柔性飞行器的软件控制的刚度制造技术

提供了柔性飞行器的软件控制的刚度。方法涉及由飞行器控制系统从一个或多个传感器接收与飞行器的形状和运动相关的偏斜信息，以及由飞行器控制系统将偏斜信息分解成检测模态状态，包括具有第一模式强度的第一已知模式。方法还可以涉及由飞行器控制系统基于第一模式强度来确定第一模态补偿，以及由飞行器控制系统识别与第二已知模式相对应的期望控制。方法还可以进一步涉及基于第一模态补偿和第一模态权重，针对控制面确定第一控制响应，具有用于第一模式的第一模式权重以及用于第二模式的第二模式权重，以及基于期望控制和第二模式权重，针对控制面确定第二控制响应。方法还可以涉及基于第一控制响应和第二控制响应，针控制面生成控制命令。

Software control stiffness of a flexible vehicle

The stiffness of software control for a flexible vehicle is provided. The method involves deflection information related to the shape and motion of one or more sensors and receiving aircraft from the aircraft control system, as well as by the flight control system will skew information into detection mode, including the first known pattern having a first pattern intensity. The method can also involve determining the first mode compensation from the aircraft's control system based on the first mode strength, and identifying the desired control corresponding to the second known mode by the aircraft control system. The method can also further relates to the first mode of compensation and the first mode based on weight control surface, for determining the first control response has a first mode for the first mode and second weight for weight mode second mode, and the desired control and second mode based on weight control, to determine the second control response surface. The method can also be based on the first control response and the second control response, and the control command is generated by the needle control surface.

