FR3074314B1 - Procede de commande d'au moins un actionneur de pilotage d'un aeronef, systeme de commande associe et aeronef correspondant - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de commande (40) d'au moins un actionneur de pilotage d'un aéronef, un tel procédé (40) comportant : • des étapes d'acquisition (41, 42) de données réalisées à partir d'au moins deux capteurs (S1, S2) distincts l'un de l'autre, lesdits au moins deux capteurs (S1, S2) étant aptes à effectuer des mesures distinctes les unes des autres d'au moins un paramètre de vol de l'aéronef, • des étapes de calcul (51, 52) pour générer au moins deux lois de commande distinctes les unes des autres pour commander le(s)° actionneur(s), les lois de commande étant respectivement fonction des mesures. Selon l'invention, le procédé (40) commande de façon séquentielle le(s) actionneur(s) avec une première loi de commande et alternativement avec une deuxième loi de commande.

Description

Procédé de commande d’au moins un actionneur de pilotage d’un aéronef, système de commande associé et aéronef correspondant
La présente invention se rapporte au domaine du pilotage des aéronefs au moyen d’au moins un actionneur. De tels actionneurs peuvent par exemple consister en des vérins, des servocommandes ou des moteurs électriques et permettent alors de piloter l’attitude et la trajectoire l’aéronef suivant trois axes principaux à savoir un axe de lacet permettant à l’aéronef de pivoter, un axe de tangage permettant de faire cabrer ou piquer l’aéronef et un axe de roulis permettant de modifier une inclinaison droite ou gauche de l’aéronef, ainsi que l’axe vertical permettant la tenue de hauteur de vol.
De tels actionneurs peuvent également agir par exemple sur des volets hypersustentateurs pour augmenter ou réduire la portance d’une voilure de l’aéronef et sur des aérofreins pour augmenter ou réduite la traînée de l’aéronef.
En outre, dans le cas particulier où l’aéronef à piloter est un drone de type multirotor, de tels actionneurs peuvent également être formés directement par des moteurs électriques. De tels moteurs électriques possèdent une vitesse de rotation variable et sont alors pilotés pour entraîner en rotation les différents rotors formant une voilure tournante apte à assurer notamment la sustentation de l’aéronef, voire également l’attitude, qui est définie par des angles d’assiette en tangage et roulis de l’aéronef, ainsi que la trajectoire d’un tel aéronef.
De façon générale lors du pilotage d’aéronef, des capteurs embarqués permettent de mesurer les paramètres de vol. De tels paramètres de vol peuvent notamment être des attitudes, des vitesses ou des accélérations de l’aéronef suivant les trois axes principaux. Ces mesures des paramètres de vol sont alors transmises à un calculateur qui génère des consignes de commande du (ou des) actionneurs permettant de piloter l’aéronef selon au moins une loi de commande.
De plus, pour le pilotage de certains aéronefs nécessitant une redondance des moyens de pilotage, il est également connu d’utiliser au moins deux calculateurs ou processeurs permettant de générer en parallèle deux lois de commande distinctes l’une de l’autre. Ainsi, si l’un des calculateurs ou processeurs tombe en panne, un calculateur/processeur de secours peut alors prendre le relai et génère alors la loi de commande permettant de piloter l’actionneur.
Cependant, pour réaliser une telle redondance de la commande de l’actionneur, les au moins deux calculateurs ou processeurs doivent être synchronisés entre eux au niveau de leur horloge de calcul mais également échanger entre eux des données de correction proportionnelle, de dérivation et/ou d’intégration apportée au signal issu d’une consigne de commande pour piloter un (ou des) actionneur(s). Une telle synchronisation des calculateurs est en pratique très complexe à réaliser et nécessite des moyens de synchronisation perfectionnés ainsi que des calculateurs particuliers car capables de communiquer entre eux des informations relatives aux variations en temps réel des paramètres de vol. Le document US 3 764 095 décrit de tels moyens de synchronisation des données entre deux calculateurs perfectionnés.
En outre, il est évident que plus le système de commande comporte de calculateurs permettant de générer des lois de commande en parallèle et plus leur synchronisation est complexe à réaliser.
La présente invention a alors pour objet de proposer un procédé de commande d’au moins un actionneur permettant de s’affranchir des limitations mentionnées ci-dessus. Un tel procédé de commande est en effet avantageux car il permet de réaliser très simplement une synchronisation des constantes temporelles de correction entre au moins deux calculateurs générant des lois de commande d’un actionneur. En outre une telle synchronisation de ces informations peut être obtenue sans que les calculateurs aient besoin d’échanger des données ou de synchroniser leur horloge interne.
Par suite, un tel procédé de commande ainsi que son système de commande associé peuvent être mis en oeuvre en utilisant des calculateurs ou des processeurs simples et peu coûteux de manière à générer plusieurs lois de commande en parallèle. Un tel procédé de commande permet ainsi de fournir une solution simple et peu coûteuse pour assurer une redondance, une dissymétrie de conception et/ou de réalisation, de la commande en cas de panne ou d’une erreur détectée pour l’un des calculateurs.
