CN102803069B - 航空器的转向角控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明为了提供一种将冻结的路面等低μ路面上的转弯中的机身的滑移量抑制成最小限度，且能够通过转向操作进行机身的方向控制的航空器的转向角控制系统，而在航空器的转向角控制系统中装入前轮包线保护，其中，航空器的转向角控制系统将转向角涉及的操作信号作为对转向车轮的控制指令信号而输出，前轮包线保护包括：算出假定为机身未滑移时的基准转向角的基准转向角设定部；以基准转向角为基础而对机身的滑移状态进行检测的滑移检测部；与滑移检测部而选择对前轮的控制指令信号的开关部。

Description

航空器的转向角控制系统

技术领域

本发明涉及将转向角涉及的操作信号作为对转向车轮的控制指令信号而使地面上行驶中的机身向所希望的方向转弯的航空器的转向角控制系统，尤其涉及将冻结的路面等低μ路面上的转弯中的机身的滑移量抑制成最小限度，且能够通过转向操作进行机身的方向控制的航空器的转向角控制系统。

背景技术

在通过电信号控制前车轮的航空器的转向角控制系统中，通过将基于转向轮或踏板等得到的转向操作信号作为对转向车轮的控制指令，来改变转向车轮的角度，从而使机身向所希望的方向转弯。

图6是表示现有的转向角控制系统(例如，参照专利文献1。)中的转向操作、转向车轮角及转弯率的相关关系的说明图。转向操作与转向车轮角一对一对应，随着飞行员的转向操作量增加，转向车轮角也增加。其结果是，机身的转弯率也增大。然而，当航空器在转弯中引起滑移时，相对于转向操作量的增加而转弯率减少，无法使机身向所希望的方向转向，最坏的情况下，机身陷入所谓的不能控制状态(不能操纵状态)。因此，在冻结的路面上的行驶时，屡次产生通过转向操作进行的方向控制无效，机身脱离导向路或与障碍物接触等意外事件。

专利文献1：日本特开平08-133189号公报

发明内容

本发明鉴于这样的现有技术的问题点而提出，其目的在于提供一种将冻结的路面等低μ路面上的转弯中的机身的滑移量抑制成最小限度，且能够通过转向操作进行机身的方向控制的航空器的转向角控制系统。

为了完成上述目的，本发明的第一方面所记载的航空器的转向角控制系统将转向角涉及的操作信号作为对转向车轮的控制指令信号而输出，使地面上行驶中的机身向所希望的方向转弯，

所述航空器的转向角控制系统的特征在于，具备：算出假定为机身未滑移时的基准转向角的基准转向角设定部；以该基准转向角为基础而对机身的滑移状态进行判定的滑移检测部；与该滑移检测部连动而选择并输出所述控制指令信号的开关部，

其中，在检测出机身的滑移状态时，不依赖于转向角涉及的操作信号，而将所述基准转向角涉及的信号作为对所述转向车轮的控制指令信号进行输出。

在上述航空器的转向角控制系统中，以如下方式构成该系统，即，不是以转向车轮的(转向)角度，而是以飞行员操作的转向装置、例如转向轮的操作量的信息为基础来进行机身的滑移状态的检测、以及形成滑移时对转向车轮的最佳的控制指令。即，在机身正常转弯的期间，将转向角涉及的操作信号直接作为控制指令信号向转向车轮输出，但当检测出机身的滑移状态时，不将转向角涉及的操作信号直接作为控制指令信号向转向车轮输出，代替于此，而将基准转向角(基准转向角)涉及的信号作为控制指令信号向转向车轮输出。即，当检测出机身的滑移状态时，将转向装置的转向角与飞行员的转向操作量无关地控制为大致恒定值(＝基准转向角)。因此，本转向角控制系统具备当检测出机身的滑移状态时，阻止将助长机身的滑移的过剩的转向角作为控制指令向转向车轮传递的所谓的转向车轮包线保护功能，从而能够自动地控制转向车轮角。由此，将冻结的路面等低μ路面上的转弯中的机身的滑移量抑制为最小限度，其结果是，能够通过转向操作进行机身的方向控制。

在本发明的第二方面所记载的航空器的转向角控制系统中，所述基准转向角通过机身的对地速度V、机身的横摆角速度ω、机身的重心与前轮的距离L，并利用L*ω/V确定。

在上述航空器的转向角控制系统中，对于对地速度V及机身的横摆角速度ω而言，能够容易由航空器所具备的计测设备取得，因此容易构成成为上述转向车轮包线保护功能的核心的基准转向角。因此，通过对既存的转向角控制系统的小规模的修改，就能够良好地实现本发明的目的。

