JP2000020107A

JP2000020107A - 制御回路

Info

Publication number: JP2000020107A
Application number: JP10184060A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sako; 雅彦佐高
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】航空機におけるアナログ・バックアップのた
めの機体配線の追加を不要として、機体配線のための重
量を減じることのできる制御回路を提供すること。【解決手段】ディジタル指令演算部１１からのディジ
タル信号１１ａを受けてアクチュエータに制御信号を出
力するディジタル制御信号演算部２１と、アナログＰＷ
Ｍ信号１２ａにて指令信号を出力して前記ディジタル指
令演算部をバックアップするアナログ指令演算部１２，
１３からのアナログＰＷＭ信号を受けてアクチュエータ
に制御信号を出力して前記ディジタル制御信号演算部を
バックアップするアナログ制御信号演算部２２，２３
と、ディジタル系信号と同ディジタル系信号の異常時の
バックアップ用のアナログ系信号とを選択する選択手段
２４，２５と、前記ディジタル指令演算部からのディジ
タル信号と前記アナログ指令演算部からのアナログＰＷ
Ｍ信号とにより共通で使用される電送路とを有してな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は航空機における飛行
制御コンピュータ／スマート・アクチュエータ・コント
ローラ系の制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来のアナログバックアップ方
式に採用している飛行制御コンピュータ／スマート・ア
クチュエータ・コントローラ系の制御回路の概略ブロッ
ク図を示し説明する。１００は飛行制御コンピュータで
あり、飛行制御コンピュータ１００にはプロセッサによ
るディジタル制御則１０１と、アナログ電子回路による
アナログ制御則１０３が含まれ、ディジタル制御則には
データバス・コントローラも含まれる。

【０００３】ディジタル制御則１０１は、ディジタル信
号１０１ａで指令信号を出力するディジタル指令演算部
となっており、アナログ制御則１０３は、アナログ信号
１０３ａで指令信号を出力して上記ディジタル指令演算
部をバックアップするアナログ指令演算部となってい
る。ディジタル信号１０１ａはパルス列であり、アナロ
グ信号１０３ａはアナログ電圧信号である。

【０００４】飛行制御コンピュータ１００にパイロット
コマンド、センサ情報が入力されると、ディジタル制御
則１０１で舵面を動かす舵角命令が算出され、ディジタ
ル信号１０１ａとしてデータバスの機体配線３００を経
由して、スマート・アクチュエータ・コントローラ２０
０のディジタル・コントローラ２０１へ送信される。

【０００５】一方、ディジタル系が不良時にバックアッ
プとして使用されるアナログ系については、アナログ制
御則１０３で算出された舵角命令が、アナログ信号１０
３ａとしてこの信号専用の機体配線３０１を経由して、
スマート・アクチュエータ・コントローラ２００のアナ
ログ・コントローラ２０３に入力される。

【０００６】ディジタル・コントローラ２０１で算出さ
れた図示しないアクチュエータの駆動信号２０１ａはア
ナログ信号形態で切替え回路２０４の接点２０４ａに、
アナログ・コントローラ２０３で算出された同アクチュ
エータの駆動信号２０３ａは同じくアナログ信号形態で
接点２０４ｂに接続される。

【０００７】ディジタル・コントローラ２０１は、演算
用のプロセッサ・システムのほかにデータバス、リモー
トターミナルを含みディジタル指令演算部からのディジ
タル信号を受けてアクチュエータに制御信号を出力する
ディジタル制御信号演算部となっており、アナログ・コ
ントローラ２０３は、アナログ指令演算部からのアナロ
グ信号を受けてアクチュエータに制御信号を出力して上
記ディジタル制御信号演算部をバックアップするアナロ
グ制御信号演算部となっている。

【０００８】通常時は、切替えロジック２０５のコント
ローラにより接点２０４ａが接点２０４ｃに接続され、
図示しないアクチュエータを駆動するパワードライバ２
０６へはディジタル系の算出した、ディジタル・コント
ローラ２０１からの駆動信号２０１ａが接続され、アク
チュエータはディジタル系の制御の下で作動する。

