[发明专利]控制执行器系统的方法、紧急控制系统以及飞行器

说明书

公开了一种用于控制过度确定的执行器系统的方法，该系统具有第一数量的执行器，该第一数量大于执行执行器系统的预定物理任务所需的执行器的第二数量，该方法包括：通过控制单元自动控制第一数量的执行器以共同执行预定物理任务；重复检测第一数量的执行器的功能状态，以检测第一数量的执行器中的任何一个的执行器故障；在发生任何检测到的执行器故障的情况下，生成至少一个紧急信号，该紧急信号表示由剩余数量的执行器执行适应的物理任务；其中，适应的物理任务包括以各个执行器的最大物理负载的预定阈值以下的方式激活剩余执行器中的每个执行器以及以防止进一步损坏执行器系统的方式激活剩余执行器的整体。还公开了一种紧急控制系统和具有该系统的飞行器。

技术领域

本发明涉及飞行器控制领域，尤其涉及一种控制执行器系统的方法、一种紧急控制系统以及配备有这样系统的飞行器。

背景技术

EP2781980A1公开了一种响应紧急情况的无人飞行器(UAV)的飞行方法。该方法包括通过使用形成无人飞行器的一部分的控制器或控制单元来实施的步骤，所述步骤包括：定义多个紧急情况；将每个紧急情况与优先级相关联；将每个紧急情况与目标相关联；感测无人飞行器的多个运行参数以检测是否存在多个紧急情况之一；当检测到一个或多个紧急情况时：针对检测到的紧急情况生成具有最高相关优先级的轨迹，其中，根据与具有最高相关优先级的紧急情况相关联的目标来生成轨迹；以及指示所述无人飞行器遵循所生成的轨迹。以此方式，根据检测到的紧急情况，规划了UAV的新轨迹。此外，每个紧急情况具有其自己的优先级，这意味着，例如，在检测到发动机故障和电池系统故障被的情况下，可以为发动机故障分配更高的优先级，并因此将基于该紧急情况计算新的轨迹。

这种方法可以适用于具有有限数量的执行器或者少量发动机(对于飞机而言)的简单系统，即一个或两个执行器/发动机的简单系统。对于具有冗余推进能力的过度确定的系统(例如多执行器飞行器(MAV))，复杂性急剧增加，并且已知的紧急系统(例如，如EP2781980A1中所述)仅能用于极少数紧急情况。

在这种情况下，术语“过度确定(overly determined)”是指所考虑的(执行器)系统包括比联合执行给定物理任务(例如，遵循规划的轨迹安全地将飞行器移至目标位置)所需的执行器数量更多的执行器。换句话说：该系统包括冗余的执行器能力。

发明内容

需要一种操作过度确定的执行器系统的方法，该方法不具有上述缺点并且可以在大量紧急情况下应用，特别是涉及但不限于多执行器飞行器(MAV)。还需要一种可以与MAV一起使用的紧急控制系统，以提高飞行器安全性。

上述目的通过下述的方法、紧急控制系统以及通过具有下述特征的飞行器来实现。

本发明涉及一种用于控制过度确定的执行器系统的方法，所述系统具有第一数量的执行器，该第一数量大于执行所述执行器系统的预定物理任务所需的执行器的第二数量。

本发明还涉及一种用于控制过度确定的执行器系统的紧急控制系统，特别是与多执行器飞行器MAV(例如用于运输装载物和/或乘客的电动VTOL飞行器)一起使用，所述执行器系统具有第一数量的执行器，该第一数量大于执行所述执行器系统的预定物理任务所需的执行器的第二数量，所述执行器具体地被设计为推进单元，特别是转子/螺旋桨、电动螺旋桨单元、涡轮机或任何其他执行器/推进系统，其形成所述MAV的一部分。

最后，本发明涉及一种多执行器飞行器MAV形式的飞行器，例如，用于运输装载物和/或乘客的电动VTOL飞行器。