为了抑制当直升机旋翼(24、26)相对于机身(31)倾斜时所引发的进动，通过横向分量补充倾斜轨迹。该类型的直升机在旋翼和机身之间具有可弯曲的和驱动的接头(34)。控制器(2)接收来自转向装置的输入信号(4)，并且将该输入信号转换为用于接头中的运动的致动系统(3)的输出信号(7)。基于输入信号，控制器计算估计进一步的输入信号，并且在发送输出轨迹(11)之前，加入横向分量至输入轨迹。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及直升机的俯仰和滚转控制方法，该类型的直升机在旋翼和机身之间具有接头，该接头能够在横向二维内枢转运动。
技术介绍
直升机的姿态控制，例如倾斜转弯，经常通过周期变距操纵而发生，其中，叶片在旋转平面中运动的过程中，旋转叶片的俯仰角是连续变化的。但是，这是机械上相对复杂的系统，并且占据相当大的重量，这是一个缺陷，尤其对于小型直升机来说。此外，为了控制偏航力矩，通常用到尾旋翼，这使得该系统更加复杂。因此，对于轻型直升机，已经提出不同的系统。国际专利申请WO 99/38769，公开一种无人直升机，其中，周期变距操纵器和尾旋翼一样被省略。通过允许旋翼相对于机身在俯仰和滚转方向上有限倾斜的类似万向接头， 将机身连接于旋翼。美国专利No. 7128293中，公开了位于机舱和具有旋翼的动力装置之间的不同的枢轴联接装置。该旋翼能够通过配平致动器前后移动，以平衡直升机，并且该旋翼通过用于定向控制的定向致动器绕俯仰轴线和滚转轴线倾斜。英国专利申请GB2375090中，公开了用于旋翼的三腿悬架。当旋翼相对于机身倾斜时，陀螺力使得直升机的俯仰和滚转难以控制，特别地，如果旋翼不具有周期的变距。由于这个原因，已经提出使用两个相互反向旋转的旋翼。美国专利No. 6460802中，公开了具有双旋翼的直升机。该双旋翼可倾斜，以控制俯仰和滚转。国际专利申请WO 04/130814也公开了可倾斜的双旋翼。国际专利申请WO 04/002824公开了具有两个可倾斜旋翼的直升机，飞行器的每个末端设有一个旋翼。特别地，对于不具有周期变距的直升机，任何旋翼的倾斜，特别地，如果不是相互反向旋转的双旋翼，将引起导致飞行器的不稳定的俯仰和滚转的临界力。旋翼倾斜引起的进动通常因为飞行器上的重力而被阻止。但是，对于大而快的旋翼倾斜，在飞行器上产生的较强的陀螺力以及相应的进动可能是致命的。人们期望在这方面找到改进的、简单的、和轻量的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供当旋翼倾斜时，控制飞行器俯仰和滚转的简单并且轻质的方案。特别地，目标是找到降低进动风险的简单方案。该目的通过以下阐述的用于控制直升机俯仰和滚转的方法和控制器来实现。该直升机具有机身，例如机舱，以及在该机身上方的具有翼片的旋翼。该旋翼具有旋翼轴并且通过一联接装置连接于机身，该联接装置能够在垂直于旋翼轴的二维中运动。该运动可以仅是枢转的，例如通过万向型的或万向节型的联接装置；或者仅是平移的，例如用滑行装置；或者是二者的结合，例如用三脚架或六脚架。重要的是在垂直于旋翼轴的二维中旋翼上升中心相对于机身重心的运动。例如，旋翼相对于垂直方向的倾斜可通过运动，主要是机身的运动引起，而几乎不通过旋翼的运动引起。通常地，联接装置包括调节旋翼相对于机身的方位的致动器系统。在具体的实施例中，旋翼轴通过致动器驱动的联接装置设于连接于机身的支承结构上，该致动器驱动的联接装置包括能够在垂直于旋翼轴的二维中相对于机身驱动带有旋翼的支承结构的致动器系统。控制器包括用于接收相对于垂直方向改变旋翼方向的，或者更确切地说改变带有旋翼的支承结构的方向的输入信号的输入信道。该垂直方向是从直升机的重心到地球重心的方向。控制器还具有发出信号至联接装置的致动器系统的输出信道，以从基于输入信号的起始方向相对于机身调整旋翼的方位，或者更确切地说调整带有旋翼的支承结构的方位。控制器被程序化用于执行以下步骤。控制器接收输入信号——例如从摇杆控制台——以从起始方位向相对于垂直方向的第一倾斜方向上倾斜旋翼轴。作为对输入信号的响应，控制器发出输出信号至致动器系统，该致动器系统在大致垂直于第一方向和旋翼轴的方向上，启动旋翼轴的运动，或者更确切的说，启动带有旋翼的支承结构的运动。该运动是倾斜或平移或二者的结合。旋翼轴进入第一方向的运动相对于在大致垂直方向上的倾斜有相当大程度上延迟。在具体的实施例中，该运动沿着旋翼旋转方向上的圆形路径的第一部分。通常地，该运动通过数字控制器渐增式完成，而不是无限平滑的运动。例如，沿线性路径在第一方向上倾斜旋翼的输入命令被转换成起初大体横向方向上运动，接着平行于第一方向的运动。这种运动的说明如下已经观察到的是，旋转旋翼在单一方向上的倾斜会导致具有失去直升机稳定性风险的系统进动。这种进动在以上引述的国际专利申请WO 04/103814的第4页第3段中提到。关于本专利技术，实验上已经发现的事实是，这种进动可以从一开始就主动排除，如果沿着旋翼的旋转方向上的圆形路径在旋翼上施加输入的倾斜力，将会导致不具有进动的旋翼的线性倾斜。因此，本专利技术主动预防进动，而不是后期阻止进动。