Au surplus, un tel procédé de commande est simple à mettre en oeuvre de part sa conception indépendante entre chaque loi de commande car il consiste à utiliser des calculateurs classiques non synchronisés entre eux. Ainsi, les calculateurs utilisés peuvent être remplacés très rapidement sans nécessiter des phases de conception et/ou de programmation supplémentaires si, par exemple, ils ne sont plus disponibles ou si un problème de fiabilité est identifié sur l’un d’eux. L’invention concerne donc un procédé de commande d’au moins un actionneur de pilotage d’un aéronef, ce procédé comportant : • des étapes d’acquisition de données réalisées à partir d’au moins deux capteurs S1, S2 distincts l’un de l’autre, les capteurs S1, S2 étant aptes à effectuer des mesures P1, P2 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, • des étapes de calcul pour générer au moins deux lois de commande L1, L2 distinctes les unes des autres pour commander le(s) actionneur(s), les lois de commande L1, L2 étant respectivement fonction des mesures P1, P2.
Selon l’invention, un tel procédé est remarquable en ce qu’il commande de façon séquentielle le(s) actionneur(s) avec une première loi de commande L1 et alternativement avec une deuxième loi de commande L2, le procédé de commande comportant au moins deux boucles de régulation pour commander le(s) actionneur(s), une première boucle de régulation B1 mettant en oeuvre la première loi de commande L1 et une deuxième boucle de régulation B2 mettant en oeuvre la deuxième loi de commande L2, la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement fermée lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est ouverte et inversement la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement ouverte lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est fermée.
La notion de boucle fermée, au sens du contrôle de processus, indique que la première/deuxième loi de commande L1/L2 commande le(s) actionneur(s) et reçoit en retour sur son capteur S1/S2 les mesures P1/P2 issues de l’effet de cette première/deuxième loi de commande L1/L2 sur l’aéronef.
La notion de boucle ouverte, au sens du contrôle de processus, indique quant à elle que la première/deuxième loi de commande L1/L2 ne commande pas le(s) actionneur(s) et reçoit en retour sur son capteur S1/S2 les mesures P1/P2 issues de l’effet de la deuxième/première loi de commande L2/L1 en boucle fermée sur l’aéronef.
Autrement dit, des étapes de calcul sont effectuées en parallèle et les boucles de régulation B1, B2 sont alternativement et cycliquement ouvertes puis fermées grâce aux mesures P1, P2 du (ou des) paramètre(s) de vol effectuées par les capteurs S1, S2.
Le(s) actionneur(s) est (sont) ainsi commandé(s) séquentiellement, et de façon répétée telle une boucle, par la première loi de commande L1 et par la deuxième loi de commande pour permettre par exemple de synchroniser des constantes de temps et des gains des correcteurs respectifs de la première boucle de régulation B1 et de la deuxième boucle de régulation B2.
Par ailleurs, la notion de commande séquentielle du (ou des) actionneur(s) avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2 est réalisée cycliquement l’une après l’autre tant qu’aucune panne ou erreur n’est détectée sur l’un des deux capteurs S1, S2 et/ou sur un des calculateurs permettant de générer l’une des deux lois de commande L1, L2.
En outre, une telle commande séquentielle permet d’utiliser des composants électroniques de nature et/ou de technologie différentes pour générer la première loi de commande L1 et la deuxième loi de commande L2. Une telle non similarité des composants électroniques est en effet avantageuse en termes de sécurité et de fiabilité en évitant ainsi un éventuel problème de panne commune sur l’ensemble du procédé de commande.
Avantageusement, le procédé peut comporter : • des étapes d’acquisition de données réalisées à partir d’au moins trois capteurs S1, S2, S3 distincts les uns des autres, les capteurs S1, S2, S3 étant aptes à effectuer des mesures P1, P2, P3 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, • des étapes de calcul pour générer au moins trois lois de commande L1, L2, L3 distinctes les unes des autres pour commander le(s) actionneur(s), les lois de commande L1, L2, L3 étant respectivement fonction des mesures P1, P2, P3, • une première étape de sélection pour sélectionner au moins deux lois de commande L1, L2 parmi les au moins trois lois de commande L1, L2, L3.
Le procédé peut alors commander de façon séquentielle le(s) actionneur(s) avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2, une troisième loi de commande L3 fonction des mesures P3 du (ou des) paramètre(s) de vol de l’aéronef étant exclue de la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s).
En d’autres termes, le procédé de commande permet également de détecter une erreur dans l’une des lois de commande L1, L2, L3 et de ne plus utiliser cette loi de commande L3 dans la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s). Une telle erreur dans la troisième loi de commande L3 peut notamment être générée à cause d’une défaillance du capteur S3 ou encore être due à une panne ou une erreur de calcul d’un calculateur. Une telle panne de calcul peut notamment être détectée par un système informatique de type « chien de garde >>, également désigné en langue anglaise par l’expression « watchdog >>, qui peut avantageusement être intégré aux différents microcontrôleurs et aux cartes mères dédiées aux différentes étapes de calcul générées en temps réel.
