JPH0411440B2 - - Google Patents

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JPH0411440B2
JPH0411440B2 JP17109985A JP17109985A JPH0411440B2 JP H0411440 B2 JPH0411440 B2 JP H0411440B2 JP 17109985 A JP17109985 A JP 17109985A JP 17109985 A JP17109985 A JP 17109985A JP H0411440 B2 JPH0411440 B2 JP H0411440B2
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gust
aircraft
loop control
control
steering
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機に作用する突風を検知しそれ
に対応した補償操舵を自動的に行うことによつて
上記突風による荷重を低減する突風荷重軽減制御
方式に関し、特に弧立突風及び連続突風の両方に
対して荷重の低減ができる航空機の突風荷重軽減
制御方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention provides a gust load reduction control system that reduces the load caused by the gust by detecting the gust acting on an aircraft and automatically performing compensatory steering in response to the gust. In particular, the present invention relates to a gust load reduction control system for aircraft that can reduce loads in response to both standing gusts and continuous gusts.

従来の技術 従来の航空機の突風荷重軽減制御方式には、第
5図に示すようなオープンループ制御方式と、第
6図に示すようなクローズドループ制御方式とが
あつた。まず、オープンループ制御方式は、第5
図に示すように、機体1が突風に遭遇した際にそ
の突風成分を検知して補助翼、昇降舵等の制御舵
面をアクチユエータ2によつて作動させるガスト
対応部3と、この操舵によつて引き起こされた機
体1の上下動を減衰させるダンパー部4とを有
し、これらの動作により上記突風による荷重を軽
減していた。ここで、上記ガスト対応部3は、機
首部分に設けられ突風の上下方向成分を検知する
迎角計等の第一のセンサ5と、突風成分の極低周
波域あるいは極高周波域をカツトするウオシユア
ウトフイルタ6と、突風対応の操舵により機体1
の特性が不安定側にならないようにその安定性を
高める側に補正するプリフイルタ7と、こプリフ
イルタ7で補正された値を何倍にしてアクチユエ
ータ2に制御値として与えるかを決める第一のゲ
イン設定器8とからなる。また、上記ダンパー部
4は、胴体中央部に設けられ全機の機体運動を検
知する加速度計等の第二のセンサ9と、この第二
のセンサ9の検知量を何倍にしてアクチユエータ
2に制御値として与えるかを決める第二のゲイン
設定器10とからなる。そして、上記第一のセン
サ5により、突風が主翼に達する前において機首
部分で該当突風成分をいち早く検知し、その突風
が主翼に到達して機体1が動揺させられる前に制
御舵面の操舵量を決定し、実際の突風による機体
1の動揺の位相と同期して該動揺を押えるように
操舵し、突風荷重を軽減するようになつていた。
BACKGROUND ART Conventional gust load reduction control systems for aircraft include an open-loop control system as shown in FIG. 5 and a closed-loop control system as shown in FIG. 6. First, the open loop control method uses the fifth
As shown in the figure, when the aircraft 1 encounters a gust, there is a gust response unit 3 that detects the gust component and operates control surfaces such as ailerons and elevators using an actuator 2; The damper section 4 damps the vertical movement of the aircraft body 1 caused by the wind gust, and these operations reduce the load caused by the gust of wind. Here, the gust response section 3 includes a first sensor 5, such as an angle of attack meter, which is installed in the nose of the aircraft and detects the vertical component of the gust, and a sensor 5 that cuts out the extremely low frequency region or the extremely high frequency region of the gust component. Aircraft 1 with washout filter 6 and steering to cope with gusts.
a prefilter 7 that corrects the characteristics to increase stability so that they do not become unstable; and a first gain that determines how many times the value corrected by the prefilter 7 is to be given to the actuator 2 as a control value. It consists of a setting device 8. The damper section 4 also includes a second sensor 9, such as an accelerometer, which is installed in the center of the fuselage and detects the motion of the entire aircraft, and the actuator 2, which multiplies the detection amount of the second sensor 9. It consists of a second gain setter 10 that determines whether to give it as a control value. The first sensor 5 detects the relevant gust component at the nose of the aircraft before the gust reaches the main wing, and the control surface is steered before the gust reaches the main wing and shakes the aircraft 1. The gust load is reduced by determining the amount of gust and steering the aircraft 1 in synchronization with the phase of the oscillation caused by the actual gust to suppress the oscillation.