【技术实现步骤摘要】
柔性飞行器的软件控制的刚度
技术介绍
柔性翼飞行器与典型的扭转刚性(torsionallyrigid)飞行器相比，价格便宜、重量轻且节省燃料。因此，柔性翼飞行器能够高海拔飞行延长的持续时间并且可以被用于各种应用。但是，柔性翼飞行器通常难以飞行期间保持稳定，鉴于飞行器上的负载致使不期望的弯曲或扭曲或者其他不期望的行为。这样的不期望的行为可能导致飞行器无法对命令作出响应或者导致飞行器坠毁。
技术实现思路
本公开的权利要求书记载了用于在飞行期间操作柔性翼飞行器的控制面的系统和方法。不期望的行为——诸如飞行器翼的结构振动或弯曲或扭曲可能与飞行器的动态模式有关。动态模式可能与飞行器的二面角或者其他飞行器行为有关。权利要求书中所记载的系统和方法对于抵消柔性翼飞行器的动态模式可以是有用的。对动态模式的抵消可以通过操作飞行器的控制面来实现以使飞行器重新平稳。控制面可以被操作以使得抵消飞行器的动态模式并且实现期望的结构模式——诸如期望的倾斜模式。这克服了先前已知的系统的缺陷。在一个实施方式中，一种用于操作飞行器的控制面的方法可以涉及：由飞行器控制系统从一个或多个传感器接收与飞行器的形状和运动相关的偏斜信息，以及由所述飞行器控制系统将所述偏斜信息分解成检测模态状态，其包括具有第一模式强度的第一已知模式。所述方法还可以涉及由所述飞行器控制系统基于所述第一模式强度来确定第一模态补偿，以及由所述飞行器控制系统识别与第二已知模式相对应的期望控制。所述方法还可以进一步涉及：基于所述第一模态补偿和第一模态权重，针对控制面确定第一控制响应，该第一控制响应具有用于第一模式的第一模式权重以及用于所述第二模式的第二模式权重，以及基于期望控制和所述第二模式权重，针对所述控制面确定第二控制响应。所述方法还可以进一步涉及基于所述第一控制响应和所述第二控制响应，针对所述控制面生成控制命令。在这个实施方式中，第一模式可以是不期望的模式。例如，其可以是与飞行器形状不期望的弯曲相对应的动态模式，诸如图8的模式806、808、810中的一个。第一模态补偿可以部分地或完全地抵消第一模式。第二模式可以是飞行器所期望采取的模式，并且可能例如是与将使得飞行器执行所期望的机动的形状相对应的结构模式。在一个实施方式中，所述方法进一步包括：由所述飞行器控制系统向伺服电机传送所述第一模态补偿和期望控制，其中，确定第一控制响应、确定第二控制响应以及针对所述控制面生成控制命令是由所述伺服电机执行的。在一个实施方式中，所述第一控制响应对应于所述控制面的第一倾侧程度并且所述第二控制响应对应于所述控制面的第二倾侧程度。在一个实施方式中，所述第一已知模式是动态模式并且所述第二已知模式是结构模式。在一个实施方式中，识别期望控制包括由所述飞行器控制系统的自动驾驶仪来确定期望控制。在一个实施方式中，所述检测模态状态包括具有第二模式强度的第二已知模式，并且期望控制是基于所述第二模式强度的第二模态补偿。在一个实施方式中，所述方法进一步包括：基于第二控制面的所述第一模态补偿和第一模态权重，针对第二控制面确定第一控制响应，该第一控制响应具有用于第一模式的第一模态权重以及用于第二模式的第二模态权重；基于所述期望控制和所述第二控制面的所述第二模式权重，针对所述第二控制面确定第二控制响应；基于所述第二控制面的所述第一控制响应和所述第二控制面的所述第二控制响应，针对所述第二控制面生成控制命令。在一个实施方式中，所述偏斜信息包括应变测量。在一个实施方式中，将所述偏斜信息分解为检测模态状态包括将所述偏斜信息与第一已知模式进行卷积。在一个实施方式中，将所述偏斜信息分解成检测模态状态包括将所述偏斜信息与多个已知模式中的每一个进行卷积，每个与已知模式的卷积生成该已知模式的强度。在一个实施方式中，一种用于操作飞行器的控制面的系统可以涉及一个或多个传感器，被配置为检测与所述飞行器的形状和运动相关的偏斜信息。所述系统还可以涉及飞行器控制系统，被配置为：从所述一个或多个传感器接收所述偏斜信息，将所述偏斜信息分解成检测模态状态，其包括具有第一模式强度的第一已知模式，基于所述第一模式强度来确定第一模态补偿，识别与第二已知模式相对应的期望控制，基于所述第一模态补偿和第一模态权重，针对控制面确定第一控制响应，该第一控制响应具有用于第一模式的第一模态权重以及用于第二模式的第二模态权重，基于期望控制和所述第二模态权重，确定第二控制响应，以及基于所述第一控制响应和所述第二控制响应，生成控制命令。所述系统还可进一步涉及一个或多个控制面，被配置为根据所述控制命令而偏斜。在一个实施方式中，一种用于操作飞行器的控制面的装置可以涉及一个或多个传感器，被配置为检测与所述飞行器的形状和运动相关的偏斜信息。所述装置还可涉及被配置为执行根据本文所述的任何方面或实施方式的方法的系统。所述装置还可以进一步涉及一个或多个控制面，被配置为根据飞行器控制系统所生成的控制命令而偏斜。在一个实施方式中，所述系统可以包括飞行器控制系统和至少一个伺服电机。在公开的另一实施方式中，一种计算机程序产品包括指令，该指令在由计算机执行时使得该计算机执行根据本文所述的任何方面或实施方式的方法。在又一实施方式中，一种计算机可读介质具有存储的指令，所述计算机可读介质可以是非瞬时计算机可读介质，尽管本方面并不限于此，所述指令在由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行包括根据本文所述的任何方面或实施方式的方法的操作。附图说明图1A描绘了包括三个控制面和具有五个段的机翼的飞行器的顶视图。图1B描绘了图1A的飞行器的前视图。图2A描绘了图1A的飞行器的左侧视图。图2B描绘了图2A的飞行器的透视图。图3A描绘了表现倾斜的图1A的飞行器的左侧视图。图3B描绘了图3A的飞行器的透视图。图4A描绘了表现滚转的图1A的飞行器的左侧视图。图4B描绘了图4A的飞行器的透视图。图5A描绘了表现二面角的图1A的飞行器的左侧视图。图5B描绘了图5A的飞行器的透视图。图6描绘了表现偏转的图1A的飞行器的顶视图。图7A是描绘了控制系统和飞行器的其他组件的概述的框图。图7B是描绘了控制系统和飞行器的其他组件之间的通信流的概述的框图。图7C描绘了操作飞行器的控制面的实施方式的信号流。图8描绘了操作飞行器的控制面的另一实施方式的信号流。具体实施方式本文所公开的系统和方法可以在许多类型的飞行器上实现。实施方式的任何详细描述不意图限制列举的权利要求。结合一个方面或实施方式所述的特征能够在其他方面或实现中提供。参照图1A和1B，描述了柔性翼飞行器10。飞行器10可以是非后掠柔性单翼飞行器，包括五个翼段12、14、16、18和20以及三个控制面13、15和17。本文所述的方法和系统可以在具有多于或少于五个的段以及多于或少于三个的控制面的柔性翼飞行器、或者其他类型飞行器上实现。飞行器10还可以包括推进器(propeller)22、24、26、28和30以用于提供前向推力。类似地，柔性翼飞行器可以具有多于或少于五个的推进器。飞行器10还可以包括四个垂直腿32、34、36和38从飞行机101下方延伸，具有附于其上的起落架。柔性翼段可以实现本文所述的方法和系统的飞行器可以具有柔性翼设计。飞行器10可以是非后掠柔性单翼飞行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作飞行器的控制面的方法，所述方法包括：由飞行器控制系统从一个或多个传感器接收与飞行器的形状和运动相关的偏斜信息；由所述飞行器控制系统将所述偏斜信息分解成检测模态状态，所述检测模态状态至少包括具有第一模式强度的第一已知模式；由所述飞行器控制系统基于所述第一模式强度来确定第一模态补偿；由所述飞行器控制系统识别与第二已知模式相对应的期望控制；基于所述第一模态补偿和第一模态权重，针对控制面确定第一控制响应，所述第一控制响应具有用于所述第一模式的第一模态权重以及用于所述第二模式的第二模态权重；基于所述期望控制和所述第二模态权重，针对所述控制面确定第二控制响应；以及基于所述第一控制响应和所述第二控制响应，针对所述控制面生成控制命令。