En pratique, les lois de commande L1, L2, L3 générant simultanément au moins trois consignes de commande C1, C2, C3 pour commander le(s) actionneur(s), le procédé de commande peut comporter au moins : • une première étape de calcul pour calculer une première valeur moyenne M1 de consigne de commande, la première valeur moyenne M1 étant calculée en effectuant une moyenne arithmétique des consignes de commande C1, C2, C3, • une deuxième étape de calcul pour calculer au moins trois écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3, les écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3 étant calculés respectivement comme étant la différence entre la première valeur moyenne M1 et les consignes de commande C1, C2, C3, • une première étape de comparaison pour comparer respectivement les écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3 avec une première valeur de seuil prédéterminée V1.
La première étape de sélection pour sélectionner au moins deux lois de commande L1, L2 parmi les lois de commande L1, L2, L3 peut alors être fonction des résultats obtenus à la première étape de comparaison entre les écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3 et la première valeur de seuil prédéterminée V1, les lois de commande L1, L2 étant sélectionnées si les écarts de consigne Δ1, Δ2 sont respectivement inférieurs à la première valeur de seuil prédéterminée V1.
Dans ce cas, la première étape de sélection permet de sélectionner les lois de commande L1, L2 et d’exclure la troisième loi de commande L3 si l’écart de consigne Δ3 est supérieur à première valeur de seuil prédéterminée V1. En effet, un tel écart de consigne Δ3 de la consigne C3 par rapport à la première valeur moyenne M1 peut être le signe d’une panne ou d’une erreur du calculateur correspondant permettant de générer la troisième loi de commande L3 ou du capteur S3.
Avantageusement, un tel procédé peut comporter : • une troisième étape de calcul pour calculer une seconde valeur moyenne M2 des mesures d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, la seconde valeur moyenne M2 étant calculée en effectuant une moyenne arithmétique des mesures P1, P2, P3, • une quatrième étape de calcul pour calculer au moins trois écarts de mesure δ1, δ2, δ3, les écarts de mesure δ1, δ2, δ3 étant calculés respectivement comme étant la différence entre la seconde valeur moyenne M2 et les mesures P1, P2, P3, • une seconde étape de comparaison pour comparer respectivement les écarts de mesure δ1, δ2, δ3 avec une seconde valeur de seuil prédéterminée V2, et • une seconde étape de sélection pour sélectionner au moins deux capteurs S1, S2 parmi les capteurs S1, S2, S3 respectivement en fonction des résultats obtenus à la seconde étape de comparaison entre les écarts de mesure δ1, δ2, δ3 et la seconde valeur de seuil prédéterminée V2, les capteurs S1, S2 étant sélectionnés si les écarts de mesure δ1, δ2 sont respectivement inférieurs à la seconde valeur de seuil prédéterminée V2.
Dans ce cas, la seconde étape de sélection permet de sélectionner les lois de commande L1, L2 et d’exclure la troisième loi de commande L3 si l’écart de mesure δ3 est supérieur à la seconde valeur de seuil prédéterminée V2. En effet, un tel écart de mesure δ3 de la mesure P3 par rapport à la seconde valeur moyenne M2 peut être le signe d’une panne du capteur S3.
Selon un exemple de réalisation avantageux de l’invention, la première loi de commande L1 peut commander le(s) actionneur(s) pendant une première durée prédéterminée T1 et la deuxième loi de commande L2 peut commander le(s) actionneur(s) pendant une deuxième durée prédéterminée T2.
Ainsi, une fois la première durée prédéterminée T1 écoulée, le procédé de commande permet de commander le(s) actionneur(s) avec la deuxième loi de commande L2 sélectionnée. De même, une fois la deuxième durée prédéterminée T2 écoulée, le procédé de commande peut alors commander à nouveau le(s) actionneur(s) avec la première durée prédéterminée T1.
En outre, si une troisième de commande L3 est exclue par le procédé de commande, alors la deuxième durée prédéterminée T2 pendant laquelle la deuxième loi de commande L2 est mise en oeuvre peut être distincte de la première durée prédéterminée T1.
Cependant selon un autre exemple de réalisation de l’invention, la première durée prédéterminée T1 peut également être égale à la deuxième durée prédéterminée T2.
Une telle égalité entre la première durée prédéterminée T1 et la deuxième durée prédéterminée T2 peut notamment être mise en oeuvre par le procédé de commande lorsque toutes les lois de commande L1, L2, L3 sont sélectionnées et que par conséquent chacune des lois de commande L1, L2, L3 commande séquentiellement le(s) actionneur(s).
Avantageusement, l’une au moins des première et deuxième durées prédéterminées T1 et T2 peut être comprise entre 100ms (millisecondes) et 1s (seconde).
En effet, une telle plage de valeurs pour l’une au moins des première et deuxième durées prédéterminées T1 et T2 est avantageuse car elle est suffisamment longue pour permettre au procédé de commande d’effectuer chacune des différentes étapes le constituant, de converger et stabiliser son correcteur, et assez courte pour qu’une dérive ne se produise pas entre les différents correcteurs des boucles de régulation B1, B2.
Comme déjà évoqué, l’invention se rapporte aussi à un système de commande pour commander au moins un actionneur de pilotage d’un aéronef pour la mise en oeuvre du procédé tel décrit ci-dessus.