例如，进动的预防可以由枢转运动实现，机身的方位通过该运动在很大程度上不变。但是，如果机身和旋翼之间，更确切的说，机身和带有旋翼的支承结构之间的联接装置仅仅是可平移类型的，可以通过类似的运动预防进动。对于平移运动，由输出信号限定的运动路径跟由枢转运动限定的稍微不同，但是，原理是相似的。在进一步的实施例中，控制器被配置用于根据算法计算出一定的路径，并且控制器后的转换器用于将控制器的输出信号转换为实际使用的联接装置系统的控制信号。因此，同样的控制器可用于平移系统，枢转系统，或者类似能够进行包括倾斜和平移的复杂运动的六脚架的系统。只有转换器可以被修正，以调节输出信号。控制器和转换器通常是计算机或计算机软件程序。但是，也可以应用由模拟电子元件，而不是数字程序配置的控制器。关于本专利技术，设立控制器，该控制器考虑到排除进动的补偿需要，可将输入信号转化为输出信号。如果该输入信号是在单一方位上倾斜的命令，在某些情况下，补偿的输出信号将引起大致沿着半圆周的运动。但是，在实践中，转向操纵不是这样，该转向操纵在方向和速度上持续变化。因此，控制器接收第一输入信号并且首先计算出横向运动，并且具有一定延迟地在第一方位上引入该运动，从而沿着圆形路径的第一部分进行倾斜。然后，该路径根据下面更详细说明的算法进行修正。例如，输入信号可能来自操纵杆型转向装置，其中，操纵杆的运动产生相应的用作控制器输入信号的电信号。当该操纵杆开始从第一方位上移动时，通过自操纵杆转向装置产生的并且作为输入信号由控制器接收的电信号随后用于控制器中，以估计操纵杆的最终可能的方位——基于输入信号和开始方位，操纵杆最终方位与旋翼轴的最终方位相应。最初的估计本身与实际最终位置相比，可能看起来是完全错误的，但是在实践中，该估计已被证明在迭代过程中表现令人满意，并且具有在输入信号时间和旋翼倾斜时间之间仅有短的、非显著的延迟的优点。太长的延迟对持续进行的转向来说不太合适。从最终方位的估计，控制器计算出从起始方位至估计的最终方位的大致的圆形路径，该圆形路径与旋翼轴垂直。基于该圆形路径，输出信号发出，以沿着圆形路径的第一部分倾斜和/或平移旋翼。只有在这种情况下，其中，操纵杆的运动速度是不变的，倾斜将沿着首先计算出的圆形路径持续。为了也考虑其他类型的变化的输入信号，控制器根据进一步收到的输入信号，通过进行新的估计持续调节计算出的路径。基于变化的输入信号，期望的最终方位被持续的重新计算，并且，相应地，之前计算出的路径的调整被确定。根据持续重新计算出的路径，输出信号被发送至致动器系统，以相对于机身，沿着重新计算的路径，倾斜和/或平移旋翼。该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.07 DK PA2009005961.控制具有控制器的直升机的俯仰和滚转的方法，其中，该直升机包括机身(31)和机身上方的具有翼片06)的旋翼04二6)，该旋翼具有旋翼轴并且设于支承结构上，该支承结构通过致动器驱动联接装置(34)连接于所述机身，该联接装置包括致动器系统(36)，该致动器系统(36)能够在垂直于所述旋翼轴的二维中相对于所述机身移动所述具有所述旋翼的支承结构，所述控制器⑵包括接收输入信号⑷的输入信道(5)以及发送输出信号 (7)至所述致动器(36)的输出信道(6)，所述输入信号(4)用于改变所述具有所述旋翼的支承结构相对于垂直方向(19)的方位，所述致动器(36)基于所述输入信号，相对于所述机身从起始位置移动所述旋翼的支承结构，所述方法包括-通过所述控制器接收所述输入信号，该输入信号用于从起始方位在第一倾斜方向上倾斜所述旋翼轴，-作为对所述输入信号的响应，发送输出信号至所述致动器系统(36)，-作为对所述输出信号的响应，启动所述致动器系统，以在基本垂直于所述第一倾斜方向和所述旋翼轴以及沿着所述旋翼旋转方向上的圆形路径的第一部分的方向上，引起所述具有所述旋翼的支承结构相对于所述机身的运动。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，基本垂直于所述第一方向(17)的所述运动包括相对于所述机身的旋翼轴的倾斜。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，基本垂直于所述第一方向(17)的所述运动包括相对于所述机身的旋翼轴的平移。4.被程序化用于执行根据任一前述的权利要求的方法的控制器，其中，所述控制器 O)配置为-基于所述输入信号(4)和起始方位(A)，计算期望的相对于所述垂直方向的旋翼的最终方位⑶，-计算从所述起始方位至所述最终方位的基本呈圆形的路径(8)，所述圆形路径基本垂直于所述旋翼轴，-发送输出信号(7)，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·拉丁，
申请(专利权)人：赫利斯堪的亚有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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