发明效果

本发明的转向角控制系统是在航空器的转向角控制系统中装入转向车轮包线保护的结构，其中，该航空器的转向角控制系统将转向角涉及的操作信号作为对转向车轮的控制指令信号而输出，该转向车轮包线保护包括：算出假定为机身未滑移时的基准转向角的基准转向角设定部；以基准转向角为基础而对机身的滑移状态进行检测的滑移检测部；与滑移检测部连动而选择对前轮的控制指令信号的开关部。由此，以飞行员操作的转向装置的转向角的信息为基础，对机身的滑移状态进行检测，阻止将助长机身的滑移的过剩的转向角作为控制指令对转向车轮进行传递的情况，从而能够自动地控制转向车轮角。因此，具备该转向角控制系统的航空器对于地面上行驶而言具有稳定的方向控制特性(转弯特性)。因此，飞行员不局限于路面状态、地面上行驶的经验·技能而能够通过转向操作进行稳定的转弯行驶。其结果是，能够进行稳定的地面上行驶，使飞行员的工作量大幅减轻。并且，由于飞行员通过本发明涉及的转向车轮包线保护功能而大体不会陷入不能操纵状态，因此能够期待减少方向控制失效而航空器脱离导向路，或与障碍物接触等航空器意外事件，使地面上行驶中的航空器的安全性大幅提高。

附图说明

图1是表示本发明的转向角控制系统的构成说明图。

图2是表示本发明的转向角控制系统中的转向操作、转向车轮角及转弯率的相关关系的说明图。

图3是表示证实试验中的目标路径的说明图。

图4是表示机身以图3所示的路径为目标而进行行驶时的转向操作量(粗实线)、转向车轮角度(实线)及转弯速度(虚线)的各时序数据的说明图。

图5是表示实际的追随路径与目标路径的路径误差的说明图。

图6是表示现有的转向角控制系统中的转向操作、转向车轮角及转弯率的相关关系的说明图。

符号说明：

1    转向轮

2    惯性传感器

3    角速度计

4    前轮包线保护

41   基准转向角设定部

42   滑移检测部

43   开关部

100  转向角控制系统

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式，对本发明进一步进行详细地说明。需要说明的是，本发明没有限定为该实施方式。

图1是表示本发明的转向角控制系统100的构成说明图。

该转向角控制系统100具备：转向轮1，其输出与飞行员的操作量对应的对前轮的控制指令信号(转向角S)；惯性传感器2，其对行驶中的航空器(机身)的对地速度V进行计测；角速度计3，其对机身的横摆角速度ω进行计测；前轮包线保护4，其取入对地速度V及横摆角速度ω而算出假定机身未滑移时的转向角S_S，并以该转向角S_S来判定机身是否发生滑移，并且，在判定为机身发生滑移的情况下，避免产生助长机身的滑移的过剩的转向角S。需要说明的是，转向轮1只要是输出与转向盘式、杆式或踏板式等的操作量对应的线性的电信号的转向轮即可，可以为任意的转向轮。

前轮包线保护4包括：算出上述转向角S_S的基准转向角设定部41；以上述转向角S_S和转向角S为基础而对机身的滑移状态进行检测的滑移检测部42；与滑移检测部42连动而选择对前轮(转向车轮)的控制指令信号的开关部43。

在此，对该转向角控制系统100的动作进行简单地说明，飞行员对转向轮1进行操作而输出的转向角S的控制指令信号向前轮包线保护4的滑移检测部42输入，且还向开关部43输入。在初始状态下由于开关部43的A触点有效，因此将转向角S作为对前轮的控制指令信号而直接输出。另一方面，输入了该转向角S的控制指令信号的另一方的滑移检测部42由基准转向角设定部41输入假定为机身未滑移时的转向角S_S(以下，称为“基准转向角S_S”)，该滑移检测部42对基准转向信号S_S和转向角S的大小进行比较，在转向角S比基准转向角S_S大的情况下(判定为机身发生滑移的情况下)，对触点进行切换，以使开关部43的B触点有效。由此，切断来自飞行员的过剩的转向角S的控制指令信号，并将作为用于驱动前轮(转向车轮)的控制指令信号的、由基准转向角设定部41算出的基准转向角S_S经由开关部43的B触点输出。需要说明的是，对于基准转向角S_S而言，即可以为输出与最新的(V，ω)对应的基准转向角S_S的形式，也可以为将切换触点之前的基准转向角S_S锁存而输出以后的信号的形式。