Ainsi selon l’invention, un tel système est remarquable en ce qu’il comporte : • au moins deux capteurs S1, S2 distincts l’un de l’autre et aptes à effectuer des mesures P1, P2 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, • au moins deux calculateurs N1, N2 distincts l’un de l’autre et aptes à générer au moins deux lois de commande L1, L2 distinctes les unes des autres pour commander le(s) actionneur(s), les lois de commande L1, L2 étant respectivement fonction des mesures P1, P2, • au moins un dispositif de commande séquentielle pour commander le(s) actionneur(s) avec une première loi de commande L1 générée par un premier calculateur N1 et alternativement avec une deuxième loi de commande L2 générée par un deuxième calculateur N2, • au moins deux boucles de régulation B1, B2 pour commander le(s) actionneur(s), une première boucle de régulation B1 mettant en oeuvre la première loi de commande L1 et une deuxième boucle de régulation B2 mettant en oeuvre la deuxième loi de commande L2, la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement fermée lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est ouverte et inversement la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement ouverte lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est fermée.
Autrement dit, le(s) dispositif(s) de commande séquentielle permet(tent) de fermer et d’ouvrir alternativement les boucles de régulation B1, B2 pour commander le(s) actionneur(s). De tel(s) dispositif(s) de commande séquentielle peu(ven)t être notamment formé(s) par un programmateur cyclique muni d’une mémoire pour mémoriser les différentes durées prédéterminées pendant lesquelles les boucles de régulations B1, B2 doivent être respectivement fermées puis ouvertes.
Le(s) dispositif(s) de commande séquentielle permet(tent) ainsi de commander le(s) actionneur(s) successivement au moyen de la première loi de commande L1 puis de la deuxième loi de commande pour permettre par exemple de synchroniser des constantes de temps et des gains des correcteurs respectifs de la première boucle de régulation B1 et de la deuxième boucle de régulation B2.
En pratique, le système peut comporter : • au moins trois capteurs S1, S2, S3 distincts les uns des autres et aptes à effectuer des mesures P1, P2, P3 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, • au moins trois calculateurs N1, N2, N3 distincts l’un de l’autre et aptes à générer au moins trois lois de commande L1, L2, L3 distinctes les unes des autres pour commander le(s) actionneur(s), les lois de commande L1, L2 étant respectivement fonction des mesures P1, P2, P3, • au moins un dispositif de sélection pour sélectionner au moins deux lois de commande L1, L2 parmi les lois de commande L1, L2, L3.
Par ailleurs, le(s) dispositif(s) de commande séquentielle peu(ven)t commander de façon séquentielle le(s) actionneur(s) avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2, une troisième loi de commande L3 fonction des mesures P3 du (ou des) paramètre(s) de vol de l’aéronef étant quant à elle exclue de la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s).
En d’autres termes, un tel système de commande permet aussi d’identifier une erreur dans l’une des lois de commande L1, L2, L3 et, grâce au(x) dispositif(s) de sélection, d’exclure cette loi de commande L3 de la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s). Une telle erreur dans la troisième loi de commande L3 peut notamment être générée à cause d’une défaillance du capteur S3 ou encore être due à une panne ou une erreur de calcul d’un calculateur. Une telle panne de calcul peut notamment être détectée par un système informatique de type « chien de garde », également désigné en langue anglaise par l’expression « watchdog >>, qui peut avantageusement être intégré aux différents calculateurs N1, N2, N3.
Avantageusement, les capteurs S1, S2, S3 peuvent être formés respectivement par au moins trois centrales inertielles.
Autrement dit, les capteurs S1, S2, S3 peuvent permettre de mesurer les attitudes, les vitesses et les accélérations d’un aéronef suivant au moins un axe de rotation autour duquel l’aéronef tourne. Ces axes de rotation sont par ailleurs choisis parmi trois axes que sont un axe de tangage, un axe de roulis et un axe de lacet.
Selon un exemple de réalisation avantageux de l’invention, les capteurs S1, S2, S3 peuvent former respectivement avec les calculateurs N1, N2, N3 au moins trois ensembles monolithiques E1, E2, E3 distincts les uns des autres.
En d’autres termes, chaque centrale inertielle peut former un ensemble monolithique commun avec l’un des calculateurs N1, N2 ou N3 générant au moins l’une des lois commande L1, L2 ou L3.
Par ailleurs, la présente invention a aussi pour objet un aéronef comportant au moins un actionneur pour piloter cet aéronef. Selon l’invention, un tel aéronef est alors remarquable en ce qu’il comporte au moins un système de commande tel que décrit précédemment ci-dessus pour commander le(s) actionneur(s).
