JP2001055198A - 自動操縦装置 - Google Patents
自動操縦装置Info
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- JP2001055198A JP2001055198A JP11232437A JP23243799A JP2001055198A JP 2001055198 A JP2001055198 A JP 2001055198A JP 11232437 A JP11232437 A JP 11232437A JP 23243799 A JP23243799 A JP 23243799A JP 2001055198 A JP2001055198 A JP 2001055198A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 102
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 101100491336 Dictyostelium discoideum anapc1 gene Proteins 0.000 abstract description 3
- 101100491339 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) cut4 gene Proteins 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 飛しょう体の発生横加速度を制御するために
複数の操舵翼に舵角指令を出力する自動操縦装置におい
て、重力加速度の影響により発生横加速度に誤差を生じ
るという問題があった。 【解決手段】 重力による発生加速度誤差を補正するた
めの補正加速度信号を計算する補正計算手段と、機体を
制御するために与えられた信号からピッチ系、ヨー系、
ロール系の各操舵指令を計算する操舵指令計算手段と、
それらの操舵指令から各操舵翼への舵角指令を計算する
舵角指令計算手段とを備えて自動操縦装置を構成した。
複数の操舵翼に舵角指令を出力する自動操縦装置におい
て、重力加速度の影響により発生横加速度に誤差を生じ
るという問題があった。 【解決手段】 重力による発生加速度誤差を補正するた
めの補正加速度信号を計算する補正計算手段と、機体を
制御するために与えられた信号からピッチ系、ヨー系、
ロール系の各操舵指令を計算する操舵指令計算手段と、
それらの操舵指令から各操舵翼への舵角指令を計算する
舵角指令計算手段とを備えて自動操縦装置を構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、横加速度を発生さ
せることにより目標と会合する経路に飛しょう体の経路
を誘導することを目的とした飛しょう体の自動操縦装置
に関する。
せることにより目標と会合する経路に飛しょう体の経路
を誘導することを目的とした飛しょう体の自動操縦装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は自動操縦装置を搭載した飛しょう
体５０の簡略化した構成例を示す図である。飛しょう体
の加速度及び角速度は、図に示すピッチ系、ヨー系、ロ
ール系を基準として定義する。図において、２０は自動
操縦装置、４０は横加速度を発生させるための横加速度
指令を出力する誘導装置、４１は機体の横加速度、角速
度、姿勢角、速度、高度等の運動を検出する慣性装置、
４２は自動操縦装置から出力された操舵翼の舵角指令信
号を受けて操舵翼を駆動する操舵装置、４３は操舵翼で
ある。また、図５は従来の方法による自動操縦装置の構
成を示すブロック図である。図において、１は、重力に
より発生する飛しょう体の横加速度を補正するための加
速度指令補正計算部、２は加速度指令及び慣性装置が出
力した横加速度、角速度からピッチ系、ヨー系、ロール
系の各操舵指令を出力する舵角指令計算部、３はピッチ
系、ヨー系、ロール系の各操舵指令から複数の操舵翼４
