TW202417324A - 用於觸覺提示設備的電子單元 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於用於運輸工具之觸覺提示設備的電子單元(EU)。觸覺提示設備增強運輸工具之操作員的觸感。EU包括第一通道。第一通道構造成監測通信,以確定第一通道的控制模式。控制模式包括退行主動模式(Reversionary Active Mode),退行主動模式向運輸工具的操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及主動模式(Active Mode),其中主動模式向運輸工具的操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
Description
本發明係有關於為操作員持續地提供增強觸感,具體但不排它地,係有關於一種用於運輸工具的觸覺提示設備之電子單元、一種觸覺提示設備系統、一種運輸工具以及一種用於提供增強觸感的方法。
許多飛行器在操縱器與飛行操縱面之間具有機械聯動裝置(例如,桿、電纜、傳動裝置、雙臂曲柄)。在任何尺寸或性能的飛行器中,操縱器所需的控制力可能會變得大於駕駛員可以輕鬆施加的控制力。因此,這樣的飛行器具有伺服輔助,通常是液壓頂桿或馬達。這樣的伺服輔助之包含剝奪駕駛員對控制的大部分「觸感」,因此必須藉由諸如彈簧及阻尼器的機械裝置來提供觸感的錯覺,這些機械裝置阻止操縱器移離其中心「移交(hand off)」位置。可以在這樣的飛行器上進行加裝一種系統,以為操作員提供增強觸感,而無需改變飛行器的整個控制系統或僅依賴機械裝置。這種系統與連接至飛行器的控制元件及飛行器的控制手段的機械聯動裝置並行安裝。這種系統依賴從飛行器的飛行控制電腦(FCC)接收的一系列命令訊息來提供增強觸感。如果所有FCC通信出現故障,這種系統停止提供增強觸感並脫離機械聯動裝置,而進入被動模式。
本發明由所附申請專利範圍的特徵來界定。
依據本發明的一個態樣,提供一種用於運輸工具的觸覺提示設備系統的電子單元(EU)。該觸覺提示設備增強該運輸工具的一位操作員的觸感。該EU包括:一第一通道。該第一通道構造成監測通信,以確定該第一通道的一控制模式。該控制模式包括一退行主動模式(Reversionary Active Mode),該退行主動模式向該運輸工具的該操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及一主動模式(Active Mode),其中該主動模式向該運輸工具的該操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
以此方式,該運輸工具一直向該操作員提供某種程度的增強觸感。關於該退行主動模式,控制觸感保持與該模式(亦即,主動模式)相對相似。在該退行主動模式下,該運輸工具可以返回進行維修,並且如果接收到的該信號訊息不再有故障,則在操作期間恢復該主動模式。在該主動模式下,藉由為該操作員即時提供觸感調整來提供正常操作模式。如果在該運輸工具的操作(例如,飛行)期間該運輸工具管理系統發生故障並從其故障中恢復,則該EU允許該運輸工具管理系統提供控制信號,以恢復該操作員之觸感的最佳化增強。
較佳地,該第一通道構造成藉由以下方式監測通信:接收一信號訊息,該信號訊息包含一運輸工具控制命令;以及監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。如果偵測到該信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
較佳地,在出現下列中至少一者時偵測到該信號訊息中的故障:間歇性地接收該信號訊息;沒有接收該信號訊息;沒有以一預期速率接收該信號訊息;接收已損壞的該信號訊息;以及接收不具有預期完整性的該信號訊息。
如果該運輸工具管理系統出現問題且這樣的系統不再能夠傳送控制信號,則該EU確保操作員仍然可接收對於該運輸工具的控制之增強觸感。如果該信號訊息的完整性不符合完整性標準,則該EU不使用該信號訊息。以此方式,安全關鍵系統可以持續地維持系統的完整性。如果該運輸工具管理系統沒有傳送滿意的訊息,則該觸覺提示設備系統進入該退行主動模式,以持續地提供增強觸感。
較佳地,該信號訊息係源自一運輸工具管理系統。
較佳地,該第一通道進一步構造成監測通信,以確定另一個信號訊息的可用性,其中如果該另一個信號訊息係不可用的,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
較佳地,該第一通道進一步構造成監測通信,以確定另一個信號訊息的可用性,其中如果該另一個信號訊息係可用的,則該第一通道進一步構造成:接收該另一個信號訊息;以及監測該另一個信號訊息,以偵測該另一個信號訊息中的故障。如果偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式;以及如果沒有偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該主動模式。