【０００９】ディジタル系が不良と判断されると、切替
えロジック２０５のコントロールにより接点２０４ｃに
は、接点２０４ｂが接続され、アナログ系の制御の下、
アナログ・コントローラ２０３が算出した駆動信号２０
３ａによりアクチュエータが作動する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の制御回路において、アナログ系は非常用のシステ
ムで、これを使用する確率は極めて低く、航空機に許さ
れる限られた重量、容積をそのために割くことは、最低
限に抑えることが求められる。

【００１１】機体上への装備を考えると、アナログ系用
の機体配線３０１は、例えばツイスト・ペア・シールド
線で舵面数６に要する重量として、数ｋｇオーダの増加
となり、重量を極限まで切りつめる航空機においては大
きな負担となるが、上記の従来の制御回路では、ディジ
タル系とアナログ系では信号の形態が異なるので、アナ
ログ・バックアップのための飛行制御コンピュータ１０
０とスマート・アクチュエータ・コントローラ間の機体
配線３０１の追加はやむをえないという問題があった。

【００１２】本発明は、かかる問題を解決し、航空機に
おけるアナログ・バックアップのための機体配線の追加
を不要として、機体配線のための重量を減じることので
きる制御回路を提供することを課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は前述の課
題を解決するためになされたものであって、ディジタル
信号にて指令信号を出力するディジタル指令演算部と、
同ディジタル指令演算部からのディジタル信号を受けて
アクチュエータに制御信号を出力するディジタル制御信
号演算部と、アナログＰＷＭ信号にて指令信号を出力し
て前記ディジタル指令演算部をバックアップするアナロ
グ指令演算部と、同アナログ指令演算部からのアナログ
ＰＷＭ信号を受けてアクチュエータに制御信号を出力し
て前記ディジタル制御信号演算部をバックアップするア
ナログ制御信号演算部と、ディジタル系信号と同ディジ
タル系信号の異常時のバックアップ用のアナログ系信号
とを選択する選択手段と、前記ディジタル指令演算部か
らのディジタル信号と前記アナログ指令演算部からのア
ナログＰＷＭ信号とにより共通で使用される電送路とを
有してなることを特徴とした制御回路を提供するもので
ある。

【００１４】すなわち本発明によれば、アナログ指令演
算部の出力をアナログＰＷＭ信号とし、アナログ制御信
号演算部の入力をアナログＰＷＭ信号としたので、ディ
ジタル・パルス列を伝送する電送路をアナログ系でも使
用可能となり、ディジタル指令演算部の出力とアナログ
指令演算部の出力を切替えて単一の電送路に出力し、こ
れをディジタル制御信号演算部とアナログ制御信号演算
部とに分配することができるので、電送路を１系統にす
ることができ、電送路である機体配線に要する重量を大
巾に減少させることができるものである。

【００１５】（２）また本発明は、（１）に記載の制御
回路において、前記電送路に代えて光伝送路を有し、同
光伝送路の両端部に電気・光変換器と光・電気変換器を
設けてなることを特徴とする制御装置を提供するもので
ある。

【００１６】本発明によれば、（１）に記載のものと同
様に、光伝送路が１系統にすることができ、機体配線の
重量を大巾に減少させることができる他、ディジタル指
令演算部とアナログ指令演算部の１組に対してディジタ
ル指令信号演算部とアナログ制御信号演算部の複数組
を、１系統の光伝送路で接続することも可能であり、よ
り重量低減を行いうるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態について
図１に基づいて説明する。図１は、前述の従来の制御回
路と同様にアナログ・バックアップ方式を採用している
飛行制御コンピュータ／スマート・アクチュエータ・コ
ントローラ系の制御回路の概略ブロック図である。

【００１８】本実施の形態の制御回路は航空機に搭載さ
れ、航空機の飛行制御に使用される。パイロット・コマ
ンドや各種センサ信号が飛行制御コンピュータ１０に取
り込まれ、操縦舵面の位置（舵角）命令が算出され、こ
の命令が機体配線３０を通してスマート・アクチュエー
タ・コントローラに伝送され、スマート・アクチュエー
タ・コントローラ２０は、その位置命令に従ってアクチ
ュエータの位置制御を実施する。

