自适应飞行控制制造技术

本公开内容涉及自适应飞行控制。一个实施方式是飞行器，该飞行器包括：至少一个推进组件；货物区域，用于接收要由飞行器运输的有效载荷；以及控制系统。该控制系统用于：确定所接收的有效载荷的特性；基于所确定的有效载荷特性来自动确定用于操作包括有效载荷的飞行器的最佳控制增益；以及根据所确定的最佳控制增益向飞行器的至少一个推进组件和控制组件中的至少一个提供控制信号，以控制至少一个推进组件的操作。

Adaptive flight control

【技术实现步骤摘要】
自适应飞行控制
本公开内容总体上涉及飞行器，并且更具体地，涉及具有自适应飞行控制的垂直起降(“VTOL”)飞行器。
技术介绍
与固定翼飞行器不同，垂直起降(“VTOL”)飞行器不需要跑道。替代地，VTOL飞行器能够垂直起飞、悬停和着陆。VTOL飞行器的一个示例是直升机，其是具有将垂直升力和向前推力提供给飞行器的一个或更多个旋翼的旋翼飞行器。直升机旋翼不仅使得能够实现悬停、垂直起飞和垂直着陆，而且还使得能够实现向前、向后和横向飞行。这些属性使直升机在固定翼飞行器可能无法起降的拥挤、孤立或偏远的地区高度通用。但是，直升机通常缺乏固定翼飞行器的前进空速。倾转旋翼机是VTOL飞行器的另一示例。倾转旋翼机利用可以在向前的推力取向与垂直的升力取向之间转换的可倾斜的旋翼系统。旋翼系统可相对于一个或更多个固定机翼倾斜，使得相关的推进器具有用于垂直起飞、悬停和垂直着陆的大致水平的旋转平面以及用于其中一个或更多个固定翼提供升力的飞机模式或向前飞行的大致垂直的旋转平面。以这种方式，倾转旋翼飞行器将直升机的垂直上升能力与固定翼飞行器的速度和航程结合在一起。VTOL飞行器的另一种类型通常被称为“尾坐式垂直起落飞行器”。如名称所表明，尾坐式垂直起落飞行器可以撑在其尾部上来起飞和着陆，但是可以水平倾斜以便向前飞行。VTOL飞行器可以有人驾驶的或无人驾驶的。无人驾驶飞行器(UAV)，通常也称为“无人机”，是机上没有人类飞行员的飞行器。UAV可以用于执行各种任务，包括拍摄、包裹递送、监视和其他应用。UAV通常形成无人飞行器系统(“UAS”)的一部分，该无人飞行器系统包括UAV、地面控制器以及无人驾驶飞行器与控制器之间的通信系统。飞行器通常用于乘客和/或货物的高速直接运输。这样的乘客和/或货物的不均匀装载会影响飞行器的重心(“CG”)，这可能影响飞行器的飞行特性和性能。固定翼飞行器相比于旋翼飞行器的优点在于，固定翼飞行器能够进行更远航程和更有效的飞行。相比之下，旋翼飞行器具有垂直起降、悬停、侧飞、后飞和前飞的明显的优点，这允许精确着陆在空间受限或其他方面受阻的着陆区域以及精确操纵往返这样的着陆区域。倾转旋翼机和尾坐式垂直起落飞行器都享有固定翼飞行器和旋翼飞行器两者的优点，但是，它们对重量和CG的变化特别敏感。
技术实现思路
一个实施方式是飞行器，该飞行器包括：至少一个推进组件；货物区域，用于接收要由飞行器运输的有效载荷；以及控制系统。该控制系统用于：确定所接收的有效载荷的特性；基于所确定的有效载荷特性来自动确定用于操作包括有效载荷的飞行器的最佳控制增益；以及根据所确定的最佳控制增益向飞行器的至少一个推进组件和控制组件中的至少一个提供控制信号，以控制至少一个推进组件的操作。附图说明为了提供对本公开内容及其特征和优点的更完整的理解，参照以下结合附图的描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素。图1是根据本文中描述的实施方式的被配置用于在直升机飞行模式下操作的飞行器的斜视图。图2是根据本文中描述的实施方式的被配置用于在飞机飞行模式下操作的图1的飞行器的斜视图。图3是根据本文中描述的实施方式的处于未加压状态的货舱的斜视图。图4是根据本文中描述的实施方式的处于加压状态的货舱的斜视图。图5是根据本文中描述的实施方式的向飞行器提供自适应飞行控制的方法的流程图。图6是适合于实现本公开内容的实施方式的通用处理器(例如，电子控制器或计算机)系统的示意图。具体实施方式以下公开内容描述了用于实现本公开内容的特征和功能的各种说明性实施方式和示例。虽然结合各种示例实施方式在下面描述了特定部件、布置和/或特征，但是这些仅是用于简化本公开内容的示例，并且不旨在进行限制。当然，应当认识到的是，在任何实际实施方式的开发中，可以作出许多特定于实现方式的决定来实现开发者的特定目标，包括对系统、业务和/或法律约束的遵守，这些可能随实现方式的不同而变化。此外，应当认识到的是，虽然这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言，这将仍是日常工作。虽然下面详细讨论了本公开内容的各种实施方式的形成和使用，但是应当认识到的是，本公开内容提供了许多可应用的专利技术构思，其可以在各种各样的特定情况下实施。本文中讨论的特定实施方式仅是说明性的，并且不界定本公开内容的范围。出于清楚起见，并未在本公开内容中描述实际实现方式的所有特征。在说明书中，可能提及如附图所描绘的各种部件之间的空间关系以及各部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完全阅读本公开内容之后将认识到的，本文中描述的装置、部件、构件、设备等可以以任何期望的取向进行定位。因此，由于本文中描述的部件可以在任何期望方向上进行定向，描述各种部件之间的空间关系或者描述这样的各部件的方面的空间取向的诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”的术语或其他类似术语的使用应当被理解为分别描述各部件之间的相对关系或者这样的各部件的方面的空间取向。当被用于描述要素、操作和/或条件的尺寸或其他特性(例如，时间、压力、温度)的范围时，短语“在X与Y之间”表示包括X和Y的范围。此外，如本文说明书中所提及的，术语“向前”、“向后”、“内侧”和“外侧”可以用于描述各部件之间的相对关系以及/或者一个或更多个部件的方面的空间取向。术语“向前”可以是指相对于另一部件或部件方面更接近于飞行器的前部的特殊方向。术语“向后”可以是指相对于另一部件或部件方面更接近于飞行器的后部的特殊方向。术语“内侧”可以是指在飞行器的机身内的部件的位置以及/或者相对于另一部件或部件方面更接近于或沿飞行器的中心线的空间方向，其中，中心线在飞行器的前部与后部之间延伸。术语“外侧”可以是指在飞行器的机身外部的部件的位置以及/或者相对于另一部件或部件方面远离飞行器的中心线的特殊方向。此外，本公开内容可以在各个示例中重复附图标记和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不决定所讨论的各种实施方式和/或配置之间的关系。现在将更具体地参照附图描述可以用于实现本公开内容的特征和功能的示例实施方式。随着自主无人驾驶飞行器(或“UAV”)在最小或没有人机交互的情况下递送包裹的市场的兴起，使飞行器能够针对各种重量和重心(“CG”)位置调整其飞行控制增益变得重要。当有效载荷的重量和CG位置对于UAV拾取的每个包裹均独特时，这对于VTOLUAV尤其具有挑战性。要求这样的飞行器执行精确着陆的事实使得其控制系统在其峰值执行非常重要。根据本文中描述的某些实施方式的教导，响应于诸如货舱的关闭的触发事件，使得飞行器进入低悬停状态并且执行短的一系列操纵(maneuver)。这样的操纵可以包括滚转操纵(即，绕本文中被定义为X轴的飞行器的纵(前后)轴的旋转)、俯仰操纵(即，绕本文中被定义为Y轴的飞行器的横(左右)轴的旋转)和/或偏航操纵(即，绕本文中被定义为Z轴的飞行器的垂直(上下)轴的旋转。飞行器对一系列操纵的响应可以由许多传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器，包括：/n至少一个推进组件；/n货物区域，用于接收要由所述飞行器运输的有效载荷；以及/n控制系统，用于：/n确定所接收的有效载荷的特性；/n基于所确定的有效载荷特性来自动确定用于操作包括所述有效载荷的飞行器的最佳控制增益；以及/n根据所确定的最佳控制增益向所述飞行器的所述至少一个推进组件和控制组件中的至少一个提供控制信号，以控制所述至少一个推进组件的操作。/n