較佳地,該另一個信號訊息係源自一第二運輸工具管理系統。
以此方式,該觸覺提示設備系統確保如果一運輸工具管理系統發生故障,則該觸覺提示設備系統從該運輸工具上的另一個運輸工具管理系統獲取必要的控制信號。這確保該運輸工具上有安全措施,以致於降低運輸工具控制完全失效的可能性,同時持續地提供增強觸感。
較佳地,該第一通道構造成確定另一個通道的一第二控制模式。如果該另一個通道的該第二控制模式係該主動模式,則交出控制權,以維持用於該運輸工具的該主動模式;以及如果該另一個通道的該第二控制模式係該退行主動模式,則啟動該退行主動模式。
較佳地,該另一個通道構造成監測通信,以藉由以下方式確定該另一個通道的該第二控制模式:接收該信號訊息;以及監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。
較佳地,該第一通道與該另一個通道係隔離的。
以此方式,該觸覺提示設備系統確保提供超過一個的通道。該第一通道的功能可以由所設置的其它通道來提供,從而降低運輸工具控制完全失效的可能性,同時持續地提供增強觸感。
較佳地,該控制特性包括該運輸工具的每個控制軸之一預設設定。
以此方式,持續地向該操作員提供一定程度的增強觸感。
較佳地,該控制特性儲存在該EU中。
以此方式,儘管該運輸工具管理系統出現故障,該觸覺提示設備系統仍可確保該操作員獲得持續的增強觸感。這確保該運輸工具及該操作員的安全。
較佳地,該運輸工具包括一飛機或一直升機。
較佳地,該UE在該運輸工具的一控制面板上提供一警告,以通知偵測到該運輸工具管理系統的故障。
以此方式,該操作員察覺到該運輸工具的系統中之任何故障。該操作員能夠預期為該操作員提供之支持類型及增強觸感。
依據本發明的一個態樣,提供一種用於運輸工具之觸覺提示設備的電子單元(EU)之電腦實施方法。該方法包括監測通信,以確定一第一通道的一控制模式。該控制模式包括一退行主動模式,該退行主動模式向該運輸工具的操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及一主動模式,其中該主動模式向該運輸工具的操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
較佳地,該監測通信進一步包括接收一信號訊息,該信號訊息包含一運輸工具控制命令;以及監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。如果偵測到該信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
較佳地,在出現下列中至少一者時偵測到該信號訊息中的故障:間歇性地接收該信號訊息;沒有接收該信號訊息;沒有以一預期速率接收該信號訊息;接收已損壞的該信號訊息;以及接收不具有預期完整性的該信號訊息。
較佳地,該監測通信進一步包括確定另一個信號訊息的可用性。如果該另一個信號訊息係可用的,則接收該另一個信號訊息及監測該另一個信號訊息以偵測該另一個信號訊息中的故障,其中如果偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式;以及如果沒有偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該主動模式。
較佳地,該方法包括確定另一個通道的一第二控制模式,以及如果該另一通道的該第二控制模式為該主動模式,則交出控制權,以維持用於該運輸工具的該主動模式;以及如果該另一個通道的該第二控制模式為該退行主動模式,則啟動該退行主動模式。
較佳地,監測通信以確定該另一個通道的該第二控制模式包括接收該信號訊息;以及監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。
較佳地,該第一通道與該另一個通道係隔離的。
較佳地,該控制特性包括該運輸工具的每個控制軸之一預設設定。較佳地,該控制特性儲存在該EU中。
較佳地,該方法包括在該運輸工具的一控制面板上提供一警告,以通知該運輸工具管理系統的故障。
依據本發明的一個態樣,提供一種觸覺提示設備系統,包括如前段記述之至少一個電子單元(EU);一個以上的致動器,其構造成控制施加在一運輸工具的一控制器的軸上之力;以及一個以上的感測器,其用於偵測施加至該控制器的力。該EU構造成根據來自該一個以上的感測器之感測資料來控制該致動器,以在操作員具有增強觸感的情況下進行該運輸工具的持續操作。
依據本發明的一個態樣中,提供一種運輸工具,包括如前段記述之一個以上的電子單元(EU)及/或如前段記述之觸覺提示設備系統。