【技术特征摘要】
2016.06.02 US 15/171,2791.一种用于操作飞行器的控制面的方法，所述方法包括：由飞行器控制系统从一个或多个传感器接收与飞行器的形状和运动相关的偏斜信息；由所述飞行器控制系统将所述偏斜信息分解成检测模态状态，所述检测模态状态至少包括具有第一模式强度的第一已知模式；由所述飞行器控制系统基于所述第一模式强度来确定第一模态补偿；由所述飞行器控制系统识别与第二已知模式相对应的期望控制；基于所述第一模态补偿和第一模态权重，针对控制面确定第一控制响应，所述第一控制响应具有用于所述第一模式的第一模态权重以及用于所述第二模式的第二模态权重；基于所述期望控制和所述第二模态权重，针对所述控制面确定第二控制响应；以及基于所述第一控制响应和所述第二控制响应，针对所述控制面生成控制命令。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：由所述飞行器控制系统向伺服电机传送所述第一模态补偿和所述期望控制，其中，确定第一控制响应、确定第二控制响应以及针对所述控制面生成控制命令是由所述伺服电机执行的。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一控制响应对应于所述控制面的第一倾侧程度并且所述第二控制响应对应于所述控制面的第二倾侧程度。4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述第一已知模式是动态模式并且所述第二已知模式是结构模式。5.如任意一项前述权利要求所述的方法，其中，识别期望控制包括由所述飞行器控制系统的自动驾驶仪来确定期望控制。6.如任意一项前述权利要求所述的方法，其中，所述检测模态状态包括具有第二模式强度的第二已知模式，并且所述期望控制是基于所述第二模式强度的第二模态补偿。7.如任意一项前述权利要求所述的方法，进一步包括：基于第二控制面的第一模态补偿和第一模态权重，针对所述第二控制面确定第一控制响应，所述第一控制响应具有用于所述第一模式的第一模态权重和用于所述第二模式的第二模态权重；基于所述期望控制和所述第二控制面的所述第二模态权重，针对所述第二控制面确定第二控制响应；基于所述第二控制面的所述第一控制响应和所述第二控制面的所述第二控制响应，针对所述第二控制面生成控制命令。8.如任意一项前述权利要求所述的方法，其中，所述偏斜信息包括应变测量。9.如任意一项前述权利要求所述的方法，其中，将所述偏斜信息分解为检测模态状态包括将所述偏斜信息与第一已知模式进行卷积。10.如任意一项前述权利要求所述的方法，其中，将所述偏斜信息分解成检测模态状态包括将所述偏斜信息与多个已知模式中的每一个进行卷积，每个与已知模式的卷积生成该已知模式的强度。11.一种用于操作飞行器的控制面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·克雷布斯，乔纳森·丹尼尔·布兰德梅尔，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国,US