【００１９】飛行制御コンピュータ１０には、プロセッ
サによるディジタル制御則１１とアナログ電子回路によ
るアナログ制御則１３が含まれ、ディジタル制御則１１
の位置命令はディジタル信号１１ａとして出力され、切
替え回路１４の接点１４ａに接続され、アナログ制御則
１３の位置命令は、アナログ電圧信号１３ａとして出力
され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ：パルス幅変調）回路１２を介して変調されて
アナログＰＷＭ信号１２ａとして切替え回路１４の接点
１４ｂに接続される。ディジタル系信号と同ディジタル
系信号の異常時のバックアップ用のアナログ系信号とを
選択する選択手段として切替え回路１４の制御入力は、
切替えロジック１５に接続されている。切替え回路１４
の出力接点１４ｃは各信号の電送路となる機体配線３０
に接続されている。

【００２０】機体配線３０はスマート・アクチュエータ
・コントローラ２０に接続され、その内部でディジタル
・コントローラ２１と、デモジュレータ２２経由でアナ
ログ・コントローラ２３とへ入力される。なお、デモシ
ュレータ２２でアナログＰＷＭ信号はアナログ電圧信号
に復調される。各コントローラ２１，２３で、舵角位置
命令から駆動信号が算出され、ディジタル・コントロー
ラ２１の出力は切替え回路２４の接点２４ａへ接続さ
れ、アナログ・コントローラ２３の出力は接点２４ｂへ
接続される。ディジタル系信号と同ディジタル系信号の
異常時のバックアップ用のアナログ系信号とを選択する
選択手段として切替え回路２４の制御入力は切替えロジ
ック２５に接続されている。切替え回路２４の出力接点
２４ｃはパワードライバ２６に接続され、パワードライ
バ２６から制御デバイス駆動用電力が出力される。

【００２１】すなわち、上記の実施の形態においては、
ディジタル制御則１１は、ディジタル信号１１ａで指令
信号を出力するディジタル指令演算部となっており、ア
ナログ制御則１３と、ＰＷＭ回路１２とは、アナログＰ
ＷＭ信号１２ａで指令信号を出力して上記ディジタル指
令演算部をバックアップするアナログ指令演算部となっ
ている。

【００２２】また、ディジタル・コントローラ２１は、
ディジタル指令演算部からのディジタル信号を受けてア
クチュエータに制御信号を出力するデジタル制御信号演
算部となっており、デモジュレータ２２とアナログ・コ
ントローラ２３は、アナログ指令演算部からのアナログ
ＰＷＭ信号を受けてアクチュエータに制御信号を出力し
て上記ディジタル制御信号演算部をバックアップするア
ナログ制御信号演算部となっている。

【００２３】以上述べた本実施の形態において、ディジ
タル制御則１１からは、舵角位置命令が使用するデータ
バスのプロトコルに従ってパルス列によるディジタル信
号１１ａとして出力される。データバスとして、ＭＩＬ
−ＳＴＤ−１５５３Ｂ規格を使用した場合、１ＭＨｚの
パルス列となる。

【００２４】一方、ディジタル系が不良の時にバックア
ップとして使用されるアナログ系については、アナログ
制御則１３は、オペアンプを主として構成されたアナロ
グ演算回路で、舵角位置命令はアナログ電圧信号１３ａ
で出力される。信号レンジは±１０ＶＤＣで、位置±３
０ｄｅｇに対し、±９ＶＤＣを割り付ける。

【００２５】アナログ制御則１３の出力のアナログ電圧
信号１３ａは、ＰＷＭ回路１２により一定周期のパルス
巾変調信号（アナログＰＷＭ信号１２ａ）に変換され
る。パルス・レベルは、データバス側のパルスの規格に
合わせる。アナログＰＷＭ信号１２ａのパルス周期は、
データバスの伝送系の特性に合わせてパルス波形の劣化
を最小限にする様にデータバスのパルス周期より小さく
設定する。本実施の形態では４００Ｈｚとする。

【００２６】ディジタル・コントローラ２１には、演算
用のプロセッサ・システムの他に、データバスのリモー
トターミナルを含み、使用するデータバスのプロトコル
に従いディジタル・パルス列をディジタル信号に変換し
使用する。

