고, 액추어에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며, 이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  36. 제28항에 있어서, 제어 명령은 V를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  37. 적어도 하나의 표면을 갖춘 구조의 형상을 제어하는 방법으로, 상기 방법이 길이를 변경할 수 있는 다수의 병진 액추에이터를 상기 구조의 표면에 부착하여 구조를 형성하고, 편향을 감지하고, 표면 형상을 처리하고, 필요한 액추에이터 명령을 계산하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 감지단계에서 상기 표면의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 감지단계에서 상기 구조의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  40. 제37항에 있어서, 상기 감지단계에서 상기 액추에이터의 편향을 감지하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  41. 제37항에 있어서, 응력 매트릭스를 개발하고, 명령이 내려지기 전에 소정의 표면 편향으로 응력 매트릭스를 급하고 응력을 허용될 수 있는 응력과 비교함으로써 응력을 예상하여 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  42. 제37항에 있어서, 응력비 매트릭스를 개발하고, 명령이 내려지기 전에 소정의 표면 편향으로 응력비 매트릭스를 곱함으로써 응력을 예상하여 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  43. 제37항에 있어서, 표면 편향을 곱하여 응력을 계산하고 응력을 허용될 수 있는 응력과 비교함으로써 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 응력 매트릭스 개발 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  44. 제37항에 있어서, 표면 편향을 곱하여 응력비를 계산하고 허용될 수 있는 응력에 대한 응력의 비를 연속적으로 관측함으로써 상기 구조가 과응력 상태에 놓이지 않도록 하는 응력비 매트랙스 개발 단케를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  45. 제38항에 있어서, 표면 편향 오차를 처리하여 액추에이터 스트로크 오차 및 액추에이터 오차를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  46. 제38항에 있어서, 표면 편향 오차를 처리하고 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  47. 제38항에 있어서, 표면 편향 오차를 곱해서 액추에이터 스트로크 오차를 얻는 액추에이터 스트로크 매트릭스를 개발하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  48. 제38항에 있어서, 소정의 표면 편향 오차를 곱하여 소정의 액추에이터 하중 오차를 얻는 액추에이터 하중 매트릭스를 채용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  49. 제40항에 있어서, 소정의 표면 편향을 곱하여 소정의 액추에이터 스트로크를 얻는 이득 매트릭스로서 액추에이터 스트로크 매트릭스를 채용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  50. 제40항에 있어서, 소정의 표면 편향을 곱하여 소정의 액추에이터 하중을 얻는 액추에이터 하증 매트릭스를 채용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  51. 제47항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 Hf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음의 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조 형상 제어방법.
    여기서,는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, K11, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
  52. 제51항에 있어서, 제어 명령은 Hf를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  53. 제51항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 V이고, 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며,이고, 식내의 항은 한정된 것과 같온 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  54. 제51항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 표면 편향 오차를 최소화하며, 한정된 바와 같은 Vf인 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  55. 제51항에 있어서, 제어 명령은 한정된 바와 같은 Vf를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  56. 제51항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 V로 표시되고, 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며, 여기서 이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  57. 제49항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 H로 표시되고, 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며, 여기서, 이고, 식내의 항은 제18항 2B에서 한정된 것인 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  58. 제53항에 있어서, 제어 명령은 한정된 H를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  59. 제53항에 있어서, 제어 명령은 한정된 V를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어방법.
  60. 제12항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 Vf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음의 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
    여기서,는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, K11, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
  61. 제12항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스 Hf는 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며, 여기서이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  62. 제12항에 있어서, 제어 명렁은 H를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  63. 제13항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 표면 편향을 최소화하며, V1인 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  64. 제13항에 있어서, 제어 명령은 Vf를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  65. 제13항에 있어서, 상기 하중 매트릭스는 V이고, 액추에이터 하중 오차 및 액추에이터 하중을 각각 최소화하며,이고, 식내의 항은 한정된 것과 같은 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  66. 제13항에 있어서, 제어 명령은 V를 채용함으로써 생성되는 것과 동일한 것을 특징으로 하는 구조형상 제어장치.
  67. 제27항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 Hf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음의 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조 형상 제어장치.
    여기서,+는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, K11, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
  68. 제12항에 있어서, 상기 스트로크 매트릭스는 Hf이고, 표면 편향 오차를 최소화하며, 다음의 식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 구조 형상 제어방법.
    여기서,+는 무어-펜로즈 의사 역함수이고, K11, K12, K22, T1및 T2는 K 및 T의분할, 여기서, K=및 T=여기서 K는 형상제어에 편리한 좌표 시스템에서 액추에이터가 없는 구조의 강성 매트릭스, T는 액추에이터 좌표내의 하중을 형상제어에 편리한 좌표 시스템으로 변형한 매트릭스, K 및 T의 분할 1 및 2는 소정의 형상을 지정하는데 사용되는 좌표 1 및 나머지 좌표인 좌표 2에 따른다.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019950704907A 1993-05-06 1994-05-05 구조형상 제어장치 및 제어방법(apparatus and method for controlling the shape of structures) KR960702399A (ko)

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