次に、上記クローズドループ制御方式は、第6
図に示すように、第一のセンサ11と、第一のゲ
イン設定器12と、機体1及び主翼等に対する突
風によつて引き起こされた運動を検知して補助
翼、昇降舵等の制御舵面をアクチユエータ2によ
つて作動させるガスト対応部13とを有し、これ
らの動作により上記突風による荷重を軽減してい
た。ここで、上記ガスト対応部13は、胴体中央
部および主翼翼端に設けられ全機の機体運動を検
知する加速度計等の第二のセンサ14と、機体1
の特性が不安定側にならないように突風の位相と
突風対応の操舵による舵面の位相とをできるだけ
合致させる補償器15と、この補償器15で与え
られた値を何倍にしてアクチユエータ2に制御値
として与えるかを決める第二のゲイン設定器16
とからなる。また、上記第一のセンサ11は機首
部分に設けられた迎角計であり、第一のゲイン設
定器12は上記第一のセンサ11の検知量を何倍
にしてアクチユエータ2に制御値として与えるか
を決めるものであり、これら第一のセンサ11と
第一のゲイン設定器12とで上記ガスト対応部1
3の操舵による機体1の上下動を減衰させるダン
パー部の役目をするものである。そして、上記第
二のセンサ14により、突風が主翼に達して主翼
の揚力変化が生じこれにより機体1が振動させら
れたのを検知すると共に、制御舵面の操舵量を決
定し、その振動を押えるように操舵して、突風荷
重を軽減するようになつていた。
Next, the closed loop control method described above is applied to the sixth
As shown in the figure, a first sensor 11, a first gain setting device 12, and a control surface for controlling ailerons, elevators, etc., detect movements caused by gusts on the aircraft body 1, main wings, etc. and a gust corresponding part 13 operated by the actuator 2, and these operations reduce the load caused by the gust of wind. Here, the gust response section 13 includes a second sensor 14 such as an accelerometer that is installed in the center of the fuselage and the tip of the main wing and detects the aircraft movement of the entire aircraft;
A compensator 15 that matches the phase of the gust and the phase of the control surface by steering corresponding to the gust as much as possible so that the characteristics of Second gain setter 16 that determines whether to give it as a control value
It consists of The first sensor 11 is an angle of attack meter installed in the nose of the aircraft, and the first gain setter 12 multiplies the detection amount of the first sensor 11 and sends it to the actuator 2 as a control value. The first sensor 11 and the first gain setter 12 determine whether the gust corresponding part 1
This serves as a damper section that dampens the vertical movement of the aircraft 1 due to the steering operation in step 3. Then, the second sensor 14 detects that the gust of wind has reached the main wing, causing a change in the lift of the main wing, which causes the aircraft 1 to vibrate, and also determines the amount of steering of the control surface to suppress the vibration. It was designed to reduce the gust load by steering the aircraft in a restraining manner.