Ainsi selon l’invention, un tel aéronef comporte : • au moins deux capteurs S1, S2 distincts l’un de l’autre et aptes à effectuer des mesures P1, P2 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef, • au moins deux calculateurs N1, N2 distincts l’un de l’autre et aptes à générer au moins deux lois de commande L1, L2 distinctes les unes des autres pour commander le(s) actionneur(s), les lois de commande L1, L2 étant respectivement fonction des mesures P1, P2, • au moins un dispositif de commande séquentielle pour commander le(s) actionneur(s) avec une première loi de commande L1 générée par un premier calculateur N1 et alternativement avec une deuxième loi de commande L2 générée par un deuxième calculateur N2, et • au moins deux boucles de régulation B1, B2 pour commander le(s) actionneur(s), une première boucle de régulation B1 mettant en oeuvre la première loi de commande L1 et une deuxième boucle de régulation B2 mettant en oeuvre la deuxième loi de commande L2, la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement fermée lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est ouverte et inversement la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement ouverte lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est fermée. L’invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, une vue de côté selon un premier exemple d’aéronef conforme à l’invention, - la figure 2, schématiquement une vue en perspective d’un second exemple d’aéronef conforme à l’invention, - les figures 3 à 5, des schémas de principe de trois variantes de systèmes de commande conformes à l’invention, et - les figures 6 à 9, des logigrammes illustrant quatre exemples de réalisation d’un procédé de commande conforme à l’invention.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.
Comme déjà évoqué, l’invention se rapporte au domaine des aéronefs et des systèmes de commande d’actionneurs permettant de réaliser le pilotage de ces aéronefs.
Ainsi tel que représenté à la figure 1 selon un premier exemple de réalisation, l’aéronef 1 peut se présenter sous la forme d’un giravion comportant notamment un rotor principal 5 et un rotor arrière 6. En outre, un tel aéronef 1 comporte également un système de commande 10 permettant de commander au moins un actionneur 2 qui peut être formé par un vérin ou encore une servocommande.
Un tel actionneur 2 permet alors de déplacer par exemple un plateau de commande pour modifier collectivement ou cycliquement le pas des pales 7 du rotor principal 5. La commande du (ou des) actionneur(s) 2 permet ainsi à un pilote, ou à un pilote automatique, de modifier une trajectoire de l’aéronef 1 suivant notamment trois axes principaux que sont les axes de roulis, de tangage et de lacet du giravion.
Par ailleurs, le pilote du giravion peut être positionné dans l’aéronef 1 mais il peut également le piloter à distance et utiliser des moyens de communications sans fil pour transmettre des consignes de commande au système de commande de l’aéronef 1.
Selon un second exemple de réalisation tel que représenté à la figure 2, l’aéronef 11 peut également se présenter sous la forme d’un drone de type multirotor comportant plusieurs rotors 8 juxtaposés les uns à coté des autres et comportant des axes de rotation sensiblement parallèles entre eux. Des actionneurs 12 reliés à un système de commande 20 peuvent être formés par quatre moteurs électriques aptes à entraîner directement en rotation respectivement chacun un rotor 8.
Telle que représentée à la figure 3, une première variante d’un système de commande 10 peut comporter deux capteurs S1, S2 non confondus permettant d’effectuer des mesures P1, P2 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef 1. Comme déjà indiqué, de tels paramètres de vol peuvent notamment être des attitudes, vitesses et/ou des accélérations de l’aéronef 1 suivant les trois axes principaux.
Par ailleurs, le système de commande 10 comporte également deux calculateurs N1, N2 non confondus permettant de générer deux lois de commande L1, L2 distinctes l’une de l’autre pour commander de manière redondante un (ou des) actionneur(s) 2. En outre ces deux lois de commande L1, L2 sont respectivement fonction des mesures P1, P2 du (ou des) paramètre(s) de vol de l’aéronef 1.
Tel que représenté, le système de commande séquentielle 10 comporte un dispositif de commande séquentielle 3 permettant de commander le(s) actionneur(s) 2 avec une première loi de commande L1 générée par le premier calculateur N1 et alternativement avec une deuxième loi de commande L2 générée par le deuxième calculateur N2.
De plus, le système de commande 10 comporte également deux boucles de régulation B1, B2 pour commander le(s) actionneur 2, une première boucle de régulation B1 mettant en oeuvre la première loi de commande L1 et une deuxième boucle de régulation B2 mettant en oeuvre la deuxième loi de commande L2, la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement fermée lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est ouverte et inversement la première boucle de régulation B1 étant séquentiellement ouverte lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est fermée.
Telle que représentée à la figure 4, une deuxième variante d’un système de commande 20 peut comporter quant à elle trois capteurs S1, S2, S3 permettant d’effectuer des mesures P1, P2, P3 distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol de l’aéronef 1.
Dans ce cas, le système de commande 20 comporte également trois calculateurs N1, N2, N3 non confondus permettant de générer trois lois de commande L1, L2, L3 distinctes les unes des autres pour commander de manière redondante un (ou des) actionneur(s) 1 2.
Au surplus, le système de commande 20 comporte aussi un dispositif de sélection 4 pour sélectionner au moins deux lois de commande L1, L2 parmi les trois lois de commande L1, L2, L3. Ainsi, le dispositif de commande séquentielle 13 peut alors commander de façon séquentielle le(s) actionneur(s) 12 avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2. Le dispositif de sélection 4 permet en effet d’exclure, au moins temporairement, la troisième loi de commande L3 de la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s) 12.