本發明係有關於一種用於運輸工具的觸覺提示設備。觸覺提示是在運輸工具操作員的控制器中產生人工「觸感」,否則由於控制器與運輸工具管理系統或其操作的其它受控元件之間存在動力輔助,這種人工觸感將不存在或減少。例如,人工觸感用於:無輔助飛行控制系統,其中飛行操縱面上的空氣動力載荷本身不會對駕駛員產生足夠的觸覺反饋(例如,在極輕型直升機及固定翼飛行器中);以及可能需要觸覺反饋的飛行器機械控制(例如,直升機中的扭轉握把引擎油門控制)。用於為這種成熟飛行器的駕駛員提供這種機械裝置的替代方案之觸覺提示設備的使用可以被升級而無需花費對飛行器加裝完全電傳飛控系統的費用。
本發明為操作員提供持續的增強觸感,使得如果所有運輸工具管理系統都出現故障,運輸工具不會完全失去增強觸感(例如,藉由進入被動模式)。甚至沒有來自運輸工具管理系統的任何命令,操作員亦能持續獲得增強的觸感。被動模式意指觸覺提示設備的脫離,使得增強觸感不被施加至控制器。如果觸覺提示設備在其本身與運輸工具的操縱面之間包括離合器,則脫離可包括使離合器脫離。
本記述使用一種飛行器系統來說明本發明的一個實例,但是可以將本發明應用在任何類型的運輸工具上,例如但不限於具有安全關鍵運輸工具管理系統的飛行器、海船。在所記述的實例中,運輸工具意指飛行器,運輸工具管理系統意指飛行控制電腦(FCC)。在下面的詳細記述中,參考構成其一部分且透過具體配置或實例的說明來表示的附圖。現在參考附圖,其中在數個圖中相似的元件符號表示相似的元件。當記述元件的共同特徵時,即使末尾用字母表示,也使用數字。例如,在記述中將電子單元1A及1B統稱為電子單元1。
圖1說明觸覺提示設備的一個實例。圖1說明連接至飛行器的控制器之觸覺提示設備。觸覺提示設備包括至少一個電子單元(EU)1、一個以上的感測器3、8以及一個以上的致動器5。一個以上的致動器5構造成控制被施加在運輸工具(亦即,飛行器)的控制器110、120之軸上的力。一個以上的感測器3、8包括力感測器3及位置感測器8。力感測器構造成偵測被施加至控制器110、120的力。位置感測器8構造成偵測控制器110、120相對於每個軸的位置。與力感測器3相比,位置感測器8位於運輸工具的控制機構之上游。力感測器3緊鄰其各自的致動器5。一個以上的感測器3、8偵測要施加的力及正在施加的力以及位置需求。觸覺提示設備進行致動來回應偵測到的力及控制器的機構之位置。EU 1構造成控制致動器5,以便持續操作運輸工具,同時為操作員提供增強觸感。飛行器的機械聯動裝置直接連接至飛行器空氣動力操縱面(在機械飛行器控制系統的情況下)或經由電傳飛控系統連接至飛行器空氣動力操縱面。機械聯動裝置包括控制器。
圖1說明飛行器上使用之兩種不同類型的控制器:集體/推力控制器110及週期控制器120。這些控制器連接至飛行器的機械控制元件112、122。
集體/推力控制器110經由觸覺提示設備的EU 1A與運輸工具管理系統(亦即,飛行控制電腦(FCC))100A、100B通信。集體/推力控制器110連接至操縱面。操縱面與力感測器3A及位置感測器8A連接。力感測器3A放置在操縱面與EU 1A的致動器5A之間。感測器3A測量在各種控制軸上施加至集體/推力控制器110並由集體/推力控制器110接收的力。位置感測器8A偵測機械控制元件的位置。EU 1A適用於飛行器的集體控制。EU 1A構造成與第一FCC 100A及第二FCC 100B通信,並且將指示集體控制(例如,推力)的信號傳送至致動器3A。FCC 100A及100B使用數位匯流排與EU 1A進行通信。致動器3A藉由例如但不限於提供觸覺提示、消除摩擦、產生阻力來提供增強的觸感。
週期控制器120經由觸覺提示設備的EU 1B與運輸工具管理系統(亦即,飛行控制電腦(FCC))100A、100B通信。週期控制器120連接操縱面122。操縱面122與力感測器3B及位置感測器8B連接。力感測器3B放置在操縱面122與EU 1B的致動器5B之間。每個力感測器3B測量在各種控制軸上施加至週期控制器120且由週期控制器120接收的力。位置感測器8B偵測機械控制元件的位置。EU 1B適用於飛行器的週期控制。EU 1B構造成與第一FCC 100A及第二FCC 100B通信,並且將包括俯仰力及翻滾力控制的信號傳送至致動器3B。FCC 100A及100B使用數位匯流排與EU 1B進行通信。致動器3B藉由例如但不限於提供觸覺提示、消除摩擦、產生阻力來提供增強的觸感。每個FCC可由28V DC供電。LinkEdge
TM係構造成與飛行控制系統通信且為操作員提供擴強觸感的系統之實例。
圖2說明包括依據本發明的觸覺提示設備之飛行器的實例系統。該圖顯示不同系統及其組件之間的通信鏈路。圖2係帶有一個額外FCC之圖1中記述的系統中發生之資料通信的實例。FCC 200A-C的每一者與系統的各個通道207A-D通信。系統包括兩個EU。每個EU包含兩個通道。每個通道207A-D具有一對功能(命令及監測)。致動器205A-D將系統之觸覺提示設備的EU與飛行器的機械控制部件耦接。EU的工作根據圖3至圖5來進行記述。在圖2中,
