具有使用状态比较的冗余处理器的旋转飞行器制造技术

本公开涉及具有使用状态比较的冗余处理器的旋转飞行器。公开了一种用于提供用来例如控制旋翼飞行器的冗余处理器的状态比较的系统和方法。初级微处理器被配置成从位置传感器和飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第一期望控制律状态，以及次级微处理器被配置成从位置传感器和飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第二期望控制律状态。比较来自初级微处理器的第一期望控制律状态和来自第二微处理器的第二期望控制律状态，并且(a)当第一期望控制律状态和第二期望控制律状态匹配时进入第一期望控制律状态时，以及(b)当第一期望控制律状态和第二期望控制律状态不匹配时保持最后已知的控制律状态。

【技术实现步骤摘要】
具有使用状态比较的冗余处理器的旋转飞行器
本专利技术一般地涉及用于旋翼飞行器的自动飞行控制的系统和方法，并且更具体地涉及具有冗余控制处理器的旋翼飞行器，所述冗余控制处理器采用用于按键控制操作的处理器之间的状态比较。
技术介绍
旋翼飞行器可以包括一个或更多个旋翼系统，所述旋翼系统包括一个或更多个主旋翼系统。主旋翼系统生成空气动力升力以支撑旋翼飞行器在飞行中的重量，并且生成推力以使旋翼飞行器向前飞行移动。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以生成与主旋翼系统的旋转相同方向的推力，以抵抗由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了旋翼飞行器平稳且高效地飞行，飞行员使发动机功率、主旋翼总距推力、主旋翼周期距推力和尾旋翼推力平衡，并且控制系统可以帮助飞行员稳定旋翼飞行器并减少飞行员的工作量。现代控制系统包括一个或更多个飞行控制计算机，其可以密切关注关键任务的飞行控制和稳定性功能。因此，高度的可靠性是飞行控制计算机的基本参数。
技术实现思路
本文公开的实施方式可以提供包括旋翼、飞行员输入装置、耦接至飞行员输入装置的位置传感器、飞行状况传感器和飞行控制计算机(FCC)的旋翼飞行器。FCC可以包括：初级微处理器，其被配置成从位置传感器和飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第一期望控制律状态；以及次级微处理器，其被配置成从位置传感器和飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第二期望控制律状态。FCC可以被配置成：比较来自初级微处理器的第一期望控制律状态和来自次级微处理器的第二期望控制律状态，并且(a)当第一期望控制律状态和第二期望控制律状态匹配时进入第一期望控制律状态，以及(b)当第一期望控制律状态和第二期望控制律状态不匹配时保持最后已知的控制律状态。在一些实施方式中，旋翼飞行器可以通过感测飞行员输入状况、感测旋翼飞行器的飞行状况以及将飞行员输入状况和飞行状况输入至第一硬件/软件组合并将飞行员输入状况和飞行状况输入至第二硬件/软件组合来驾驶。该方法还可以包括：基于飞行员输入状况和飞行状况使用第一硬件/软件组合来确定第一控制律状态，以及使用第二硬件/软件组合来确定第二控制律状态。该方法还可以包括：比较第一控制律状态和第二控制律状态；并且响应于确定第一控制律状态和第二控制律状态匹配来采用第一控制律状态，当第一控制律状态与紧接先前采用的控制律状态相同时响应于确定第一控制律状态和第二控制律状态匹配来保持第一控制律状态，响应于确定第一控制律状态和第二控制律状态不匹配来保持先前的控制律状态并保持当前的飞行配平状况。在另一方面，本文公开的实施方式可以提供用于控制系统的计算机体系结构，该计算机体系结构包括第一处理通道，该第一处理通道包括第一微处理器和第二微处理器。第一微处理器和第二微处理器具有至少一个实质差异，在没有错误的情况下，该至少一个实质差异可能在第二微处理器和第一微处理器接收相同的输入数据并在相同的输入数据上运行相同的程序步骤时导致来自第二微处理器的相对于来自第一微处理器的输出不同的输出。计算机体系结构还可以包括：输入端口，其被配置成接收指示系统的状况的输入数据；以及第二处理通道，该第二处理通道包括第三微处理器和第四微处理器，其中，第三微处理器和第四微处理器在所有实质方面类似，使得在没有错误的情况下，第四微处理器和第三微处理器将在第四微处理器和第三微处理器接收相同的输入数据并在相同的数据上运行相同的程序步骤时输出相同的结果。计算机体系结构还可以包括：比较器，其被配置成比较来自第一微处理器和第二微处理器的输出；以及状态选择器，其被配置成当来自第一微处理器和第二微处理器的输出匹配时选择或保持由来自第一微处理器的输出表示的状态，以及当来自第一微处理器和第二微处理器的输出不匹配时保持当前状态。