Telle que représentée à la figure 5, une troisième variante d’un système de commande séquentielle 30 peut comporter quant à elle comporter trois capteurs S1, S2, S3 permettant d’effectuer des mesures P1, P2, P3 ainsi que trois calculateurs N1, N2, N3 non confondus permettant de générer trois lois de commande L1, L2, L3 pour commander de manière redondante un (ou des) actionneur(s) 1 2.
Dans ce cas, les trois capteurs S1, S2, S3 peuvent par exemple être formés par des centrales inertielles et former respectivement avec les trois calculateurs N1, N2, N3 au moins trois ensembles monolithiques E1, E2, E3 distincts les uns des autres. Chaque ensemble monolithique E1, E2, E3 est alors apte à générer l’une des trois lois de commande L1, L2, L3.
Le dispositif de sélection 4 permet dans ce cas de sélectionner les trois lois de commande L1, L2, L3 parmi les trois lois de commande L1, L2, L3 lorsqu’aucune panne ou erreur n’est détectée dans les mesures effectuées par les trois capteurs S1, S2, S3 ou dans les calculs effectués par les trois calculateurs N1, N2, N3.
Comme déjà évoqué, l’invention se rapporte également au procédé de commande d’au moins un actionneur 2, 12 de pilotage d’un aéronef 1,11. Plusieurs exemples de réalisation de l’invention sont ainsi illustrés aux figures 6 à 9.
Ainsi selon un premier exemple réalisation tel que représenté à la figure 6, le procédé de commande 40 comporte deux étapes d’acquisition 41, 42 de données réalisées en parallèle à partir de deux capteurs S1, S2 non confondus pour effectuer des mesures redondantes P1, P2 du (ou des) paramètre(s) de vol de l’aéronef 1, 11.
Le procédé de commande 40 comporte ensuite deux étapes de calcul 51, 52 pour générer en parallèle les deux lois de commande L1, L2 distinctes l’une de l’autre pour commander le(s) actionneur(s) 2,12.
Par ailleurs, un tel procédé 40 commande ensuite de façon séquentielle le(s) actionneur(s) 2, 12 avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2. De plus, un tel procédé de commande 40 comporte deux boucles de régulation B1, B2 pour commander le(s) actionneur(s) 2, 12, une première boucle de régulation B1 met en oeuvre la première loi de commande L1 et une deuxième boucle de régulation B2 met quant à elle en oeuvre la deuxième loi de commande L2.
Ainsi, la première boucle de régulation B1 est séquentiellement fermée lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est ouverte et inversement la première boucle de régulation B1 est séquentiellement ouverte lorsque la deuxième boucle de régulation B2 est fermée.
Selon un deuxième exemple réalisation tel que représenté à la figure 7, le procédé de commande 50 comporte trois étapes d’acquisition 41, 42, 43 de données effectuées en parallèle via trois capteurs S1, S2, S3 distincts. Le procédé de commande 50 comporte ensuite trois étapes de calcul 51, 52, 53 pour générer trois lois de commande L1, L2, L3 distinctes l’une de l’autre pour commander le(s) actionneur(s) 2, 12.
Le procédé de commande 50 comporte ensuite une première étape de sélection 61 pour sélectionner au moins deux lois de commande L1, L2 parmi les trois lois de commande L1, L2, L3. Un tel procédé 50 peut alors commander de façon séquentielle le(s) actionneur(s) 2, 12 avec la première loi de commande L1 et alternativement avec la deuxième loi de commande L2, la troisième loi de commande L3 étant quant à elle exclue de la commande séquentielle du (ou des) actionneur(s) 2, 12.
Selon un troisième exemple réalisation tel que représenté à la figure 8, le procédé de commande 60 peut comporter en parallèle une première étape de calcul 62 permettant de calculer une première valeur moyenne M1 de consigne de commande. Une telle première valeur moyenne M1 est calculée comme étant la moyenne arithmétique de trois consignes de commande C1, C2, C3 générées simultanément en parallèle par les trois lois de commande L1, L2, L3 pour commander le(s) actionneur(s) 2, 12.
De plus, le procédé de commande 60 comporte ensuite une deuxième étape de calcul 63 pour calculer trois écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3 calculés respectivement comme étant la différence entre la première valeur moyenne M1 et les trois consignes de commande C1, C2, C3. Le procédé de commande 60 comporte alors une première étape de comparaison 64 permettant de comparer respectivement les trois écarts de consigne Δ1, Δ2, Δ3 avec une première valeur de seuil prédéterminée V1.
La première étape de sélection 61 peut alors sélectionner deux lois de commande L1, L2 parmi les trois lois de commande L1, L2, L3 en fonction des résultats obtenus à la première étape de comparaison 64. Les deux lois de commande L1, L2 peuvent en effet être sélectionnées si les deux écarts de consigne Δ1, Δ2 sont respectivement inférieurs à la première valeur de seuil prédéterminée V1.
Selon un quatrième exemple réalisation tel que représenté à la figure 9, le procédé de commande 70 comporte quant à lui également une troisième étape de calcul 71 pour calculer une seconde valeur moyenne M2 des mesures P1, P2, P3.