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記オープンループ制御方式において
は、機首部分に設けられた迎角計等の第一のセン
サ5で突風の上下方向成分をいち早く検知してそ
の突風による荷重を低減するように制御舵面を操
舵するので、衝撃的な弧立突風に対しては荷重の
低減効果は大であるが、広範囲な周波数成分を含
む連続突風に対しては荷重の低減効果は小さいも
のであつた。また、上記クローズドループ制御方
式においては、主翼翼端および胴体中央部に設け
られた加速度計等の第二のセンサ14で突風によ
つて引き起こされた全機の機体運動を検知してそ
の運動を押えるように制御舵面を操舵するので、
広範囲な周波数成分を含む連続突風に対しては荷
重の低減効果は大であるが、衝撃的な弧立突風に
対しては荷重の低減効果は小さいものであつた。
さらに、上記オープンループ制御方式とクローズ
ドループ制御方式の両方を備えたものもあるが、
それらの制御系は各々独立しており、突風荷重の
軽減は主としてオープンループ制御方式で行い、
クローズドループ制御方式は上記オープンループ
制御によつて引き起こされた高周波の悪影響のダ
ンパーとして用いられるにすぎなかつた。したが
つて、オープンループ制御系とクローズドループ
制御系とによつて弧立突風及び連続突風の両方に
対して最適化制御ができるものではなかつた。そ
こで、本発明は、一つの制御系で弧立突風及び連
続突風に対して荷重の低減ができる航空機の突風
荷重軽減制御方式を提供することを目的とする。
Problems to be Solved by the Invention However, in the open-loop control system described above, the first sensor 5 such as an angle of attack meter installed in the nose of the aircraft quickly detects the vertical component of the gust, and the load caused by the gust is Since the control surface is steered to reduce It was small. In addition, in the closed-loop control system described above, second sensors 14 such as accelerometers installed at the tips of the main wings and in the center of the fuselage detect the movements of the entire aircraft caused by gusts of wind. Since the control surface is steered in a pressing manner,
The load reduction effect was large for continuous gusts containing a wide range of frequency components, but the load reduction effect was small for impactful arcing gusts.
Furthermore, there are some models that have both the open-loop control method and closed-loop control method mentioned above.
Each of these control systems is independent, and gust load reduction is mainly performed using an open-loop control system.
The closed-loop control scheme was only used as a damper of the high frequency adverse effects caused by the open-loop control. Therefore, the open-loop control system and the closed-loop control system cannot perform optimal control for both standing gusts and continuous gusts. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a gust load reduction control system for an aircraft that can reduce the load in response to standing gusts and continuous gusts with a single control system.

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決する本発明の手段は、機首
部分に設けたガストセンサにより突風の上下方向
成分を検知して該当突風による荷重を舵面操舵で
低減するオープンループ制御部を有すると共に、
胴体中央部および主翼翼端に設けた全機運動セン
サにより機体運動を検知して機体の弾性振動を舵
面操舵で抑えるクローズドループ制御部を有し、
上記オープンループ制御部のガストセンサの検知
信号から生成された操舵量の制御値とクローズド
ループ制御部の全機運動センサの検知信号から生
成された操舵量の制御値とを加算して機体の制御
舵面を操舵するアクチユエータを作動させる一つ
の最適制御系を構成することにより、機体に作用
する突風荷重の軽減を行うことによつてなされ
る。
Means for Solving the Problems The means of the present invention for solving the above problems is to detect the vertical component of a gust using a gust sensor installed in the nose of the aircraft, and reduce the load caused by the gust by controlling the control surface. It has an open loop control section and
It has a closed-loop control unit that detects aircraft movement using whole-aircraft motion sensors installed in the center of the fuselage and the tips of the main wings, and suppresses elastic vibrations of the aircraft using control surface steering.
The aircraft is controlled by adding the steering amount control value generated from the detection signal of the gust sensor in the open loop control section and the steering amount control value generated from the detection signal of the whole aircraft motion sensor in the closed loop control section. This is achieved by configuring an optimal control system that operates the actuator that steers the control surface to reduce the gust load acting on the aircraft body.

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

第1図は本発明による航空機の突風荷重軽減制
御方式の実施例を示すブロツク線図である。この
突風荷重軽減制御方式は、航空機に作用する突風
を検知しそれに対応した補償操舵を自動的に行う
ことによつて上記突風による荷重を軽減するもの
で、第1図に示すように、機体1に設けられた補
助翼、昇降舵等の制御舵面を作動させるアクチユ
エータ2と、オープンループ制御部20と、クロ
ーズドループ制御部21とを有している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the gust load reduction control method for an aircraft according to the present invention. This gust load reduction control system reduces the load caused by the gust by detecting the gust acting on the aircraft and automatically performing compensatory steering accordingly. The actuator 2 has an actuator 2 that operates a control surface such as an aileron or an elevator provided on the turret, an open-loop control section 20, and a closed-loop control section 21.