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：图1示出了旋翼飞行器；图2示出了用于旋翼飞行器的电传飞行飞行控制系统；图3示意性地示出了飞行控制系统可以将电传飞行功能实现为运行控制律的一系列相互关联的反馈环路的方式，其中，μP表示微处理器，AUG表示增大；图4示出了说明性的飞行控制系统，其中，ADIO表示模拟数字输入/输出，SERVO表示伺服马达，CHAN表示通道，MRL表示左主旋翼，MRR表示右主旋翼，MRR表示主旋翼以及TRA表示尾旋翼；图5示出了说明性的说明性飞行控制计算机的某些方面，其中，ADIO表示模拟数字输入/输出以及SERVO表示伺服马达；以及图6示出了用于检测和处理具有冗余处理通道的示例性飞行控制计算机中的处理失配的说明性方法。具体实施方式下面描述本公开内容的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未必全部在本说明书中描述。当然，将要理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随实现方式的不同而不同。此外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言仍然是日常任务。在本文中，在描绘附图中的装置时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将会认识到的，本文所描述的装置、构件、设备等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的装置可以以任何期望的方向定向，因此使用例如“在…上方”、“在…下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述这些部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。越来越多地使用旋翼飞行器，特别是用于商业应用和工业应用，导致了更大更复杂的旋翼飞行器的发展。然而，随着旋翼飞行器变得越来越大越来越复杂，飞行旋翼飞行器与固定翼飞行器之间的差异也越来越明显。由于旋翼飞行器使用一个或更多个主旋翼来同时提供升力、控制姿态、控制高度并且提供横向或位置移动，因此不同的飞行参数和控制装置彼此紧密地耦合，这是因为主旋翼的空气动力特性影响每个控制装置和运动轴。例如，旋翼飞行器在巡航速度或高速下的飞行特性可能与在悬停时或相对较低速度下的飞行特性显著不同。另外，对于主旋翼上的不同轴的不同飞行控制输入，例如周期距输入(cyclicinput)或总距输入(collectiveinput)，影响旋翼飞行器的其他飞行控制装置或飞行特性。例如，使旋翼飞行器的机头向前俯仰来增加前进速度将通常导致旋翼飞行器高度降低。在这种情况下，可以增加总距(collective)来保持水平飞行，但是总距的增加需要主旋翼的功率增加，这又需要来自尾旋翼的额外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入较少彼此密切关联并且不同速度机制下的飞行特性彼此比较密切相关。近来，在旋翼飞行器中引入了电传飞行(fly-by-wire，FBW)系统，以辅助飞行员稳定地驾驶旋翼飞行器并且减轻飞行员的工作负担。FBW系统在不同飞行机制下可以针对周期距控制输入、踏板控制输入或总距控制输入提供不同的控制特性或响应，并且可以通过将物理飞行特性解耦来提供稳定性辅助或增强，使得飞行员免于需要补偿发给旋翼飞行器的一些飞行命令。FBW系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼飞行器，包括：旋翼；飞行员输入装置；耦接至所述飞行员输入装置的位置传感器；飞行状况传感器；以及飞行控制计算机FCC，包括：初级微处理器，被配置成从所述位置传感器和所述飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第一期望控制律状态；以及次级微处理器，被配置成从所述位置传感器和所述飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第二期望控制律状态；其中，所述FCC被配置成：比较来自所述初级微处理器的所述第一期望控制律状态和来自所述次级微处理器的所述第二期望控制律状态，并且(a)当所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态匹配时进入所述第一期望控制律状态以及(b)当所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态不匹配时保持最后已知的控制律状态。

【技术特征摘要】