意指力轉換器,
意指馬達位置解算器,
意指雙繞三相馬達,以及
意指溫度轉換器。FCC 200A-C經由數位介面彼此通信。
圖3說明依據本發明之用於運輸工具的觸覺提示設備的EU之實例。圖3顯示構造成與單個運輸工具管理系統300通信的EU。EU 301構造成為操作員提供持續的增強觸感。觸覺提示設備構造成為運輸工具(亦即,飛行器)的操作員(亦即,駕駛員)增強觸感。觸覺提示設備構造成向操作員提供持續的增強觸感。EU 301A包括第一通道307A。EU的通道亦稱為計算元件。計算元件構造成提供命令功能、監測功能、接收功能及傳送功能。EU 301的通道307之目的是根據由各自的力感測器3感測到的控制器力及/或由位置感測器8感測到的位置資訊來產生命令至其致動器5。第一通道307A構造成監測運輸工具之系統的通信,以便確定第一通道的控制模式。運輸工具的系統包括運輸工具管理系統(例如,FCCs)。控制模式包括退行主動模式(Reversionary Active Mode),退行主動模式向運輸工具的操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及主動模式(Active Mode),其中主動模式向運輸工具的操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。第一通道307A構造成接收信號訊息。信號訊息是來自運輸工具管理系統300。運輸工具管理系統300是安全關鍵系統。信號訊息包含運輸工具控制命令。運輸工具控制命令包含關於例如週期俯仰、週期翻動、集體/推力、偏擺的控制之資訊。第一通道307A構造成監測信號訊息。第一通道307A進行監測,以偵測是否存在與信號訊息相關的故障。
如果第一通道307A沒有偵測到信號訊息中的故障,則第一通道307A開始提供主動模式。如果第一通道307A已經處於主動模式,則第一通道307A將其控制模式維持為主動模式。第一通道307A維持控制,並且EU 301A構造成透過第一通道307A操作致動器5並繼續主動模式。如果第一通道307A處於退行主動模式,則第一通道307A將其控制模式設定為主動模式。當沒有其它通道將其控制模式設定為主動模式且交出其控制時,第一通道307A僅控制觸覺提示設備。主動模式係正常操作模式,其中觸覺提示設備為操作員提供完整、動態的增強觸感。例如,駕駛員透過觸覺提示設備利用來自FCC信號的觸覺反饋來控制飛行器。觸覺提示設備構造成提供觸覺提示、消除摩擦並改進可能由飛行器的限制引起之控制器的移動。如果運輸工具管理系統300不停止在預期速率下以持續方式傳送信號訊息,則可以維持主動模式。預期速率取決於運輸工具的類型及其架構。操作員接收到之關於控制的軸1至軸4的觸覺被增強,因此操作員可以以高效且有效的方式來控制控制器。在一個實例中,軸1可能與集體/推力軸有關。軸2可能是備用的。軸3可能與俯仰(縱向)有關。軸4可能與翻滾(橫向)有關。
如果偵測到信號訊息的故障,則第一通道307A將其控制模式設定為退行主動模式。退行主動模式向運輸工具的操作員提供有限增強觸覺能力的控制特性。退行主動模式不同於主動模式之處在於:它沒有提供動態調整,並且沒有根據操作員的即時控制進行反饋。由退行主動模式提供的控制特性包括運輸工具的每個控制軸之預設設定。
控制特性包含與運輸工具慣性、阻尼控制、梯度控制等相關的資訊。預設設定儲存在EU 301中。預設設定取決於運輸工具的類型。例如,噴射機及直升機具有不同的預設設定。替代地或附加地,預設設定取決於控制器的類型。例如,週期控制器120及集體/推力控制器110具有不同的預設設定。
當運輸工具管理系統300發生故障或損壞時,可能會發生故障。EU 301藉由監測來自運輸工具管理系統300的傳輸來偵測故障。
第一通道307A構造成當間歇性地接收信號訊息時,偵測到信號訊息中的故障。第一通道307A構造成當沒有以預期速率接收到信號訊息時,偵測到信號訊息中的故障。第一通道307A構造成當未接收信號訊息時,偵測到信號訊息中的故障。通常,信號訊息從運輸工具管理系統300持續地被傳送。在運輸工具管理系統300間歇地或以非預期速率傳送信號訊息或者完全停止的情況下,運輸工具管理系統300存在一些問題。
第一通道307A構造成如果接收到的信號訊息被損壞,則偵測到信號訊息的故障。第一通道307A構造成對信號訊息進行完整性檢查。在EU 301的各個通道307A-D中執行完整性檢查。第一通道307A構造成當接收到的信號訊息不具有預期完整性時,偵測到信號訊息的故障。第一通道307A傳輸高完整性信號訊息,以提供增強觸感,因為為了操作員及運輸工具的安全,控制命令需要具有高完整性資料。
為了安全的目的,不使用損害的資料完整性及來自損害的運輸工具管理系統100之資料。EU 301確保維持運輸工具的完整性及安全性,同時為操作員提供持續的增強觸感。