【００２７】デモジュレータ２２は、アナログＰＷＭ信
号をパルスの立ち上り、立ち下りで定義されるパルス巾
を電圧に変換する。デューティは、ＰＷＭ回路１２、デ
モジュレータ２２で同じスケーリングを用い、５％〜９
５％を−９〜＋９ＶＤＣに割り付ける。本実施の形態で
は飛行制御コンピュータ１０と、スマート・アクチュエ
ータ・コントローラ２０との間を伝送するのに電気的な
データバスを使用しているので、１点対１点の制御形態
でのみ有効である。

【００２８】電気信号によるデータバスの伝送系では、
ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３Ｂバスの様に、リモートター
ミナルとバスとの接続において結合トランス（絶縁トラ
ンス）を使用するので、この伝送路でアナログ電圧信号
（電圧レベルで信号強度を表す信号）を送ることは難し
い。そこで本実施の形態ではアナログ信号をアナログＰ
ＷＭ信号（一定周期のパルスのパルス巾で信号強度を表
す信号）の形態とすることにより、データバスの伝送路
をアナログ系で使用することを容易としたものである。

【００２９】従来方式の飛行制御コンピュータ／スマー
ト・アクチュエータ・コントローラ系では、アナログ系
によるバックアップを実現する場合、信号伝送路は図３
に示す従来の例の様に、ディジタル系機体配線３００と
アナログ系機体配線３０１の両方を必要としたが、本実
施の形態では、飛行制御コンピュータ１０中に切替え回
路１４の追加がいるものの、機体配線３０は１系統にま
とめることができる。機体レベルで重量／容積を考える
と、１系統のツイスト・ペア・シールド線の削除は、切
替え回路（半導体スイッチ又は、リレー）追加に比べて
十分大きく、重量、容積軽減の点で有効である。

【００３０】なお、切替えロジック１５，２５のロジッ
クについては、ディジタル・データバスの通信状況によ
る切替え起動（飛行制御コンピュータ／スマート・アク
チュエータ・コントローラ間の切替え信号ラインが不
要）、又は切替え信号ラインを使用した切替え起動等、
目的に応じて使用するものとする。また、切替え時の制
御のトランジェットの抑制には、シンクロナイザ等を活
用する。

【００３１】次に図２にもとづき本発明の実施の第２形
態について説明する。なお、前述した図１に示す実施の
第１形態のものと同一部分については、図２においても
同一の符号を付して示し、説明を省略する。

【００３２】図２も図１と同様に、アナログ・バックア
ップ方法を採用した飛行制御コンピュータ／スマート・
アクチュエータ・コントローラ系の制御回路の概略ブロ
ック図を示したものであるが、図２に示すとおり、本実
施の形態は、光データバス式の機体配線４０で飛行制御
コンピュータ１０とスマート・アクチュエータ・コント
ローラ２０とを接続した点が前述の実施の第１形態と異
なり、他は同じである。

【００３３】すなわち、飛行制御コンピュータ１０の切
替え回路１４の出力接点１４ｃの後段にＥ／Ｏ変換器
（電気・光変換器）１６を設け、電気パルス信号を光パ
ルス信号に変換し、光ファイバ等による光伝送路となる
機体配線４０に入力する。同機体配線４０を経由し、ス
マート・アクチュエータ・コントローラ２０に入力され
た光パルス信号はＯ／Ｅ変換器（光・電気変更器）２７
で電気パルス信号に変換され、後段へ出力される。

【００３４】したがって、実施の第１形態で述べたと同
じく、本実施の形態においても機体配線４０を１系統に
まとめたことによる重量軽減の効果を奏することができ
るものである。

【００３５】なお、本実施の形態において使用する光デ
ータバスでは、電気式データバスと異なり、アナログ信
号を光強度信号（光の強度で信号強度を表す信号）とし
て光データバスで伝送することは可能である。しかし、
光強度信号は、光伝送路中での光の減衰に大きな影響を
受けるので、前述の実施の第１形態と同様のアナログ信
号のＰＷＭ化が有用である。

【００３６】光データバスを利用した本実施の形態での
利点は、理論上、波長による多重化が可能な点にある。
波長（周波数）多重化により、飛行制御コンピュータ１
０、１台に対し、複数のスマート・アクチュエータ・コ
ントローラ２０を１本のデータバスで接続することがで
きる。波長多重化の場合は、使用する波長に応じた分波
器や、光ファイバ（波長により損失が異なる）等光伝送
路構成品を選択するものとする。