上記オープンループ制御部20は、主として突
風成分による荷重を舵面操舵で軽減するもので、
機体1の機首部分に設けられ突風の上下方向成分
を検知する迎角計等のガストセンサ22(第2図
参照)と、突風成分の極低周波域あるいは極高周
波域をカツトするウオシユアウトフイルタ23
と、突風対応の操舵により機体1の特性が不安定
側にならないようにその安定性を高める側に補正
するプリフイルタ24と、このプリフイルタ24
で補正された値を何倍にしてアクチユエータ2に
制御値として与えるかのゲイン定数を設定する第
一のゲイン設定器25とからなる。
The open loop control unit 20 mainly reduces the load caused by the gust component by controlling the control surface.
A gust sensor 22 (see Figure 2) such as an angle of attack meter installed in the nose of the aircraft body 1 to detect the vertical component of gust wind, and a washout that cuts out the extremely low frequency range or extremely high frequency range of the gust component. Filter 23
, a prefilter 24 that corrects the characteristics of the aircraft 1 to the side that increases stability so that it does not become unstable due to steering in response to gusts, and this prefilter 24
and a first gain setter 25 for setting a gain constant to determine how many times the corrected value is to be given to the actuator 2 as a control value.

また、上記クローズドループ制御部21は、主
として機体運動による機体1の弾性振動を舵面操
舵で抑えるもので、機体1の胴体中央部および主
翼翼端に設けられ全機の機体運動を検知する加速
度計やピツチレート計(胴体にのみ設けられてい
る)等の全機運動センサ26(第2図参照)と、
機体1の特性が不安定側にならないように突風の
位相と突風対応の操舵による舵面の位相とをでき
るだけ合致させる補償器27と、この補償器27
で与えられた値を何倍にしてアクチユエータ2に
制御値として与えるかのゲイン定数を設定する第
二のゲイン設定器28とからなる。
The closed-loop control unit 21 is mainly used to suppress elastic vibrations of the aircraft 1 due to aircraft motion by control surface steering, and is provided at the center of the fuselage and the wing tips of the aircraft 1 to detect acceleration of the entire aircraft. All-machine motion sensors 26 (see Figure 2) such as gauges and pitch rate gauges (provided only on the fuselage);
A compensator 27 that matches the phase of the gust as much as possible with the phase of the control surface by steering corresponding to the gust so that the characteristics of the aircraft 1 do not become unstable, and this compensator 27
and a second gain setter 28 for setting a gain constant that determines how many times the value given by is to be given to the actuator 2 as a control value.

そして、上記オープンループ制御部20のガス
トセンサ22の検知信号から生成された操舵量の
制御値と、クローズドループ制御部21の全機運
動センサ26の検知信号から生成された操舵量の
制御値とを加算点Aで加え合わせて機体1の制御
舵面を操舵するアクチユエータ2を作動させる一
つの最適制御系が構成されている。
The control value of the steering amount generated from the detection signal of the gust sensor 22 of the open loop control section 20 and the control value of the steering amount generated from the detection signal of the whole machine motion sensor 26 of the closed loop control section 21. An optimal control system is constructed in which the actuator 2 that steers the control surface of the aircraft body 1 is actuated by adding them together at the addition point A.