此外,第一通道307A構造成監測通信以確定另一個信號訊息的可用性。第一通道307A構造成確定另一個信號訊息的可用性。如果偵測到信號訊息的故障且另一個信號訊息係不可用的,則第一通道307A將其控制模式設定為退行主動模式。如果偵測到信號訊息的故障且另一個信號訊息係可用的,則第一通道307A像對信號訊息執行一樣重複監測另一個信號訊息的步驟。以此方式,如果第一通道307A接收到的所有信號訊息均出現故障,則第一通道307A將其控制模式設定為退行主動模式。確定另一個信號訊息的可用性可以包括接收另一個信號訊息及/或接收指示另一個信號訊息的可用性之信號。第一通道307A可以構造成在確定另一個信號訊息的可用性之後接收另一個信號訊息。在第一運輸工具管理系統300從故障中恢復之後另一個信號訊息可以源自運輸工具管理系統300。或者,另一個信號訊息係源自第二運輸工具管理系統400B(顯示在圖4中)。
此外或替代地,第一通道307A構造成確定另一個通道307C的第二控制模式。如果另一個通道307C的第二控制模式係主動模式,則第一通道307A交出控制權。以此方式,觸覺提示設備維持運輸工具的主動模式。如果另一個通道307C的第二控制模式為退行主動模式,則第一通道307A啟動退行主動模式。
附加地或替代地,另一通道307C構造成監測通信,以便藉由接收信號訊息來確定另一通道307C的第二控制模式;以及監測信號訊息,以便偵測信號訊息中的故障。信號訊息係源自運輸工具管理系統300。第一通道307A與另一個通道307C係隔離的。第一通道307A與另一個通道307C共同位於單個EU中或者分佈在觸覺提示設備的不同EU中。無論通道的位置如何,第一通道307A與另一個通道307C係隔離的且彼此獨立的。以此方式,維持通道的完整性,以確保運輸工具上之觸覺提示設備系統的安全性及穩健性。
第一通道307A及另一個通道307C構造成提供相同的功能。另一個通道307C構造成執行在此記述之第一通道307A的所有操作。在這個實例中,如果第一通道307A將其控制模式設定為退行主動模式且另一個通道307C維持在主動模式中,則第一通道307A交出其控制權。另一個通道307C取得控制並將觸覺提示設備的控制模式維持為主動模式。
EU 301B具有與EU 301A相同的功能。上面記述亦適用於EU 301B。替代地或附加地,通道307B、307D中的每一者構造成從運輸工具管理系統300接收信號訊息並監測信號訊息。通道307A-D中之每一者構造成確定彼此的控制模式。如果存在一個具有主動模式的通道,則這個通道優先控制觸覺提示設備。以此方式,運輸工具就會保持在主動模式,除非運輸工具系統出現某種故障。
圖4說明依據本發明的EU之實例。圖4包括圖3中記述的所有特徵。此外,圖4包括一個附加的運輸工具管理系統400B。圖4顯示具有兩個EU 401A、401B的觸覺提示設備。兩個EU 401A、401B中的每一者包括第一通道407A、407B及另一個通道407C、407D。每個通道的功能係如圖3所記述的。在圖4中可以看到,兩個EU 401A、401B構造成彼此獨立地與運輸工具管理系統400A、400B中的每一者進行通信。這是為了確保運輸工具上之資料及系統的高度完整性,以減少系統故障的可能性。
第一通道407A如上所述構造成接收並監測來自運輸工具管理系統400A的信號訊息。第一通道407A構造成接收另一個信號訊息。另一個信號訊息係源自已經從故障中恢復的運輸工具管理系統400A。或者,另一個信號訊息係源自第二運輸工具管理系統400B。運輸工具可以具有複數個運輸工具管理系統。在這種情況下,觸覺提示設備的第一通道407A與複數個運輸工具管理系統400中的每一者通信。通信係持續的。
如果第一通道407A偵測到來自運輸工具管理系統400A的信號訊息中有故障,則第一通道407A在將其控制模式設定為退行主動模式之前為了有效的信號訊息自動地從另一個可用的運輸工具管理系統400B尋找第二信號訊息。
觸覺提示設備可以包括一個以上的EU。一個以上的EU中之每一者包括一個以上的通道。每個通道都具有內部監測功能,以偵測從運輸工具之一個以上的運輸工具管理系統接收之信號訊息中的故障。
圖5說明依據本發明的EUs之實例。圖5包括圖4的所有特徵。圖3及圖4的記述適用於圖5的相應組件。圖5額外地包括第三運輸工具管理系統500C。圖5所示的兩個EU 501A、501B構造成與第三運輸工具管理系統500C通信。兩個EU 501A、501B中的每一者構造成與運輸工具的三個運輸工具管理系統500A-C通信。兩個EU 501A、501B彼此獨立地與三個運輸工具管理系統中的每一個建立通信。EU 501A、501B中的每一者之功能如關於圖3及圖4所記述的。EU 501構造成監測來自三個管理系統中的每一者之信號訊息,使得如果任何管理系統出現故障,EU 501仍然可以從其它可用的管理系統中獲取必要的資料。如果所有運輸工具管理系統500A-C都發生故障,則EU 501將運輸工具的控制模式從主動模式改變為退行主動模式。EU 501在退行主動模式下操作。這確保操作員能夠持續得到支持並獲得增強觸感,但是無法進行即時動態調整。退行主動模式比進入被動模式具有優勢,因為操作員在控制運輸工具時持續獲得支持。儘管與運輸工具的運輸工具管理系統失去通信,在退行主動模式下,增強觸覺反饋不會完全喪失。