【００３７】

【発明の効果】（１）以上、本発明によれば、制御回路
を、ディジタル信号にて指令信号を出力するディジタル
指令演算部と、同ディジタル指令演算部からのディジタ
ル信号を受けてアクチュエータに制御信号を出力するデ
ィジタル制御信号演算部と、アナログＰＷＭ信号にて指
令信号を出力して前記ディジタル指令演算部をバックア
ップするアナログ指令演算部と、同アナログ指令演算部
からのアナログＰＷＭ信号を受けてアクチュエータに制
御信号を出力して前記ディジタル制御信号演算部をバッ
クアップするアナログ制御信号演算部と、ディジタル系
信号と同ディジタル系信号の異常時のバックアップ用の
アナログ系信号とを選択する選択手段と、前記ディジタ
ル指令演算部からのディジタル信号と前記アナログ指令
演算部からのアナログＰＷＭ信号とにより共通で使用さ
れる電送路とを有してなるように構成したので、アナロ
グ指令演算部の出力をアナログＰＷＭ信号とし、アナロ
グ制御信号演算部の入力をアナログＰＷＭ信号としたこ
とによりディジタル・パルス列を伝送する電送路をアナ
ログ系でも使用可能となり、ディジタル指令演算部の出
力とアナログ指令演算部の出力を切替えて単一の電送路
に出力し、これをディジタル制御信号演算部とアナログ
制御信号演算部とに分配して電送路を１系統にすること
ができ、電送路に要する重量を大巾に減少させることが
できるものである。

【００３８】（２）また（１）に記載の制御回路におい
て、前記電送路に代えて光伝送路を有し、同光伝送路の
両端部に電気・光変換器と光・電気変換器を設けてなる
ようにしたものでは、（１）に記載のものと同様に、光
伝送路が１系統にすることができ、重量を大巾に減少さ
せることができる他、ディジタル指令演算部とアナログ
指令演算部の１組に対してディジタル制御信号演算部と
アナログ制御信号演算部の複数組を、１系統の光伝送路
で接続することも可能であり、より重量低減を行いうる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る制御回路の概略
ブロック図である。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る制御回路の概略
ブロック図である。

【図３】本発明に係る従来例の制御回路の概略ブロック
図である。

【符号の説明】

１０飛行制御コンピュータ１１ディジタル制御則１２ＰＷＭ回路１３アナログ制御則１４切替え回路１５切替えロジック１６Ｅ／Ｏ変換器２０スマート・アクチュエータ・コントローラ２１ディジタル・コントローラ２２デモジュレータ２３アナログ・コントローラ２４切替え回路２５切替えロジック２６パワードライバ２７Ｏ／Ｅ変換器３０機体配線４０機体配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０８Ｃ 19/00 Ｇ０８Ｃ 19/00 ＺＦターム(参考） 2F073 AA31 AB01 BB04 BC01 CC05 CD01 CD14 CD16 DD01 EE01 FF15 FG01 GG01 5H004 GA34 GA35 GB13 HA07 HB07 KA66 LB03 5H215 AA09 BB01 BB12 BB20 CC03 CX01 CX05 CX08 DD02 DD06 GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル信号にて指令信号を出力する
ディジタル指令演算部と、同ディジタル指令演算部から
のディジタル信号を受けてアクチュエータに制御信号を
出力するディジタル制御信号演算部と、アナログＰＷＭ
信号にて指令信号を出力して前記ディジタル指令演算部
をバックアップするアナログ指令演算部と、同アナログ
指令演算部からのアナログＰＷＭ信号を受けてアクチュ
エータに制御信号を出力して前記ディジタル制御信号演
算部をバックアップするアナログ制御信号演算部と、デ
ィジタル系信号と同ディジタル系信号の異常時のバック
アップ用のアナログ系信号とを選択する選択手段と、前
記ディジタル指令演算部からのディジタル信号と前記ア
ナログ指令演算部からのアナログＰＷＭ信号により共通
で使用される電送路とを有してなることを特徴とした制
御回路。
【請求項２】請求項１に記載の制御回路において、前
記電送路に代えて光伝送路を有し、同光伝送路の両端部
に電気・光変換器と光・電気変換器を設けてなることを
特徴とする制御装置。