第2図は本発明の突風荷重軽減制御方式を適用
した航空機の概要を示す説明図である。上述のガ
ストセンサ22は、機首部分の両側面にてそのベ
ーンが気流にさらされて設けられている。また、
全機運動センサ26は、主翼翼端に設けられた加
速度計26aや、胴体中央部に設けられた加速度
計およびピツチレート計26bなどである。さら
に、主翼翼端内には主翼運動の制御舵面としての
外舷補助翼29,29を作動させるアクチユエー
タ2a,2aが設けられ、水平尾翼内には全機運
動の制御舵面としての昇降舵30,30を作動さ
せるアクチユエータ2b,2bが設けられてい
る。また、機体1の胴体前部には制御コンピユー
タ31が設けられており、この制御コンピユータ
31の一部にウオツシユアウトフイルタ23、プ
リフイルタ24、第一及び第二のゲイン設定器2
5,28、補償器27等が組み込まれている。そ
して、上記制御コンピユータ31と、ガストセン
サ22及び全機運動センサ26a,26b並びに
各アクチユエータ2a,2bとはデータバス32
で接続されており、これを介してデータを転送す
ることにより制御コンピユータ31で第1図に示
す各要素の動作を制御するようになつている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of an aircraft to which the gust load reduction control method of the present invention is applied. The above-mentioned gust sensor 22 is provided with its vanes exposed to the airflow on both sides of the nose portion. Also,
The whole aircraft motion sensor 26 includes an accelerometer 26a provided at the wing tip of the main wing, an accelerometer and pitch rate meter 26b provided at the center of the fuselage, and the like. Furthermore, actuators 2a, 2a are provided within the main wing tips to operate the outboard ailerons 29, 29, which serve as control surfaces for main wing motion, and within the horizontal stabilizer, elevators are provided as control surfaces for overall aircraft motion. Actuators 2b, 2b for actuating the actuators 30, 30 are provided. Further, a control computer 31 is provided at the front of the fuselage of the aircraft 1, and a part of this control computer 31 includes a washout filter 23, a prefilter 24, and first and second gain setting devices 2.
5, 28, a compensator 27, etc. are incorporated. The control computer 31, the gust sensor 22, the whole machine motion sensors 26a, 26b, and each actuator 2a, 2b are connected to a data bus 32.
By transferring data through this connection, the control computer 31 controls the operation of each element shown in FIG.

