详情

原文传递用于运行飞行器的方法、飞行控制装置和飞行器

专利名称：	用于运行飞行器的方法、飞行控制装置和飞行器
摘要：	本公开涉及一种用于运行飞行器的方法，包括：a)当第一飞行控制单元(CTRL‑1)有效时，根据第一控制实施方案控制驱动单元；b)当第二飞行控制单元(CTRL‑2)有效时，根据第二控制实施方案控制驱动单元；c)持续监控当前有效的飞行控制单元(CTRL‑1)的功能；d)将有效的飞行控制单元从当前有效的飞行控制单元(CTRL‑1)转换为新的有效的飞行控制单元(CTRL‑2)；步骤d)包括：对飞行控制单元(CTRL‑2)中实施的飞行器的运动方程的起始值进行初始化；用来自飞行控制单元(CTRL‑1)的驱动单元的控制指令对飞行控制单元(CTRL‑2)的积分器进行初始化；在来自飞行控制单元(CTRL‑2)的驱动单元的控制指令(u1)与来自飞行控制单元(CTRL‑2)的驱动单元的控制指令(u2)之间进行差异调整。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	德国;DE
申请人：	沃科波特有限公司
发明人：	B·尤克塞尔;J·斯蒂芬;B·基尔希
专利状态：	有效
申请日期：	2021-09-24T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-29T00:00:00+0800
申请号：	CN202111122411.4
公开号：	CN114248934A
代理机构：	北京英创嘉友知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	南毅宁
分类号：	B64D31/00;B64C13/02;B64C27/08;B64C27/14;G08C25/00;G05D1/08;G05D17/02;G05B9/03;B;G;B64;G08;G05;B64D;B64C;G08C;G05D;G05B;B64D31;B64C13;B64C27;G08C25;G05D1;G05D17;G05B9;B64D31/00;B64C13/02;B64C27/08;B64C27/14;G08C25/00;G05D1/08;G05D17/02;G05B9/03
申请人地址：	德国布鲁赫萨尔
主权项：	1.一种用于运行具有多个驱动单元(2)的飞行器(1)的方法，包括： a)提供至少一个第一飞行控制单元(CTRL-1)，当第一飞行控制单元(CTRL-1)有效时，所述第一飞行控制单元根据第一控制实施方案控制驱动单元(2)； b)提供至少一个第二飞行控制单元(CTRL-2)，当第二飞行控制单元(CTRL-2)有效时，所述第二飞行控制单元根据第二控制实施方案控制驱动单元(2)； c)持续监控当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的功能； d)根据步骤c)中的监控结果，将有效的飞行控制单元从当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)转换为新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)；其中，步骤d)中对于新的飞行控制单元(CTRL-2)的转换包括： d1)用飞行器(1)当前已知的状态值(x)，对在新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)中实施的飞行器(1)的运动方程的起始值进行初始化，优选在转换的时刻(ts)进行一次初始化； d2)利用来自当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的驱动单元(2)的控制指令，对新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的积分器进行初始化，优选在转换的时刻(ts)进行一次初始化； d3)在来自当前有效的飞行控制单元(CTRL-2)的驱动单元(2)的控制指令(u1)与来自新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的驱动单元(2)的控制指令(u1)之间进行差异调整，优选从转换的时刻(ts)起连续地进行，最优选地以随时间(t)降低的权重进行。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d1)包括：优选通过相应的传感器(4)测量飞行器(1)的状态值(x)，并且将测量结果用于对在新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)中实施的运动方程的起始值进行初始化。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤d1)在将人类飞行员的控制命令(PI)或自动驾驶仪的控制命令(AI)向新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的控制实施方案中映射/传输时进行。 4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于在步骤d1)中的初始化适用的是：其中，表示对应于控制命令的状态值，并且x2(ts)表示飞行器(1)在转换的时刻ts的当前已知状态值。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤d2)包括：通过传输通道将当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的驱动单元(2)的控制指令(u1)传输给新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，对于在步骤d2)中的初始化适用的是：在转换的时刻ts，其中D，表示控制矩阵，所述控制矩阵根据up＝Du将实际控制指令与伪控制指令相关联，m， 7.根据权利要求6所述的方法，其中，对于在步骤d2)中的初始化适用的是：在转换的时刻ts减小了K(x2(ts))，即其中，K(x2(ts))表示在没有积分器的情况下，新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的伪控制指令。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述差异调整的权重随着时间(t)降低，优选指数地降低。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，步骤d3)包括：u′2(t)＝u2(t)+Δu′，Δu＝(u1(ts)-u2(ts))e-λt，2＞0，其中，u1表示当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的实际控制指令，和u′2表示新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的实际控制指令。 10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用在零空间上的投影Δu′替代Δu，使得飞行器(1)的状态不发生改变。 11.根据权利要求10所述的方法，其中，适用的是：Δu′＝N2Δu，其中，D，表示控制矩阵，所述控制矩阵根据up＝Du将实际的控制指令与伪控制指令相关联，m， 12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，第一飞行控制单元(CTRL-1)和第二飞行控制单元(CTRL-2)采用不同的配置u＝D-1up，D，表示控制矩阵，所述控制矩阵根据up＝Du将实际控制指令与伪控制指令相关联，m， 13.一种用于具有多个驱动单元(2)的飞行器(1)的飞行控制装置，包括： a)至少一个第一飞行控制单元(CTRL-1)，用于当第一飞行控制单元(CTRL-1)有效时，根据第一控制实施方案控制驱动单元(1)； b)至少一个第二飞行控制单元(CTRL-2)，用于当第二飞行控制单元(CTRL-2)有效时，根据第二控制实施方案控制驱动单元(2)； c)监控装置，用于持续监控当前有效的第一飞行控制单元(CTRL-1)或第二飞行控制单元(CTRL-2)的功能； d)至少一个控制技术的实施方案，用于根据监控装置的监控结果，将有效的飞行控制单元从当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)转换为新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)；其中，所述控制技术的实施方案包括： d1)第一实施块(A)，用于用飞行器(1)当前已知的状态值(x)，对在新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)中实施的飞行器(1)的运动方程的起始值进行初始化，优选在转换的时刻(ts)进行一次初始化； d2)第二实施块(B)，用于利用来自当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的驱动单元(2)的控制指令(u1)，对新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的积分器进行初始化，优选在转换的时刻(ts)进行一次初始化； d3)第三实施块(C)，用于在来自当前有效的飞行控制单元(CTRL-1)的驱动单元(2)的控制指令(u1)与来自新的有效的飞行控制单元(CTRL-2)的驱动单元(2)的控制指令(u2)之间进行差异调整，优选从转换的时刻(ts)起连续地进行，最优选以随时间(t)降低的权重进行。 14.根据权利要求13所述的飞行控制装置，进一步被设计用于执行根据权利要求2至12中任一项所述的方法。 15.一种具有多个驱动单元(2)的飞行器(1)，特别是电动的多旋翼VTOL飞行器，所述飞行器具有根据权利要求13或14所述的飞行控制装置。 16.一种具有多个驱动单元(2)的飞行器(1)，特别是电动的多旋翼VTOL飞行器，所述飞行器根据权利要求1至12中任一项所述的方法运行。
所属类别：	发明专利