【技术特征摘要】
20181113 US 16/188,9371.一种飞行器，包括：
至少一个推进组件；
货物区域，用于接收要由所述飞行器运输的有效载荷；以及
控制系统，用于：
确定所接收的有效载荷的特性；
基于所确定的有效载荷特性来自动确定用于操作包括所述有效载荷的飞行器的最佳控制增益；以及
根据所确定的最佳控制增益向所述飞行器的所述至少一个推进组件和控制组件中的至少一个提供控制信号，以控制所述至少一个推进组件的操作。


2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述有效载荷特性包括重量、重心(“CG”)和惯性中的至少一个。


3.根据权利要求2所述的飞行器，还包括第一机翼和第二机翼以及设置在所述第一机翼与所述第二机翼之间的第一垂直支承件和第二垂直支承件，其中，所述货物区域包括设置在所述第一垂直支承件与所述第二垂直支承件之间的货舱，并且其中，所述至少一个推进组件包括连接到所述第一机翼和所述第二机翼中的每一个的每一端的推进组件。


4.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述飞行器包括垂直起降运载工具(“VTOL”)。


5.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述控制系统包括自主系统、远程系统和机载飞行员系统中的至少一个。


6.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述控制系统通过以下中的至少之一来确定所接收的有效载荷的特性：执行一系列操纵，以及使用设置在所述飞行器上的多个传感器来检测所述飞行器的响应。


7.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述控制系统通过以下操作来确定所接收的有效载荷的特性：确定所接收的有效载荷的标识信息以及从数据库查询与所述标识信息相关联的有效载荷特性。


8.根据权利要求7所述的飞行器，其中，所述确定所接收的有效载荷的标识信息包括：读取与所接收的有效载荷相关联的标识标签。


9.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述控制系统通过以下操作来确定所述最佳控制增益：使用所确定的有效载荷特性来索引与所述控制系统相关联的查找表。


10.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述控制系统还被配置成：
确定所确定的有效载荷特性是否对应于操作错误；以及
如果所确定的有效载荷特性对应于操作错误，则启动补救措...

【专利技术属性】
技术研发人员：小约翰·罗伯特·维特马克，鲁塞尔·C·彼得斯，安德鲁·文森特·路易斯，
申请(专利权)人：德事隆创新公司，
类型：发明
国别省市：美国;US