３に関する操舵指令を計算する操舵翼舵角指令計算部で
ある。さらに、２０は自動操縦装置全体を示す。
体５０の簡略化した構成例を示す図である。飛しょう体
の加速度及び角速度は、図に示すピッチ系、ヨー系、ロ
ール系を基準として定義する。図において、２０は自動
操縦装置、４０は横加速度を発生させるための横加速度
指令を出力する誘導装置、４１は機体の横加速度、角速
度、姿勢角、速度、高度等の運動を検出する慣性装置、
４２は自動操縦装置から出力された操舵翼の舵角指令信
号を受けて操舵翼を駆動する操舵装置、４３は操舵翼で
ある。また、図５は従来の方法による自動操縦装置の構
成を示すブロック図である。図において、１は、重力に
より発生する飛しょう体の横加速度を補正するための加
速度指令補正計算部、２は加速度指令及び慣性装置が出
力した横加速度、角速度からピッチ系、ヨー系、ロール
系の各操舵指令を出力する舵角指令計算部、３はピッチ
系、ヨー系、ロール系の各操舵指令から複数の操舵翼４
３に関する操舵指令を計算する操舵翼舵角指令計算部で
ある。さらに、２０は自動操縦装置全体を示す。
【０００３】従来の自動操縦装置は上記のように構成さ
れる。加速度指令補正計算部１において誘導装置４０か
らのピッチ系横加速度指令apcおよびヨー系横加速度指
令aycに対して慣性装置４１から出力されるピッチ系姿
勢角qおよびロール系姿勢角fを用いて重力により発生す
る飛しょう体の横加速度を補正するための加速度指令ag
p、agyを数1により計算し、加算器１０により補正を行
い、補正後の加速度指令apc1およびayc1を出力する。慣
性装置４１から出力される飛しょう体のピッチ系横加速
度amp、ヨー系横加速度amy及びロール系角速度p、ピッ
チ系角速度q,、ヨー系角速度r等の信号を用いて、舵角
指令計算部２において機体を制御するために必要なピッ
チ系・ヨー系・ロール系の操舵指令dpc、dyc、drcを計
算する。当該操舵指令を用いて操舵翼舵角指令計算部３
において4枚の操舵翼に関する操舵指令d1c、d2c、d3c、
d4cを計算し、操舵装置に出力する。
れる。加速度指令補正計算部１において誘導装置４０か
らのピッチ系横加速度指令apcおよびヨー系横加速度指
令aycに対して慣性装置４１から出力されるピッチ系姿
勢角qおよびロール系姿勢角fを用いて重力により発生す
る飛しょう体の横加速度を補正するための加速度指令ag
p、agyを数1により計算し、加算器１０により補正を行
い、補正後の加速度指令apc1およびayc1を出力する。慣
性装置４１から出力される飛しょう体のピッチ系横加速
度amp、ヨー系横加速度amy及びロール系角速度p、ピッ
チ系角速度q,、ヨー系角速度r等の信号を用いて、舵角
指令計算部２において機体を制御するために必要なピッ
チ系・ヨー系・ロール系の操舵指令dpc、dyc、drcを計
算する。当該操舵指令を用いて操舵翼舵角指令計算部３
において4枚の操舵翼に関する操舵指令d1c、d2c、d3c、
d4cを計算し、操舵装置に出力する。
【０００４】
【数１】 従来の自動操縦装置の舵角指令計算部２は、ピッチ系舵
角指令計算部４、ヨー系舵角指令計算部５、ロール系舵
角指令計算部６から構成される。横加速度制御に関係す
るのは、ピッチ系舵角指令計算部４、ヨー系舵角指令計
算部５であるが、両者は同じ構造を有するためピッチ系
舵角指令計算部４について図６を用いて説明する。飛し
ょう体のピッチ系舵角指令計算部においては、通常、図
に示すような横加速度及び角速度をフィードバック量と
する3ループ加速度制御系が使用される。以下にその構
成を説明する。３０、３１、３２、３３はそれぞれＣ
０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を値とするゲイン、３４は減算
器、３５は積分器である。ゲインＣ１、Ｃ２、Ｃ３は応
答性と安定性に関する条件より値を設定し、ゲインＣ０
は、横加速度指令に対する発生加速度のゲインが１とな
るようにゲインＣ１および飛しょう体の速度Ｖｍを用い
て数２のように設定する。
