将飞行器的动态结构载荷最小化制造技术

将由外部激励（１）引入的飞行器（２）的动态结构载荷最小化，其中，包括：生成表示外部激励（１）的信号（ｘ）；根据预控规则从所述激励指示信号（ｘ）中获得用于启动飞行器（２）的控制元件的预控信号（ｙ），以便减小被引入到飞行器（２）中的动态结构载荷；生成表示预控性能的误差信号（ｅ，ｅ↑［＊］）；通过误差信号（ｅ，ｅ↑［＊］）和／或激励指示信号（ｘ）优化预控规则以便将所述动态结构载荷最小化。

Minimizing the dynamic structural loads of an aircraft

By the external excitation (1) introduced the aircraft (2) dynamic load minimization, which includes generating said external excitation (1) signal (x); according to the control rules from the excitation signal (x) was used to start the vehicle (2) control signal control components (y), in order to reduce the aircraft (2) was introduced into the dynamic structure of the load; generating said error signal control performance (E, e = \*\); the error signal (E, e = \*\) and / or incentive signal (x) to optimize the control rules for the dynamic minimum load structure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将飞行器的动态结构载荷最小化，所述动态结构载 荷由外部激励引入至所述飞行器。
技术介绍
动态结构栽荷通过诸如由于风、阵风、湍流等影响引起的外部 激励以及通过由于飞行员/飞行控制系统要求引起的激励而被引入 到飞行器结构中。由于飞行器结构的柔性特征，这样的激励可能导 致超过给定幅度的振动或者颤动，因而它们对飞行器的结构有害， 尤其是频率在柔性飞行器结构自然的或者特有的振动范围内的振 动或者颤动。如果想要在较高的机翼和机身的展弦比的情况下减小 飞4亍器结构的质量，则有必要采取4普施以应对过大的动态结构载 荷。从文献DE 198 41 632 C2可知一种用于补偿由外部激励引入的 飞行器结构振动的方法，包括用传感器装置检测飞行器的至少一个 体速率，将所述至少一个体速率提供给飞行控制器，并且引起飞行 器的操纵面的动作以将激励的振动最小化。从US 5 515 444中进一步可知，用来减小涡轮风扇发动机的飞 行器发动机管道噪声的有源噪声控制系统，其中的压气机生成一个 噪声初级声场。有源噪声控制系统包括安装在位于风扇旁边的发动 机中的叶片通道传感器，用于生成与发出的声音相关的参考声学信号，以及净皮配置以响应初级声音域来产生误差声学信号的分布误差 传感器。由阵列或压电驱动面板组成的声学驱动器装置安装在发动 才几的风扇入口处，用来补偿所述P桑声初级声场。控制器响应参考声 学信号和误差声学信号，用于驱动声学驱动装置，以产生具有与所 述初级声场振幅近似相等而相位相反的次级声场，乂人而有效地减小 发动机噪音。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出对飞行器的动态结构栽荷进行有效地最 小化。该目的通过根据权利要求1所述的将由外部激励引入的飞行器 动态结构栽荷最小化的方法来达到。更进一步地，该目的通过^f艮据权利要求15所述的将由外部激励引入的飞行器的动态结构载荷最 小化的装置来达到。本专利技术的附加特征包括在相应的从属权利要求中。本专利技术提供一种将由外部激励f 1入到飞行器的动态结构载荷 最小化的方法，包括生成表示外部激励的信号；才艮据预控规则 (pre-controlling rule)从所述激励指示信号获得预控信号来启动飞 行器的控制元件，以便减少被引入到飞行器中的动态结构栽荷；生 成表示所述预控性能的误差信号；通过所述误差信号和/或所述激励 指示信号优化预控规则，以便将动态结构载荷最小化。生成作为误差信号来表示所述预控性能的所述信号可以用来 指示飞行器结构的结构载荷。生成所述激励指示信号可以包4舌检测指示湍流、风和阵风的强 度和方向、迎角、偏航角、以及欧拉角中的一个或多个的信号。飞行员/FCS要求的信息可以被添加到激励指示信号，以便将飞行员引 起的载荷/颤动最小化。生成所述误差信号可以包括检测表示在飞行器结构中指定位 置处的力口速度，应力或应变(stresses or strains )中的一个或多个的 信号。生成所述误差信号可以包括减去飞行员或者飞行控制器命令 对飞行器操纵面的影响，该影响包括在结构载荷中。