次に、このような突風荷重軽減制御方式の動作
について説明する。まず、突風に航空機が遭遇す
ると、オープンループ制御部20のガストセンサ
22,22により該突風が主翼Wに達する前にお
いてその上下方向成分を検知する。このガストセ
ンサ22,22から出力される検知信号は、ウオ
シユアウトフイルタ23に入力して極低周波域あ
るいは極高周波域がカツトされる。次に、上記ウ
オシユアウトフイルタ23の出力信号は、プリフ
イルタ24に入力しオープンループ制御部20の
突風対応の操舵により機体1の特性が不安定側に
ならないようにその安定性を高める側に補正され
る。その後、上記プリフイルタ24の出力信号
は、第一のゲイン設定器25に入力しそのゲイン
定数により適宜の比率で増倍され、アクチユエー
タ2に対するオープンループ制御部20の制御値
が生成される。このようにして、上記突風が主翼
Wに到達して機体1が動揺させられる前に、上記
オープンループ制御部20で外舷補助翼29およ
び昇降舵30等の制御舵面の操舵量を決定する。
そして、この操舵量の制御値をアクチユエータ2
が入力することにより、実際の突風による機体1
の動揺の位相と同期してその動揺を抑えるように
第2図に示す外舷補助翼29あるいは昇降舵30
を操舵する。また、これと同時に、クローズドル
ープ制御部21の全機運動センサ26により、突
風が主翼Wに作用して該主翼Wの揚力変化が生じ
これにより機体1が振動させられるのを検知す
る。すると、この全機運動センサ26から出力さ
れる検知信号は、補償器27に入力し、突風の位
相とクローズドループ制御部21の突風対応の操
舵による舵面の位相とをできるだけ合致させて安
定性を高める側に補正される。次に、上記補償器
27の出力信号は、第二のゲイン設定器28に入
力しそのゲイン定数により適宜の比率で増倍さ
れ、アクチユエータ2に対するクローズドループ
制御部21の制御値が生成される。このようにし
て、機体1が突風により振動させられるのと同時
に、上記クローズドループ制御部21で外舷補助
翼29および昇降舵30等の制御舵面の操舵量を
決定する。そして、この操舵量の制御値をアクチ
ユエータ2が入力することにより、突風による機
体1の動揺を抑えるように第2図に示す外舷補助
翼29あるいは昇降舵30を操舵する。例えば、
上向きに突風が作用した場合は、外舷補助翼29
を後縁下げに操舵して揚力を小さくする。また、
突風により機体1のピツチング運動が励起された
場合は、頭下げのピツチングのときは昇降舵30
を後縁上げに、頭上げのピツチングのときは昇降
舵30を後縁下げに操舵する。このような動作に
より、主としてオープンループ制御部20におい
て、機首部分に設けられた迎角計等のガストセン
サ22で突風の上下方向成分をいち早く検知して
その突風による荷重を低減するように制御舵面を
操舵するので、衝撃的な弧立突風に対して荷重の
低減効果を発揮できる。また、主としてクローズ
ドループ制御部21において、胴体中央部および
主翼翼端に設けられた加速度計等の全機運動セン
サ26で突風によつて引き起こされた全機の機体
運動を検知してその運動を抑えるように制御舵面
を操舵するので、広範囲な周波数成分を含む連続
突風に対して荷重の低減効果を発揮できる。
Next, the operation of such a gust load reduction control system will be explained. First, when the aircraft encounters a gust of wind, the gust sensors 22, 22 of the open loop control unit 20 detect the vertical component of the gust before it reaches the main wing W. The detection signals output from the gust sensors 22, 22 are input to a washout filter 23, where extremely low frequency ranges or extremely high frequency ranges are cut out. Next, the output signal of the washout filter 23 is input to the prefilter 24, and the open-loop control unit 20 performs steering to accommodate the gusts of wind to correct the characteristics of the aircraft 1 to the side that increases its stability so that the characteristics do not become unstable. be done. Thereafter, the output signal of the prefilter 24 is input to the first gain setter 25 and multiplied by the gain constant at an appropriate ratio to generate a control value for the open loop control section 20 for the actuator 2. In this way, before the gust reaches the main wing W and shakes the aircraft 1, the open loop control unit 20 determines the amount of steering of the control surfaces such as the outer aileron 29 and the elevator 30. .
Then, the control value of this steering amount is set to the actuator 2.
By inputting, the aircraft 1 due to the actual gust
The outer aileron 29 or elevator 30 shown in FIG.
to steer. At the same time, the whole aircraft motion sensor 26 of the closed loop control unit 21 detects that a gust of wind acts on the main wing W, causing a change in lift of the main wing W, which causes the aircraft 1 to vibrate. Then, the detection signal output from the whole aircraft motion sensor 26 is input to the compensator 27, and the phase of the gust is matched as much as possible with the phase of the control surface by the closed-loop control unit 21's steering corresponding to the gust, thereby improving stability. It is corrected to the side that increases. Next, the output signal of the compensator 27 is input to the second gain setter 28 and multiplied by the gain constant at an appropriate ratio to generate a control value for the closed loop control section 21 for the actuator 2. In this way, at the same time that the fuselage 1 is vibrated by the gust of wind, the closed loop control section 21 determines the amount of steering of the control surfaces such as the outboard aileron 29 and the elevator 30. Then, by inputting the control value of this steering amount to the actuator 2, the outer aileron 29 or the elevator 30 shown in FIG. 2 is steered so as to suppress the shaking of the aircraft 1 due to gusts. for example,
If there is an upward gust of wind, the outboard ailerons 29
Steering the trailing edge downward to reduce lift. Also,
When the pitching motion of the aircraft 1 is excited by a gust of wind, the elevator 30 is
When pitching with the head raised, the elevator 30 is steered to lower the trailing edge. Through such an operation, the open loop control unit 20 controls the gust sensor 22 such as an angle of attack meter installed in the nose of the aircraft to quickly detect the vertical component of the gust and reduce the load caused by the gust. Since the control surface is used for steering, the load can be reduced in the case of shocking gusts of wind. In addition, mainly in the closed-loop control unit 21, whole-plane motion sensors 26 such as accelerometers installed in the center of the fuselage and the tips of the main wings detect the motion of the whole plane caused by gusts of wind and calculate the motion. Since the control surface is steered to suppress the load, the load can be reduced against continuous gusts containing a wide range of frequency components.