角指令計算部４、ヨー系舵角指令計算部５、ロール系舵
角指令計算部６から構成される。横加速度制御に関係す
るのは、ピッチ系舵角指令計算部４、ヨー系舵角指令計
算部５であるが、両者は同じ構造を有するためピッチ系
舵角指令計算部４について図６を用いて説明する。飛し
ょう体のピッチ系舵角指令計算部においては、通常、図
に示すような横加速度及び角速度をフィードバック量と
する3ループ加速度制御系が使用される。以下にその構
成を説明する。３０、３１、３２、３３はそれぞれＣ
０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を値とするゲイン、３４は減算
器、３５は積分器である。ゲインＣ１、Ｃ２、Ｃ３は応
答性と安定性に関する条件より値を設定し、ゲインＣ０
は、横加速度指令に対する発生加速度のゲインが１とな
るようにゲインＣ１および飛しょう体の速度Ｖｍを用い
て数２のように設定する。
【０００５】
【数２】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６に示す構成を有す
る従来の自動操縦装置においては、図７に示すように重
力加速度の影響により横加速度指令に対して発生加速度
にバイアス誤差を生じてしまうという問題があった。バ
イアス発生する方向は重力の方向と同じ鉛直面内であ
り、その大きさｅは数３のように計算できる。数２およ
び数３より前記加速度バイアス誤差ｅは、速度が小さい
時に大きくなる。このため、超音速で飛しょうする飛し
ょう体では大きな加速度バイアス誤差を発生しないが、
特に低速の飛しょう体においては大きな誤差を発生し、
飛しょう体の姿勢制御においてその精度が劣化する。
る従来の自動操縦装置においては、図７に示すように重
力加速度の影響により横加速度指令に対して発生加速度
にバイアス誤差を生じてしまうという問題があった。バ
イアス発生する方向は重力の方向と同じ鉛直面内であ
り、その大きさｅは数３のように計算できる。数２およ
び数３より前記加速度バイアス誤差ｅは、速度が小さい
時に大きくなる。このため、超音速で飛しょうする飛し
ょう体では大きな加速度バイアス誤差を発生しないが、
特に低速の飛しょう体においては大きな誤差を発生し、
飛しょう体の姿勢制御においてその精度が劣化する。
【０００７】
【数３】
【０００８】この発明は係る課題を解決するためになさ
れたものであり、重力加速度により発生する加速度バイ
アス誤差を打ち消し、制御性能を向上させるものであ
る。
れたものであり、重力加速度により発生する加速度バイ
アス誤差を打ち消し、制御性能を向上させるものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明による飛しょ
う体の自動操縦装置は、飛しょう体の発生横加速度を制
御するために複数の操舵翼に舵角指令を出力する自動操
縦装置において、重力による発生加速度誤差を補正する
ための補正加速度指令を計算する補正計算手段と、前記
補正計算手段で計算された補正加速度指令、加速度指令
及び慣性装置からの加速度情報に基づき機体の姿勢を制
御するための操舵指令を計算する操舵指令計算手段と、
前記操舵指令から各操舵翼への舵角指令を計算する舵角
指令計算手段とを備えたものである。
う体の自動操縦装置は、飛しょう体の発生横加速度を制
御するために複数の操舵翼に舵角指令を出力する自動操
縦装置において、重力による発生加速度誤差を補正する
ための補正加速度指令を計算する補正計算手段と、前記
補正計算手段で計算された補正加速度指令、加速度指令
及び慣性装置からの加速度情報に基づき機体の姿勢を制
御するための操舵指令を計算する操舵指令計算手段と、
前記操舵指令から各操舵翼への舵角指令を計算する舵角
指令計算手段とを備えたものである。
【００１０】第２の発明による飛しょう体の自動操縦装
置は、第１の発明による自動操縦装置において、前記補
正加速度指令に対して飛しょう体の速度および高度に応
じてリミット処理を行うリミッタを備えたものである。