在圖3至圖5的實例中,EU包含具有四個處理器的兩個通道(即兩個雙工架構)。一個通道配對兩個處理器,以提供命令功能及監測功能。可以具有更多的通道,但是目前這種設計效率不高,因為組件的製造成本更高,並且增加計算複雜性,而對系統沒有顯著的益處。每個EU可以包含三個處理器。通道中的每個處理器可以使用不同的技術來製造,以避免常見的故障模式並滿足高完整性標準。這些技術涉及處理器的硬體、軟體及架構。
替代地或附加地,觸覺提示設備構造成與電傳飛控系統一起工作。飛行器的控制器可以配對:一個用於駕駛員,另一個用於副駕駛員。駕駛員控制器及副駕駛員控制器設計成彼此對應,使得控制器同步移動。在主動模式下,駕駛員控制器及副駕駛員控制器以相同的方式移動。如果飛行器進入被動模式,兩個控制器將解耦並彼此獨立運行。這會導致最初的衝突,危及飛行器的安全。藉由提供退行主動模式,可以防止駕駛員控制器與副駕駛員控制器的解耦,從而提供對飛行器的安全控制。本發明提供一種觸覺提示設備系統,除非觸覺提示設備系統完全失效,否則不會進入被動模式。
圖6說明依據本發明的一個實例方法600。方法包括監測通信以確定控制模式的步驟。控制模式包括退行主動模式,退行主動模式向運輸工具的操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及主動模式,其中主動模式向運輸工具的操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
監測通信的步驟包括,在步驟601,藉由觸覺提示設備的一個EU之第一通道接收信號訊息。這個信號訊息係源自運輸工具管理系統。在步驟603,監測接收到的信號訊息。監測接收到的信號訊息以進行故障偵測。第一通道偵測接收到的信號訊息是否包含任何故障。
在出現以下至少一種情況時偵測到信號訊息的故障:間歇性地接收信號訊息;未接收信號訊息;未以預期速率接收信號訊息;接收已損壞的信號訊息;以及接收不具有預期完整性的信號訊息。
如果信號訊息不包含任何故障,則在步驟604,第一通道維持主動模式。EU確保觸覺提示設置在主動模式下操作。
EU設定運輸工具的控制模式。控制模式包括主動模式及退行主動模式。在正常操作狀態期間,控制模式被設定為主動模式,以向使用者提供增強觸感。EU確保觸覺提示設備在可用的控制模式中之一下操作。
監測通信進一步包括確定另一個信號訊息的可用性。如果偵測到信號訊息的故障,則第一通道在步驟605檢查其它信號訊息。另一個信號訊息係源自運輸工具管理系統。附加地或替代地,另一個信號訊息係源自運輸工具的另一個運輸工具管理系統。
如果在一段預定時間內沒有從運輸工具管理系統接收信號訊息的情況下偵測到信號訊息的故障,則自動地使用從第二運輸工具管理系統接收的第二信號訊息。如果第一通道偵測到來自運輸工具管理系統的信號訊息之故障,則第一通道自動地從另一個可用的運輸工具管理系統尋找第二信號訊息。
在步驟607,如果第一通道接收另一個信號訊息,則第一通道監測另一個信號訊息以進行故障偵測。第一通道利用另一信號訊息重複步驟603–607。如果偵測到另一個信號訊息中有故障,則第一通道將控制模式設定為退行主動模式;如果沒有檢偵到另一個信號訊息中有故障,則第一通道將控制模式設定為主動模式。
在步驟605,如果沒有其它信號訊息,則第一通道將控制模式設定為退行主動模式(步驟606)。在步驟609,第一通道確定觸覺提示設備中之其它通道的控制模式。第一通道確定另一個通道的第二控制模式。如果另一個通道的第二控制模式為主動模式,則交出控制權以維持(613)運輸工具的主動模式。第一通道將其控制權交給被設置為提供主動模式的另一個通道。因此,EU在步驟613維持主動模式。另一個通道取得控制權,以確保持續操作而不必啟動退行主動模式。
另一個通道構造成以與第一通道相同的方式操作。另一個通道構造成進行監測以偵測信號訊息中的故障。如果另一個通道的第二控制模式為退行主動模式,則啟動退行主動模式。如果不存在被設置為提供主動模式的替代通道,則在步驟610啟動退行主動模式。第一通道保留控制權。
EU透過其中一個通道輸出控制信號。控制信號由耦接至EU 1的致動器5接收,使得致動器5操作運輸工具的控制器,以產生期望的阻力、去除不必要的阻力、為操作員提供觸覺提示。
如果在步驟610,EU啟動退行主動模式,則EU維持退行主動模式,直到EU接收沒有故障的信號訊息為止。沒有故障的信號訊息可以來自運輸工具的任何一個觸輸工具管理系統。以此方式,運輸工具維持在退行主動模式,直到重新啟動主動模式或運輸工具完成其行程為止。