Comme précédemment, un tel procédé de commande 70 comporte alors ensuite une quatrième étape de calcul 72 pour calculer au moins trois écarts de mesure δ1, δ2, δ3 calculés respectivement comme étant la différence entre la seconde valeur moyenne M2 et les mesures P1, P2, P3. Par ailleurs, le procédé de commande 70 comporte une seconde étape de comparaison 73 pour comparer respectivement les trois écarts de mesure δ1, δ2, δ3 avec une seconde valeur de seuil prédéterminée V2.
Enfin, le procédé de commande 70 comporte une seconde étape de sélection 74 pour sélectionner au moins deux capteurs S1, S2 parmi les trois capteurs S1, S2, S3 respectivement en fonction des résultats obtenus à la seconde étape de comparaison 73 entre les trois écarts de mesure δ1, δ2, δ3 et la seconde valeur de seuil prédéterminée V2.
En outre, les capteurs S1, S2 peuvent être sélectionnés à l’étape de sélection 74 si les deux écarts de mesure δ1, δ2 sont respectivement inférieurs à la seconde valeur de seuil prédéterminée V2.
Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de commande (40, 50, 60, 70) d’au moins un actionneur (2, 12) de pilotage d’un aéronef (1, 11), ledit procédé (40, 50, 60, 70) comportant : • des étapes d’acquisition (41, 42) de données réalisées à partir d’au moins deux capteurs (S1, S2) distincts l’un de l’autre, lesdits au moins deux capteurs (S1, S2) étant aptes à effectuer des mesures (P1, P2) distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11), • des étapes de calcul (51, 52) pour générer au moins deux lois de commande (L1, L2) distinctes les unes des autres pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), lesdites au moins deux lois de commande (L1, L2) étant respectivement fonction des mesures (P1, P2), caractérisé en ce que ledit procédé (40, 50, 60, 70) commande de façon séquentielle ledit au moins un actionneur (2, 12) avec une première loi de commande (L1) et alternativement avec une deuxième loi de commande (L2), ledit procédé de commande (40, 50, 60, 70) comportant au moins deux boucles de régulation (B1, B2) pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), une première boucle de régulation (B1) mettant en oeuvre ladite première loi de commande (L1) et une deuxième boucle de régulation (B2) mettant en oeuvre ladite deuxième loi de commande (L2), ladite première boucle de régulation (B1) étant séquentiellement fermée lorsque ladite deuxième boucle de régulation (B2) est ouverte et inversement ladite première boucle de régulation (B1) étant séquentiellement ouverte lorsque ladite deuxième boucle de régulation (B2) est fermée.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit procédé (50) comporte : • des étapes d’acquisition (41, 42, 43) de données réalisées à partir d’au moins trois capteurs (S1, S2, S3) distincts les uns des autres, lesdits au moins trois capteurs (S1, S2, S3) étant aptes à effectuer des mesures (P1, P2, P3) distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11), • des étapes de calcul (51, 52, 53) pour générer au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) distinctes les unes des autres pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) étant respectivement fonction des mesures (P1, P2, P3), • une première étape de sélection (61) pour sélectionner au moins deux lois de commande (L1, L2) parmi lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3), et en ce que ledit procédé (50) commande de façon séquentielle ledit au moins un actionneur (2, 12) avec ladite première loi de commande (L1) et alternativement avec ladite deuxième loi de commande (L2), une troisième loi de commande (L3) fonction des mesures (P3) dudit au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11) étant exclue de la commande séquentielle dudit au moins un actionneur (2, 1 2).
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) générant simultanément au moins trois consignes de commande (C1, C2, C3) pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), ledit procédé de commande (60) comporte au moins : • une première étape de calcul (62) pour calculer une première valeur moyenne (M1) de consigne de commande, ladite première valeur moyenne (M1) étant calculée en effectuant une moyenne arithmétique desdites au moins trois consignes de commande (C1, C2, C3), • une deuxième étape de calcul (63) pour calculer au moins trois écarts de consigne (Δ1, Δ2, Δ3), lesdits au moins trois écarts de consigne (Δ1, Δ2, Δ3) étant calculés respectivement comme étant la différence entre ladite première valeur moyenne (M1) et lesdites au moins trois consignes de commande (C1, C2, C3), • une première étape de comparaison (64) pour comparer respectivement lesdits au moins trois écarts de consigne (Δ1, Δ2, Δ3) avec une première valeur de seuil prédéterminée (V1), et en ce que ladite première étape de sélection (61) pour sélectionner au moins deux lois de commande (L1, L2) parmi lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) est fonction des résultats obtenus à ladite première étape de comparaison (64) entre lesdits au moins trois écarts de consigne (Δ1, Δ2, Δ3) et ladite première valeur de seuil prédéterminée (V1), lesdites au moins deux lois de commande (L1, L2) étant sélectionnées si lesdits au moins deux écarts de consigne (Δ1, Δ2) sont respectivement inférieurs à ladite première valeur de seuil prédéterminée (V1 ).