なお、第2図においては、制御舵面として外舷
補助翼29と昇降舵30とを示したが、本発明は
これに限らず、内舷補助翼33,33を併せて用
いてもよい。
Although FIG. 2 shows the outer aileron 29 and the elevator 30 as control surfaces, the present invention is not limited thereto, and the inner aileron 33, 33 may be used in combination.

第3図および第4図は、準定常揚力面理論によ
り求めた補助翼効きによつて行つた数学シミユレ
ーシヨン結果を示すグラフであり、それぞれ突風
による荷重を主翼付け根部の曲げモーメントで表
している。まず、第3図は、弧立突風に対する荷
重応答タイムヒストリを示すグラフであり、鎖線
bで示す従来のクローズドループ制御方式では破
線aで示す舵面制御なしの場合に比較して荷重低
減効果があまり大きくないのに対し、実線cで示
す本発明の突風荷重軽減制御方式では荷重低減効
果が大幅に向上していることがわかる。次に、第
4図は、連続突風に対する荷重パワースペクトラ
ムを示すグラフであり、鎖線eで示す従来のオー
プンループ制御方式では破線dで示す舵面制御な
しの場合に比較して荷重低減効果があまり大きく
ないのに対し、実線fで示す本発明の突風荷重軽
減制御方式では荷重低減効果が大幅に向上してい
ることがわかる。
Figures 3 and 4 are graphs showing the results of mathematical simulations performed using the aileron effectiveness determined by the quasi-steady lift surface theory, and each expresses the load due to gusts in terms of the bending moment at the root of the main wing. First, Fig. 3 is a graph showing the load response time history to a standing gust, and shows that the conventional closed-loop control method shown by the dashed line b has a load reduction effect compared to the case without control surface control shown by the broken line a. In contrast, it can be seen that the gust load reduction control method of the present invention shown by the solid line c significantly improves the load reduction effect. Next, Fig. 4 is a graph showing the load power spectrum for continuous gusts, and shows that the conventional open-loop control method shown by the dashed line e has less load reduction effect than the case without control surface control shown by the broken line d. In contrast, it can be seen that the gust load reduction control method of the present invention shown by the solid line f significantly improves the load reduction effect.