如果當EU處於退行主動模式時,偵測到另一個信號訊息中沒有故障,則控制模式從退行主動模式改變至主動模式。例如,在某個場景中,一個暫時故障的運輸工具管理系統恢復正確操作且傳送沒有故障的信號訊息。第一通道將控制模式設定為退行主動模式。回應接收到沒有故障的信號訊息,第一通道將控制模式設定為主動模式。
圖7及圖8顯示包括如本文所述之一個以上的觸覺提示設備及如本文所述之一個以上的EU之運輸工具的實例。
關於圖6所述之方法可以作為指令儲存在機器可讀媒體上。當指令被執行時,可使一個處理手段執行圖6的方法。
1:電子單元(EU)
1A:EU
1B:EU
3:感測器
3A:力感測器
3B:力感測器
5:致動器
5A:致動器
5B:致動器
8:感測器
8A:位置感測器
8B:位置感測器
100A:運輸工具管理系統
100B:運輸工具管理系統
110:控制器(集體/推力控制器)
112:機械控制元件
120:控制器(週期控制器)
122:機械控制元件
200A:FCC
200B:FCC
200C:FCC
207A:通道
207B:通道
207C:通道
207D:通道
300:運輸工具管理系統(第一運輸工具管理系統)
301:EU
301A:EU
301B:EU
307:通道
307A:第一通道
307B:通道
307C:通道
307D:通道
400A:運輸工具管理系統
400B:第二運輸工具管理系統
401A:EU
401B:EU
407A:第一通道
407B:通道
407C:通道
407D:通道
500A:運輸工具管理系統
500B:運輸工具管理系統
500C:第三運輸工具管理系統
501A:EU
501B:EU
現在將僅參考附圖透過實例的方式來記述本發明,其中:
圖1係說明依據本發明的觸覺提示設備之示意圖;
圖2係說明包括依據本發明的觸覺提示設備之飛行器的系統之示意圖;
圖3至圖5係說明依據本發明的系統之不同配置的示意圖;
圖6係依據本發明之為操作員持續地提供增強觸感的方法之流程圖;以及
圖7及圖8係包括本發明的系統之運輸工具的圖式。
1A:EU
1B:EU
3A:力感測器
3B:力感測器
5A:致動器
5B:致動器
8A:位置感測器
8B:位置感測器
100A:運輸工具管理系統
100B:運輸工具管理系統
110:控制器(集體/推力控制器)
112:機械控制元件
120:控制器(週期控制器)
122:機械控制元件
Claims (25)
- 一種用於運輸工具的觸覺提示設備系統的電子單元(EU),該觸覺提示設備增強該運輸工具的一位操作員的觸感,該EU包括:一第一通道,該第一通道構造成監測通信,以確定該第一通道的一控制模式,其中該控制模式包括: 一退行主動模式(Reversionary Active Mode),該退行主動模式向該運輸工具的該操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及 一主動模式(Active Mode),其中該主動模式向該運輸工具的該操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
- 如請求項1之EU,其中該第一通道構造成藉由以下方式監測通信: 接收一信號訊息,該信號訊息包含一運輸工具控制命令;以及 監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障;以及 如果偵測到該信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
- 如請求項1之EU,其中在出現下列中至少一者時偵測到該信號訊息中的故障: 間歇性地接收該信號訊息; 沒有接收該信號訊息; 沒有以一預期速率接收該信號訊息; 接收已損壞的該信號訊息;以及 接收不具有預期完整性的該信號訊息。
- 如請求項2或3之EU,其中該信號訊息係源自一運輸工具管理系統。
- 如請求項1至4中任一項之EU,其中該第一通道進一步構造成監測通信,以確定另一個信號訊息的可用性,其中如果該另一個信號訊息係不可用的,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
- 如請求項1至5中任一項之EU,其中該第一通道進一步構造成監測通信,以確定另一個信號訊息的可用性,其中如果該另一個信號訊息係可用的,則該第一通道進一步構造成: 接收該另一個信號訊息;以及 監測該另一個信號訊息,以偵測該另一個信號訊息中的故障,其中: 如果偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式;以及 如果沒有偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該主動模式。