2017.07.11 US 15/646,8941.一种旋翼飞行器，包括：旋翼；飞行员输入装置；耦接至所述飞行员输入装置的位置传感器；飞行状况传感器；以及飞行控制计算机FCC，包括：初级微处理器，被配置成从所述位置传感器和所述飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第一期望控制律状态；以及次级微处理器，被配置成从所述位置传感器和所述飞行状况传感器接收输入数据，并且从中确定第二期望控制律状态；其中，所述FCC被配置成：比较来自所述初级微处理器的所述第一期望控制律状态和来自所述次级微处理器的所述第二期望控制律状态，并且(a)当所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态匹配时进入所述第一期望控制律状态以及(b)当所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态不匹配时保持最后已知的控制律状态。2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述初级微处理器被配置成执行所述第一期望控制律与所述第二期望控制律的比较。3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述初级微处理器运行第一编译器以及所述次级微处理器运行与所述第一编译器不同的第二编译器。4.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述位置传感器包括被配置成检测总距杆的位置的第一传感器、被配置成分别检测周期距杆的第一轴和第二轴上的位置的第二传感器和第三传感器、以及被配置成检测踏板的位置的第四传感器。5.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述初级微处理器具有第一体系结构，以及所述次级微处理器具有与所述第一体系结构不同的第二体系结构。6.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，还包括配平致动器装置，并且其中，所述配平致动器装置被配置成响应于所述FCC进入所述第一期望控制律状态来调节所述旋翼飞行器的飞行配平特性。7.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述旋翼飞行器具有四个飞行员输入轴，所述四个飞行员输入轴包括总距杆飞行员输入装置的状态、周期距杆飞行员输入装置在纵向方向上的状态、所述周期距杆飞行员输入装置在横向方向上的状态、以及踏板飞行员输入装置的状态，并且进一步地，其中：所述初级微处理器被配置成：接收包括来自与所述四个飞行员输入轴分别对应的四个位置传感器和来自飞行状况传感器的数据的输入数据，并且从中针对所述四个飞行员输入轴中的每一个确定第一期望控制律状态；所述次级微处理器被配置成：接收与所述初级微处理器接收的输入数据相同的输入数据，并且从中为所述四个飞行员输入轴中的每一个确定第二期望控制律状态；以及所述FCC被配置成比较每个相应的飞行员输入轴的所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态。8.根据权利要求7所述的旋翼飞行器，其中，所述FCC被配置成：(a)当针对第一飞行员输入轴的所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态匹配时，进入针对所述第一飞行员输入轴的所述第一期望控制律状态，以及(b)当针对第二飞行员输入轴的所述第一期望控制律状态和所述第二期望控制律状态不匹配时，保持针对第二飞行员输入轴的最后已知的控制律状态。9.一种驾驶旋翼飞行器的方法，所述方法包括：感测飞行员输入状况；感测所述旋翼飞行器的飞行状况；将所述飞行员输入状况和所述飞行状况输入至第一硬件/软件组合；基于所述飞行员输入状况和所述飞行状况、使用所述第一硬件/软件组合来确定第一控制律状态；将所述飞行员输入状况和所述飞行状况输入至第二硬件/软件组合；使用所述第二硬件/软件组合来确定第二控制律状态；比较所述第一控制律状态和所述第二控制律状态；响应于确定所述第一控制律状态和所述第二控制律状态匹配，采用所述第一控制律状态；当所述第一控制律状态与紧挨先前采用的控制律状态相同时，响应于确定所述第一控制律状态和所述第二控制律状态匹配，保持所述第一控制律状态；以及响应于确定所述第一控制律状态和所述第二控制律状态不匹配，保持先前的控制律状态并保持当前的飞行配平状况。10.根据权利要求9所述的方法，其中，感测飞行员输入状况包括测量如...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉利安·萨曼莎·艾尔弗雷德，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US