[發明專利]振蕩故障檢測方法和裝置、電子飛行控制系統和飛行器

在審

• 申請號: 201610880872.0
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106843189A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 菲利普·古皮爾;雷米·達伊爾;西蒙·于巴諾
• 申請（專利權）人: 空中客車運營簡化股份公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李春暉,李德山

技術領域

本發明涉及用于檢測飛行器操縱面的至少一個自動位置控制鏈中的振蕩故障的方法和裝置，以及包括這樣的檢測裝置的電子飛行控制系統。

本發明應用于自動控制鏈：

-其用于自動控制所有類型的飛行器操縱面的位置，例如副翼、擾流器或者升降舵；

-其構成飛行器的電子飛行控制系統的一部分；以及

-其包括：

·所述操縱面，其是可移動的，并且其相對于飛行器的位置通過至少一個致動器來設定；

·所述致動器，其根據至少一個所接收的致動命令來設定所述操縱面的位置；

·至少一個傳感器，其測量所述操縱面的實際位置；和

·計算機，其根據所測量的實際位置和由自動飛行駕駛系統所計算的控制命令或者根據飛行駕駛員對操縱桿的動作和飛行器的慣性狀態而生成被發送至所述致動器的操縱面致動命令。

已知這樣的自動控制鏈包括在故障模式下可能產生致使自動控制操縱面振蕩的偽信號的電子部件。這類型的現象被稱作“振蕩故障”。振蕩的另一可能原因在于致動器的機械構件的故障或破損。

還已知的是，當這樣的振蕩故障展現出在作動器的帶寬內的頻率時，其具有如下效果：

-如果專用設備不能夠檢測該故障，則對飛行器結構產生很大的負荷，這使得有必要加固該結構；

-在激勵飛行器的基本振動模式之一(共振現象、氣動彈性耦合)的情況下，產生負荷；

-加速飛行器結構的疲勞；

-加速所使用的一個或多個作動器的疲勞；和

-降低飛行器乘客的舒適度。

背景技術

在實踐中，飛行器被設計成支持由幅度/頻率曲線所限定的一定的負荷包絡。因此，例如陣風的出現將影響飛行器的柔性結構并對該結構產生負荷，但是由于飛行器被設計成支持這些負荷，因此不需要執行特定的動作。然而，在振蕩故障的情況下，相關聯的負荷可能超出設計范圍。執行特定的監測過程以快速檢測到這些寄生振蕩并由此保證飛行器的振動保持在預定的幅度/頻率包絡內。在沒有這些監測手段的情況下，完全覆蓋這樣的振蕩故障要求對飛行器結構進行加固，這會增加飛行器的成本。

然而，用于執行這樣的監測的常用解決方案展現出對于以下的高度依賴：

-所使用的硬件；

-飛行器的引航法則的類型(飛行器的靈活性或非靈活性功能)；

-計算機的獲取和生成系統；和

-所述計算機的故障模式。

因此，一類特定的飛行器總是具有相應的特定常用解決方案，其不保證同樣適用于現有的或將來的另一類飛行器。

另外，常用的監測解決方案通常具有有限的覆蓋范圍，最經常的是僅執行對由自動控制鏈中的特定部件產生的振蕩的檢測。

專利FR-2893911和FR-2936067能夠至少部分地消除這些缺陷。專利FR-2893911特別地將監測的自動控制鏈的實際操作(其通過所測量的實際位置顯示)與無故障的期待的理想操作(其通過根據模型獲得的理論位置顯示)進行比較，這使得能夠在發生任何振蕩故障時使其表現出來。

基于模型的監測過程證實了其優勢以及其對振蕩故障檢測的適用性。作為限定，該監測過程依賴于關于專用于每種類型的作動器的模型的知識，并且監測性能水平取決于這些模型的質量(典型性、不確定性、模型噪聲等)。然而，針對傳統的液壓作動器而開發的方法以及專用于此類作動器的模型可能不適用于另一類型的作動器(例如EHA(電動液壓作動器)類型)，其物理原理和操作是通過不同的原理來管理的，因此其通過不同的模型來描述。(例如EKF(擴展卡爾曼濾波)類型的)自適應算法能夠補償這些模型差異，但僅能在一定程度上補償。因此需要開發針對每種作動器的模型，以及在實踐中，一些類型的模型更適合于基于模型的故障檢測方法而非其他故障檢測方法。因此，物理模型很適合于觀察器類型的技術，而傳遞函數模型或者傳遞函數網絡類型的模型對于此類方法更加難以使用。

本發明的目的在于針對檢測自動控制回路中的振蕩故障而提供一種不基于模型的替代方式。

這一新方法應保持、甚至如果可能的話改進基于模型的方式的魯棒性和性能水平。其涉及快速檢測與結構設計需要相容的小幅度故障。其還涉及找到比基于模型的方法更通用的方法，也就是說其能夠利用可由操作員或系統設計者容易地設定的高水平設定參數而容易地適配于不同類型的作動器。計算復雜性還應被控制以保持與飛行控制計算機的有限處理能力的相容性。

發明內容