一种自动配平积分器保护方法及装置 |
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| 申请号 | CN202311843624.5 | 申请日 | 2023-12-28 | 公开(公告)号 | CN117908561A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所; | 发明人 | 薛源; 刘世民; 薛轶凡; 赵昊罡; | ||||
| 摘要 | 本 申请 属于飞行控制技术领域，特别涉及一种自动配平积分器保护方法及装置。该方法包括步骤S1、在飞机着陆下滑阶段，在驾驶杆处于中立位且飞机离地高度不低于设定值时，由自动配平模 块 持续给出升降 舵 自动配平指令，在驾驶杆偏离中立位或者飞机离地高度低于设定值时，记录变化前的升降舵自动配平指令；步骤S2、当飞机离地高度低于设定值时，断开自动配平模块，通过最后一次记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。本申请实现了自动配平积分器保护功能，提高了飞机安全性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自动配平积分器保护方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种自动配平积分器保护方法及装置技术领域[0001] 本申请属于飞行控制技术领域，特别涉及一种自动配平积分器保护方法及装置。 背景技术[0002] 现代飞机广泛采用电传飞行控制系统，通过复杂的控制律实现控制功能和保护功能，减轻飞行员负担和提高飞行安全性。自动配平功能是一项重要的控制功能，用于当飞机速度变化或受到扰动后自动配平飞机，无需飞行员干预，极大的减轻了飞行员操纵负担。 [0003] 自动配平功能通过控制飞机法向过载实现，核心环节为积分器，当飞行员不操纵时，飞机平飞法向过载指令为1g(转弯飞行时法向过载指令与滚转角和俯仰角相关)，积分器会根据法向过载指令与飞机法向过载响应的误差不断控制升降舵偏转，控制飞机运动，进而消除误差，从而使飞机法向过载达到法向过载指令。另外，积分器还接收飞行员操纵指令，控制飞机法向过载达到操纵产生的法向过载指令。 [0004] 着陆过程飞机处于低速状态，在接近地面时需要断开自动配平功能，即积分器不再控制飞机响应。这是因为着陆近地面时要建立着陆姿态，以控制俯仰角为目标，若自动配平功能不断开，实际上是对法向过载的控制，拉杆操纵时会控制飞机一直抬头，使俯仰角不断增大，不利于着陆接地。 [0005] 目前，常规的做法是通过设计逻辑，当飞机着陆近地面时断开积分器，但未对积分器进行保护。由于积分器在断开前还会接收驾驶杆操纵指令，因此积分器可能存储较大的操纵指令，积分器存储的指令会占用升降舵操纵权限，这会导致飞机纵向操纵权限减小，当飞机出现特殊情况时(如舵面失效故障或接地速度较小时)，操纵权限减小会极大的影响飞行安全。发明内容 [0006] 为了解决上述问题，本申请提供了一种自动配平积分器保护方法及装置，确保在着陆过程积分器断开后积分器仅存储配平值，不包含操纵指令，保证操纵权限不受影响，提高飞机的安全性。 [0007] 本申请第一方面提供了一种自动配平积分器保护方法，主要包括： [0008] 步骤S1、在飞机着陆下滑阶段，在驾驶杆处于中立位且飞机离地高度不低于设定值时，由自动配平模块持续给出升降舵自动配平指令，在驾驶杆偏离中立位或者飞机离地高度低于设定值时，记录变化前的升降舵自动配平指令； [0009] 步骤S2、当飞机离地高度低于设定值时，断开自动配平模块，通过最后一次记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。 [0011] 优选的是，步骤S1中，当驾驶杆位移的绝对值小于回中特性阈值时，判定所述驾驶杆处于中立位，否则驾驶杆偏离中立位。 [0012] 优选的是，步骤S1中，设定值为15m。 [0014] 优选的是，步骤S2中，通过(ELVT_INT_CMD‑ELVT_TRIM)*K2对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令ELVT_INT_CMD进行调整，其中，ELVT_TRIM为最后一次记录的升降舵自动配平指令，K2为用于表示调整速度的增益量。 [0015] 本申请第二方面提供了一种自动配平积分器保护装置，主要包括： [0016] 升降舵自动配平指令记录模块，用于在飞机着陆下滑阶段，在驾驶杆处于中立位且飞机离地高度不低于设定值时，由自动配平模块持续给出升降舵自动配平指令，在驾驶杆偏离中立位或者飞机离地高度低于设定值时，记录变化前的升降舵自动配平指令； [0017] 自动配平调整模块，用于当飞机离地高度低于设定值时，断开自动配平模块，通过最后一次记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。 [0018] 优选的是，通过(ELVT_INT_CMD‑ELVT_TRIM)*K2对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令ELVT_INT_CMD进行调整，其中，ELVT_TRIM为最后一次记录的升降舵自动配平指令，K2为用于表示调整速度的增益量。 [0020] 图1是自动配平功能控制架构示意图。 [0021] 图2为自动配平控制信号选取示意图。 [0022] 图3为升降舵自动配平指令记录示意图。 [0023] 图4为本申请自动配平积分器保护方法的一优选实施例的升降舵配平指令调整示意图。 具体实施方式[0024] 为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。 [0025] 本申请第一方面提供了一种自动配平积分器保护方法，主要包括： [0026] 步骤S1、在飞机着陆下滑阶段，在驾驶杆处于中立位且飞机离地高度不低于设定值时，由自动配平模块持续给出升降舵自动配平指令，在驾驶杆偏离中立位或者飞机离地高度低于设定值时，记录变化前的升降舵自动配平指令； [0027] 步骤S2、当飞机离地高度低于设定值时，断开自动配平模块，通过最后一次记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。 [0028] 首先参考图1，为现有的自动配平功能控制架构示意图，AUTO_TRIM_SW为自动配平模块的开关，当AUTO_TRIM_SW为1时，自动配平模块参与工作，自动配平模块法向过载传感器信号与法向过载指令作差，乘以增益K1后经过积分器生成升降舵自动配平指令ELVT_INT_CMD，控制升降舵偏转以消除飞机法向过载与法向过载指令的误差，从而实现飞机法向过载达到法向过载指令，完成自动配平；当AUTO_TRIM_SW为0时，积分器的被积分量为0，即自动配平功能断开。其中K1为正值，K1越大，飞机法向过载达到法向过载指令越快，需要根据具体飞机特性进行设计。 [0029] 着陆过程中，当飞机距离地面较低时，需要断开自动配平功能，即不对法向过载进行精确控制。这里首先对着陆过程进行判断，例如在一些可选实施方式中，步骤S1中，当起落架手柄放下，且飞机构型为着陆构型时，判定飞机处于着陆下滑阶段；否者，飞机不处于着陆下滑阶段。该实施例中，起落架手柄的状态通常通过起落架手柄信号进行判断，例如LG＝1时，代表起落架手柄放下；LG＝0时，代表起落架手柄收上。飞机构型通常根据襟翼进行判断，通过上述两个条件即可判断飞机是否处于着陆阶段。 [0030] 如上所述，当飞机处于着陆阶段，并没有立马断开自动配平功能，而是在飞机距离地面较低时，才断开自动配平功能。飞机距离地面较低通常通过无线电高度来表征，例如在一些可选实施方式中，步骤S1中，设定值为15m。即当无线电高度信号正常且无线电高度小于等于15m时认为飞机距离地面较低，15m代表飞机开始拉平的高度，根据飞机着陆方式及性能，该数值可适当调整。这里先对飞机处于着陆阶段且飞机距离地面还没有达到所谓的“较低”时进行说明。如步骤S1所示，在该阶段记录变化前的升降舵自动配平指令，具体如图3所示。 [0031] 在图3中，结合步骤S1，在飞机处于着陆下滑过程中，当无线电高度H_RH大于15m，且驾驶杆位移Xe的绝对值小于特性阈值时，例如2mm，则对TRIM_ST赋值为1，此时表明自动配平模块正常工作，通过选择器将自动配平模块的正常工作的输出值ELVT_INT_CMD进行记录变量ELVT_TRIM中，由于自动配平模块的输出值ELVT_INT_CMD持续变化，变量ELVT_TRIM也在不断更新。