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que ledit procédé (70) comporte : • une troisième étape de calcul (71) pour calculer une seconde valeur moyenne (M2) des mesures d’au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11), ladite seconde valeur moyenne (M2) étant calculée en effectuant une moyenne arithmétique desdites mesures (P1, P2, P3), • une quatrième étape de calcul (72) pour calculer au moins trois écarts de mesure (δ1, δ2, δ3), lesdits au moins trois écarts de mesure (δ1, δ2, δ3) étant calculés respectivement comme étant la différence entre ladite seconde valeur moyenne (M2) et lesdites mesures (P1, P2, P3), • une seconde étape de comparaison (73) pour comparer respectivement lesdits au moins trois écarts de mesure (δ1, δ2, δ3) avec une seconde valeur de seuil prédéterminée (V2), et • une seconde étape de sélection (74) pour sélectionner au moins deux capteurs (S1, S2) parmi lesdits au moins trois capteurs (S1, S2, S3) respectivement en fonction des résultats obtenus à ladite seconde étape de comparaison (73) entre lesdits au moins trois écarts de mesure (δ1, δ2, δ3) et ladite seconde valeur de seuil prédéterminée (V2), lesdits au moins deux capteurs (S1, S2) étant sélectionnés si lesdits au moins deux écarts de mesure (δ1, δ2) sont respectivement inférieurs à ladite seconde valeur de seuil prédéterminée (V2).
  5. 5. Procédé l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première loi de commande (L1) commande ledit au moins un actionneur (2, 12) pendant une première durée prédéterminée (T1) et ladite deuxième loi de commande (L2) commande ledit au moins un actionneur (2, 12) pendant une deuxième durée prédéterminée (T2).
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première durée prédéterminée (T1) est égale à ladite deuxième durée prédéterminée (T2).
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l’une au moins desdites première et deuxième durées prédéterminées (T1, T2) est comprise entre 100ms (millisecondes) et 1s (seconde).
  8. 8. Système de commande (10, 20, 30) pour commander au moins un actionneur (2, 12) de pilotage d’un aéronef (1, 11) pour la mise en oeuvre dudit procédé (40, 50, 60, 70) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit système (10, 20, 30) comporte : • au moins deux capteurs (S1, S2) distincts l’un de l’autre et aptes à effectuer des mesures (P1, P2) distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11), • au moins deux calculateurs (N1, N2) distincts l’un de l’autre et aptes à générer au moins deux lois de commande (L1, L2) distinctes les unes des autres pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), lesdites au moins deux lois de commande (L1, L2) étant respectivement fonction des mesures (P1, P2), • au moins un dispositif de commande séquentielle (3, 13) pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12) avec une première loi de commande (L1) générée par un premier calculateur (N1) et alternativement avec une deuxième loi de commande (L2) générée par un deuxième calculateur (N2), • au moins deux boucles de régulation (B1, B2) pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), une première boucle de régulation (B1) mettant en oeuvre ladite première loi de commande (L1) et une deuxième boucle de régulation (B2) mettant en oeuvre ladite deuxième loi de commande (L2), ladite première boucle de régulation (B1) étant séquentiellement fermée lorsque ladite deuxième boucle de régulation (B2) est ouverte et inversement ladite première boucle de régulation (B1) étant séquentiellement ouverte lorsque ladite deuxième boucle de régulation (B2) est fermée.
  9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit système (20, 30) comporte : • au moins trois capteurs (S1, S2, S3) distincts les uns des autres et aptes à effectuer des mesures (P1, P2, P3) distinctes les unes des autres d’au moins un paramètre de vol dudit aéronef (1, 11), • au moins trois calculateurs (N1, N2, N3) distincts l’un de l’autre et aptes à générer au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) distinctes les unes des autres pour commander ledit au moins un actionneur (2, 12), lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3) étant respectivement fonction des mesures (P1, P2, P3), • au moins un dispositif de sélection (4) pour sélectionner au moins deux lois de commande (L1, L2) parmi lesdites au moins trois lois de commande (L1, L2, L3), et en ce que ledit au moins un dispositif de commande séquentielle (13) commande de façon séquentielle ledit au moins un actionneur (2, 12) avec ladite première loi de commande (L1) et alternativement avec ladite deuxième loi de commande (L2), une troisième loi de commande (L3) fonction des mesures (P3) dudit au moins un paramètre de vol dudit aéronef étant exclue de la commande séquentielle dudit au moins un actionneur (2, 12).
  10. 10. Système selon l’une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que lesdits au moins trois capteurs (S1, S2, S3) sont formés respectivement par au moins trois centrales inertielles.
  11. 11. Système selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que lesdits au moins trois capteurs (S1, S2, S3) forment respectivement avec lesdits au moins trois calculateurs (N1, N2, N3) au moins trois ensembles monolithiques (E1, E2, E3) distincts les uns des autres.
  12. 12. Aéronef (1, 11) comportant au moins un actionneur (2, 12) pour piloter ledit aéronef (1, 11), caractérisé en ce que ledit aéronef (1, 11) comporte au moins un système de commande (10, 20, 30) selon l’une quelconque des revendications 8 à 11 pour commander ledit au moins un actionneur (2, 1 2).
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