- 如請求項5或6之EU,其中該另一個信號訊息係源自一第二運輸工具管理系統。
- 如請求項1至7中任一項之EU,其中該第一通道構造成: 確定另一個通道的一第二控制模式;以及 如果該另一個通道的該第二控制模式係該主動模式,則交出控制權,以維持用於該運輸工具的該主動模式;以及 如果該另一個通道的該第二控制模式係該退行主動模式,則啟動該退行主動模式。
- 如請求項8之EU,其中該另一個通道構造成: 監測通信,以藉由以下方式確定該另一個通道的該第二控制模式: 接收該信號訊息;以及 監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。
- 如請求項8或9之EU,其中該第一通道與該另一個通道係隔離的。
- 如請求項1至10中任一項之EU,其中該退行主動模式的控制特性包括: 該運輸工具的每個控制軸之一預設設定。
- 如請求項1至11中任一項之EU,其中該控制特性儲存在該EU中。
- 如請求項1至12中任一項之EU,其中該運輸工具包括一飛機或一直升機。
- 如請求項1至13中任一項之EU,其中該UE在該運輸工具的一控制面板上提供一警告,以通知偵測到該運輸工具管理系統的故障。
- 一種用於運輸工具之觸覺提示設備的電子單元(EU)之電腦實施方法,該方法包括: 監測通信,以確定一第一通道的一控制模式,其中該控制模式包括: 一退行主動模式,該退行主動模式向該運輸工具的操作員提供有限增強觸感能力的控制特性;以及 一主動模式,其中該主動模式向該運輸工具的操作員提供完全增強觸感能力的控制特性。
- 如請求項15之方法,其中該監測通信進一步包括: 接收一信號訊息,該信號訊息包含一運輸工具控制命令; 監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障; 如果偵測到該信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式。
- 如請求項15或16之方法,其中在出現下列中至少一者時偵測到該信號訊息中的故障: 間歇性地接收該信號訊息; 沒有接收該信號訊息; 沒有以一預期速率接收該信號訊息; 接收已損壞的該信號訊息;以及 接收不具有預期完整性的該信號訊息。
- 如請求項15至17中任一項之方法,其中該監測通信進一步包括: 確定另一個信號訊息的可用性;以及 如果該另一個信號訊息係可用的,則接收該另一個信號訊息及監測該另一個信號訊息以偵測該另一個信號訊息中的故障,其中: 如果偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該退行主動模式;以及 如果沒有偵測到該另一個信號訊息中的故障,則將該控制模式設定為該主動模式。
- 如請求項15至18中任一項之方法,包括: 確定另一個通道的一第二控制模式,以及 如果該另一通道的該第二控制模式為該主動模式,則交出控制權,以維持用於該運輸工具的該主動模式;以及 如果該另一個通道的該第二控制模式為該退行主動模式,則啟動該退行主動模式。
- 如請求項19之方法,包括藉由下列方式監測通信以確定該另一個通道的該第二控制模式: 接收該信號訊息;以及 監測該信號訊息,以偵測該信號訊息中的故障。
- 如請求項19至20之方法,其中該第一通道與該另一個通道係隔離的。
- 如請求項15至21中任一項之方法,其中該控制特性包括: 該運輸工具的每個控制軸之一預設設定。
- 如請求項15至22中任一項之方法,其中該控制特性儲存在該EU中。
- 一種觸覺提示設備系統,包括: 如請求項1至14之至少一個電子單元(EU); 一個以上的致動器,其構造成控制施加在一運輸工具的一控制器的軸上之力;以及 一個以上的感測器,其用於偵測施加至該控制器的力,其中該EU構造成根據來自該一個以上的感測器之感測資料來控制該致動器,以在操作員具有增強觸感的情況下進行該運輸工具的持續操作。
- 一種運輸工具,包括如請求項1至14之一個以上的電子單元(EU)及/或如請求項24的觸覺提示設備系統。
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EP2821341A1 (en) * | 2013-07-01 | 2015-01-07 | BAE Systems PLC | Inceptor and method for operating an inceptor |
US20200070966A1 (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-05 | Bell Helicopter Textron Inc. | Stuck in Detent Monitors for Collective and Cyclic Sticks |
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