発明の効果 本発明は以上説明したように、オープンループ
制御部20のガストセンサ22の検知信号から生
成された操舵量の制御値と、クローズドループ制
御部21の全機運動センサ26の検知信号から生
成された操舵量の制御値とを加算して機体1の制
御舵面を操舵するアクチユエータ2を作動させる
一つの最適制御系を構成したので、主としてオー
プンループ制御部20により衝撃的な弧立突風に
よる突風荷重を軽減できると共に、主としてクロ
ーズドループ制御部21により広範囲な周波数成
分を含む連続突風による突風荷重を軽減すること
ができる。従つて、本発明によれば、一つの制御
系で弧立突風及び連続突風に対して荷重の低減効
果を発揮することができる。また、上記オープン
ループ制御部20とクローズドループ制御部21
とは、それぞれ独立して動作するわけではなく、
その制御系内の加算点Aで加え合わされており、
弧立突風及び連続突風の両方に対して最適化制御
を行うことができる。これらのことから、航空機
の構造を軽くつくることができると共に、乗心地
も改善することができる。
Effects of the Invention As described above, the present invention is based on the control value of the steering amount generated from the detection signal of the gust sensor 22 of the open loop control section 20 and the detection signal of the whole machine motion sensor 26 of the closed loop control section 21. An optimal control system is constructed that operates the actuator 2 that steers the control surface of the aircraft 1 by adding the control value of the generated steering amount. It is possible to reduce the gust load due to continuous gust wind including a wide range of frequency components mainly by the closed loop control unit 21. Therefore, according to the present invention, a single control system can exhibit the effect of reducing the load against standing gusts and continuous gusts. In addition, the open loop control section 20 and the closed loop control section 21
do not operate independently,
They are added at addition point A in the control system,
Optimization control can be performed for both standing gusts and continuous gusts. Due to these factors, the structure of the aircraft can be made lighter, and the comfort of the aircraft can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による航空機の突風荷重軽減制
御方式の実施例を示すブロツク線図、第2図は本
発明の突風荷重軽減制御方式を適用した航空機の
概要を示す説明図、第3図は弧立突風に対する荷
重応答タイムヒストリを示す数字シミユレーシヨ
ン結果のグラフ、第4図は連続突風に対する荷重
パワースペクトラムを示す数字シミユレーシヨン
結果のグラフ、第5図は従来のオープンループ制
御方式を示すブロツク線図、第6図は従来のクロ
ーズドループ制御方式を示すブロツク線図であ
る。 1……機体、2,2a,2b……アクチユエー
タ、20……オープンループ制御部、21……ク
ローズドループ制御部、22……ガストセンサ、
23……ウオシユアウトフイルタ、24……プリ
フイルタ、25……第一のゲイン設定器、26,
26a,26b……全機運動センサ、27……補
償器、28……第二のゲイン設定器、29……外
舷補助翼、30……昇降舵、33……内舷補助
翼、W……主翼。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the gust load reduction control method for an aircraft according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an overview of an aircraft to which the gust load reduction control method of the present invention is applied, and FIG. Figure 4 is a graph of numerical simulation results showing the load response time history for standing gusts, Figure 4 is a graph of numerical simulation results showing the load power spectrum for continuous gusts, Figure 5 is a block diagram showing the conventional open loop control method. FIG. 6 is a block diagram showing a conventional closed loop control system. 1... Airframe, 2, 2a, 2b... Actuator, 20... Open loop control section, 21... Closed loop control section, 22... Gust sensor,
23...washout filter, 24...prefilter, 25...first gain setting device, 26,
26a, 26b... Whole aircraft motion sensor, 27... Compensator, 28... Second gain setter, 29... Outer aileron, 30... Elevator, 33... Inner aileron, W... ...Main wing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 機首部分に設けたガストセンサにより突風の
上下方向成分を検知して該当突風による荷重を舵
面操舵で低減するオープンループ制御部を有する
と共に、胴体中央部および主翼翼端に設けた全機
運動センサにより機体運動を検知して機体の弾性
振動を舵面操舵で抑えるクローズドループ制御部
を有し、上記オープンループ制御部のガストセン
サの検知信号から生成された操舵量の制御値とク
ローズドループ制御部の全機運動センサの検知信
号から生成された操舵量の制御値とを加算して機
体の制御舵面を操舵するアクチユエータを作動さ
せる一つの最適制御系を構成することにより、機
体に作用する突風荷重の軽減を行うことを特徴と
する航空機の突風荷重軽減制御方式。
1. It has an open-loop control unit that detects the vertical component of gusts using a gust sensor installed in the nose of the aircraft and reduces the load caused by the gust using control surface steering. It has a closed-loop control unit that detects the aircraft movement using a motion sensor and suppresses the elastic vibration of the aircraft using control surface steering, and the control value of the steering amount generated from the detection signal of the gust sensor of the open-loop control unit and the closed-loop control unit. By configuring one optimal control system that adds the control value of the steering amount generated from the detection signal of the whole aircraft motion sensor in the control unit and operates the actuator that steers the control surface of the aircraft, it is possible to An aircraft gust load reduction control method characterized by reducing gust load.
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