当驾驶杆位移Xe的绝对值超过特性阈值时，此时自动配平模块仍然正常工作，输出值ELVT_INT_CMD参与舵偏控制，但是这里需要将变化前最后一个输出值ELVT_INT_CMD进行记录，当然在该过程中，如果驾驶杆回中，则重新更新变量ELVT_TRIM的值。 [0032] 需要说明的是，上述驾驶杆位移Xe的回中特性阈值设置为2mm，是根据驾驶杆系统的回中特性所确定的，不同的驾驶杆系统该数值可适应调整。 [0033] 在步骤S2中，当飞机离地高度低于设定值时，需要断开自动配平模块，并基于步骤S1记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。 [0034] 首先对飞机离地高度低于设定值进行说明，前述已给出了15m的无线电高度设定值作为判别依据，然而无线电高度信号有可能存在异常，因此，在一些可选实施方式中，步骤S2中，在断开自动配平模块时，在无线电高度信号异常时，通过起落架手柄状态代替飞机离地高度，用于判断是否断开自动配平模块，当起落架手柄状态为方下状态时，断开自动配平模块。 [0035] 自动配平模块的控制信号AUTO_TRIM_SW为1时，自动配平功能接通，其运算逻辑如图2所示，其中H_RH为无线电高度，FAULT_H_RH为无线电高度信号故障标识(FAULT_H_RH＝1代表无线电高度信号故障；FAULT_H_RH＝0代表无线电高度信号正常)，LG为起落架手柄信号(LG＝1时，代表起落架手柄放下；LG＝0时，代表起落架手柄收上)。当无线电高度信号正常且无线电高度大于15m时，AUTO_TRIM_SW＝1；当无线电高度信号正常且无线电高度小于等于15m时，AUTO_TRIM_SW＝0。另外，当无线电高度信号故障时采用起落架手柄进行判断，LG＝0时，AUTO_TRIM_SW＝1；LG＝1时，AUTO_TRIM_SW＝0。 [0036] 当无线电高度低于15m时，通过步骤S2对升降舵自动配平指令进行调整，通过积分器调整逻辑开关进行控制，以下两个条件任意一个满足时，CHANGE_SW＝0(不对积分器进行调整)；两个条件都不满足时，CHANGE_SW＝1(对积分器进行调整)： [0037] a)飞机轮载承载(飞机在地面)； [0038] b)自动配平接通(AUTO_TRIM_SW＝1)。 [0039] 调整的目的在于使得升降舵自动配平指令逐渐变化至步骤S1记录的升降舵自动配平指令，例如在一些可选实施方式中，步骤S2中，通过(ELVT_INT_CMD‑ELVT_TRIM)*K2对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令ELVT_INT_CMD进行调整，其中，ELVT_TRIM为最后一次记录的升降舵自动配平指令，K2为用于表示调整速度的增益量，K2越大，调整越快。 [0040] 本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的自动配平积分器保护装置，主要包括： [0041] 升降舵自动配平指令记录模块，用于在飞机着陆下滑阶段，在驾驶杆处于中立位且飞机离地高度不低于设定值时，由自动配平模块持续给出升降舵自动配平指令，在驾驶杆偏离中立位或者飞机离地高度低于设定值时，记录变化前的升降舵自动配平指令； [0042] 自动配平调整模块，用于当飞机离地高度低于设定值时，断开自动配平模块，通过最后一次记录的升降舵自动配平指令对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令进行差值积分调整。 [0043] 在一些可选实施方式中，在所述自动配平调整模块中，通过(ELVT_INT_CMD‑ELVT_TRIM)*K2对遗留在自动配平积分器中的升降舵配平指令ELVT_INT_CMD进行调整，其中，ELVT_TRIM为最后一次记录的升降舵自动配平指令，K2为用于表示调整速度的增益量。 [0044] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 |
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