减去飞行员或 者飞行控制器命令的影响可以基于飞行器的刚性体模型来执行。所述激励指示信号可以从飞行器的柔性体模型或者观测器 (observer) /卡尔曼滤波器(Kalman filter)中生成。优化预控规则可以包括频率分离以减去飞行员或者飞行控制 器命令的影响。优化预控规则可以包括迭代算法。所述启动控制元件以^便将动态结构栽荷最小化，可以包^^启动 飞行器的升P条舵，方向舵，副翼或者其它操纵面中的一个或多个。 启动控制元件以将动态结构载荷最小化可以包括启动机电、电磁、 液压、气动或者压电(piezoelectric)的致动器中的一个或者多个， 以直4妻将载荷阻尼力(damping force )引入到飞4亍器结构中。优化所述预控规则可以包括生成飞行器的传递函数或者任何 其它数学模型。生成传递函凄t可以通过在线系统识别来执4亍，该在线系统识别 包括通过数量为n个自适应滤波器对限带随机噪声或者chirp信号或者任何其它的识别信号进行滤波(其中n对应于被识别的飞行器 传递函数的数量)，以及包括以向量形式从误差信号中减去的滤波 响应。系统识别可以包4舌估计初级控制路径。(为了飞4于器的结构 化颤动/载荷的减小，次级控制路径可以根据初级控制路径轻易地估 计出，而初级控制路径比二级路径更易识别。)更进一步地，本专利技术提供一种将由外部激励引入到飞行器结构 的动态结构载荷最小化的装置，包括激励信号发生装置，用于生 成指示飞行器结构的外部激励的信号；调节电路，用于根据预控规 则从激励指示信号中获得预控信号，来启动飞行器的控制元件，以 便减小被引入到飞行器中的动态结构载荷；误差信号发生装置，用 于生成作为误差信号来表示预控性能的信号；优化电路，用于通过 误差信号和/或激励指示信号来优化预控规则，以便将动态结构载荷 最小化。可以配置误差信号发生装置以生成作为误差信号表示预控性 能的信号来指示飞行器结构的结构载荷。激励信号发生装置可以包括传感器装置，用于检测指示湍流、 风和阵风的强度和方向、迎角、偏航角和欧拉角中的一个或多个的信号。可以配置误差信号发生装置来检测指示飞行器结构中指定位 置处的加速度、应力或应变中的一个或多个的信号。更进一步i也， 提供误差信号发生装置以减去飞行员或者飞行控制器命令对飞行 器的操纵面的影响，所述影响包括在结构载荷中。还可以配置误差信号发生装置以基于飞行器的刚性体模型减 去飞行员或者飞行控制器命令的影响。可以配置激励信号发生装置以从飞行器的柔性体;f莫型或者观 测器/卡尔曼滤波器中生成激励指示信号。优化电路可以包括频率分离器，用于通过频率分离优化预控夫见 则，以^更可以4氐消控制器没有4壬何影响的频率范围。可以配置优化 电路以通过迭代算法优化预控规则。为了将动态结构载荷最小化而被启动的控制元件可以包括一 个或者多个飞行器的升降舵，方向舵，副翼或者其它操纵面。更进 一步地，为了将动态结构载荷最小化而^皮启动的控制元件可以包括， 一个或者多个才几电、电》兹、液压、气动或者压电的致动器，以直接「 将载荷阻尼力引入到飞行器结构中。配置优化电路以生成飞行器的传递函凄t来优化预控身见则。也可 以配置优化电路来通过在线系统识别生成传递函^t,所述在线系统识别包括通过数量为n个自适应滤波器来对限带随机噪声或者 chirp信号进行滤波(其中n对应于被识别的飞行器传递函数的数 量)，以及包括用于以向量形式从误差信号中减去过滤响应。附图说明下面结合附图4皮露了本专利技术的一个实施例，其中图1是根据本专利技术的实施例披露了将由外部或者飞行员/FCS 激励引入到飞行器的动态结构载荷最小化的方法和装置的框图2是描述了本专利技术中所使用的误差信号的生成的框图3是根据本专利技术描述了将由外部激励引入到飞行器的动态结 构载荷最小化的方法和装置的又一 实施例的示意性框图4是用于本专利技术实施例中的自适应预调整或预控电路的示意 性框图5是描述自适应预控的另一个示意性框图6是飞行器的示意性框图，示出了可以才艮据本专利技术的一个实 施例来使用的传感器装置，以将飞行器的动态结构载荷最小化；以 及图7是一个示图，对应于频率示出了平均误差信号的大小，所 述平均误差信号的大小指本文档来自技高网...

【技术保护点】
将飞行器的动态结构载荷最小化的方法，所述动态结构载荷由外部激励（１）引入至所述飞行器（２），所述方法包括：　生成指示所述外部激励（１）的信号（ｘ）；　根据预控规则从所述激励指示信号（ｘ）获得用于启动所述飞行器（２）的控制元件（２０）的预控信号（ｙ），以便减小引入至所述飞行器（２）的所述动态结构载荷；　生成表示所述预控的性能的误差信号（ｅ，ｅ↑［＊］）；以及　通过所述误差信号（ｅ，ｅ↑［＊］）和／或通过所述激励指示信号（ｘ）来优化所述预控规则，以便将所述动态结构载荷最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德列亚斯怀尔兹切克，鲁道夫迈尔，法尔克霍夫曼，马蒂厄让诺，尼基阿韦尔萨，
申请(专利权)人：法国空中客车公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]