另外，假定为机身未滑移时的上述基准转向角S_S可以利用来自惯性传感器的对地速度V、来自角速度计的实际的横摆角速度ω、以及机身重心与前轮间的距离L如下这样求出。

S_S＝L×ω/V

虽然重复，但图2是表示上述转向角控制系统100中的转向操作、转向车轮角及转弯率的相关关系的说明图。即，机身正常转弯的期间，转向车轮角与飞行员的转向操作量对应而增加。其结果是，机身的转弯率也与飞行员的转向操作量对应而增加。并且，当转向角控制系统100检测出机身的滑移状态时，进行对前轮的输出线的切换，以免将助长机身的滑移的过剩的转向角S作为对前轮的控制指令信号而输出。其结果是，不将来自飞行员的过剩的转向角S作为对前轮的控制指令信号而输出，代替于此，将基准转向角S_S重新作为对前轮的控制指令信号而输出。因此，当转向角控制系统100检测出机身的滑移状态时，将转向车轮角保持·控制成恒定(＝基准转向角S_S)。由此，机身的转弯率也被保持恒定，从而将机身的滑移量抑制成最小限度。因此，飞行员可以从无法通过转向操作进行机身的方向控制的不能操纵状态解放出来，并适当地减轻工作量。需要说明的是，参照图3至图5，后述上述转向角控制系统100的证实试验的结果。

图3是表示证实试验中的目标路径的说明图。

确认本发明的效果的证实试验通过对机身在规定的条件下以图3所示的路径为目标行驶时的实际的追随路径与目标路径的路径误差进行测定而进行。

图4是表示机身以图3所示的路径为目标行驶时的转向操作量(粗实线)、转向车轮角度(实线)及转弯速度(虚线)的各时序数据的说明图。需要说明的是，图4(a)表示使本发明涉及的前轮包线保护4发挥功能时(保护接通)的各数据，图4(b)表示未使本发明涉及的包线保护4发挥功能时(保护断开)的各数据。

在机身未滑移的正常的状态下，转向操作量和转弯速度大致追随。即，三种线一致。

然而，如图4(b)所示，采取大的转向角的结果是，当机身开始滑移时，转弯速度变得不追随转向操作量。即，虚线从其它两种线偏离。

另一方面，如图4(a)所示，在使本发明涉及的前轮包线保护发挥功能的情况下，即使转向操作量变大，实际的车轮角度也受限制，在不滑移的范围内转弯速度追随车轮角度。这表示相对于飞行员的转向角S的控制指令信号将车轮角度适当进行追随·控制，从而机身沿着目标路径进行行驶。

图5是表示实际的追随路径与目标路径的路径误差的说明图。

在特别易滑的路面上，通过使本发明涉及的前轮包线保护发挥功能，也成为使(平均)路径误差适当地减少的结果。

这样，本发明的转向角控制系统100是在航空器的转向角控制系统中装入前轮包线保护4的结构，其中，该航空器的转向角控制系统将转向角S涉及的操作信号作为对转向车轮(前轮)的控制指令信号而输出，该前轮包线保护4包括：算出假定为机身未滑移时的基准转向角S_S的基准转向角设定部41；以基准转向角S_S为基础而对机身的滑移状态进行检测的滑移检测部42；与滑移检测部42连动而选择对前轮的控制指令信号的开关部43。由此，飞行员不局限于路面状态、地面上行驶的经验·技能而能够通过转向操作进行稳定的转弯行驶。其结果是，能够进行稳定的地面上行驶，使飞行员的工作量大幅减轻。并且，由于飞行员通过本发明涉及的车轮包线保护4而大体不会陷入不能操纵状态，因此能够期待减少方向控制失效而航空器脱离导向路，或与障碍物接触等航空器意外事件，使地面上行驶中的航空器的安全性大幅提高。

工业实用性

本发明的转向角控制系统能够适合适用于航空器的转向车轮的滑移防止装置。

Claims (1)

1.一种航空器的转向角控制系统，其将转向角涉及的操作信号作为对转向车轮的控制指令信号而输出，使地面上行驶中的机身向所希望的方向转弯，所述航空器的转向角控制系统的特征在于，具备：

算出假定为机身未滑移时的基准转向角的基准转向角设定部；

以该基准转向角为基础而对机身的滑移状态进行判定的滑移检测部；

与该滑移检测部连动而选择并输出所述控制指令信号的开关部，

在检测出机身的滑移状态时，不依赖于转向角涉及的操作信号，而将所述基准转向角涉及的信号作为对所述转向车轮的控制指令信号进行输出，

所述基准转向角通过机身的对地速度V、机身的横摆角速度ω、机身的重心与所述转向车轮的距离L并利用L*ω/V来确定。