置は、第１の発明による自動操縦装置において、前記補
正加速度指令に対して飛しょう体の速度および高度に応
じてリミット処理を行うリミッタを備えたものである。
【００１１】第３の発明による飛しょう体の自動操縦装
置は、第１の発明による自動操縦装置において、前記加
速度指令に対して慣性装置の高度情報に基づき計算した
重力加速度を用いて、発生加速度誤差を補正するための
補正加速度指令を計算する手段を有したものである。
置は、第１の発明による自動操縦装置において、前記加
速度指令に対して慣性装置の高度情報に基づき計算した
重力加速度を用いて、発生加速度誤差を補正するための
補正加速度指令を計算する手段を有したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明によ
る自動操縦装置の実施の形態１を示すブロック図であ
る。図において、１は、重力により発生する飛しょう体
の横加速度を補正するための加速度指令補正計算部、２
は加速度指令及び慣性装置が出力した横加速度、角速度
からピッチ系、ヨー系、ロール系の各操舵指令を出力す
る舵角指令計算部、３はピッチ系、ヨー系、ロール系の
各操舵指令から複数の操舵翼４３に関する操舵指令を計
算する操舵翼舵角指令計算部である。さらに、７は自動
操縦装置全体を示す。加速度指令補正計算部１におい
て、８、９、１１はゲイン、９、１０は加算器である。
横加速度に関する誤差ｅを打ち消すために、数４を用い
て重力補正用加速度指令ａｇｐおよびａｇｙを計算す
る。
る自動操縦装置の実施の形態１を示すブロック図であ
る。図において、１は、重力により発生する飛しょう体
の横加速度を補正するための加速度指令補正計算部、２
は加速度指令及び慣性装置が出力した横加速度、角速度
からピッチ系、ヨー系、ロール系の各操舵指令を出力す
る舵角指令計算部、３はピッチ系、ヨー系、ロール系の
各操舵指令から複数の操舵翼４３に関する操舵指令を計
算する操舵翼舵角指令計算部である。さらに、７は自動
操縦装置全体を示す。加速度指令補正計算部１におい
て、８、９、１１はゲイン、９、１０は加算器である。
横加速度に関する誤差ｅを打ち消すために、数４を用い
て重力補正用加速度指令ａｇｐおよびａｇｙを計算す
る。
【００１３】
【数４】
【００１４】続いて、加算器１０により加速度補正計算
を行い、補正後の加速度指令ａｐｃ１およびａｙｃ１を
出力する。この後、舵角指令計算部２においてピッチ・
ヨー・ロール系の操舵指令dpc、dyc、drcを計算し、操
舵翼舵角指令計算部３において各操舵翼に関する操舵指
令d1c、d2c、d3c、d4cを計算する。操舵指令d1c、d2c、
d3c、d4cは操舵装置に出力する。
を行い、補正後の加速度指令ａｐｃ１およびａｙｃ１を
出力する。この後、舵角指令計算部２においてピッチ・
ヨー・ロール系の操舵指令dpc、dyc、drcを計算し、操
舵翼舵角指令計算部３において各操舵翼に関する操舵指
令d1c、d2c、d3c、d4cを計算する。操舵指令d1c、d2c、
d3c、d4cは操舵装置に出力する。
【００１５】ここで、数３で計算される鉛直下方向に発
生する横加速度誤差ｅのピッチ系成分ｅｐおよびヨー系
成分ｅｙは、数５のように計算できる。ｅｐと数１によ
る従来の加速度指令補正信号ａｇｐの和と数４で計算さ
れるａｇｐは大きさが同じで方向が逆のため、数４で計
算される補正加速度指令ａｇｐが入力された場合、ｅｐ
を打ち消すことができる。同様に誤差のヨー系成分ｅｙ
と数１による従来の加速度指令補正信号ａｇｙの和とａ
ｇｙは大きさが同じで方向が逆のため、ａｇｙによりｅ
ｙを打ち消すことができる。よって、横加速度の誤差ｅ
を打ち消すことができる。
生する横加速度誤差ｅのピッチ系成分ｅｐおよびヨー系
成分ｅｙは、数５のように計算できる。ｅｐと数１によ
る従来の加速度指令補正信号ａｇｐの和と数４で計算さ
れるａｇｐは大きさが同じで方向が逆のため、数４で計
算される補正加速度指令ａｇｐが入力された場合、ｅｐ
を打ち消すことができる。同様に誤差のヨー系成分ｅｙ
と数１による従来の加速度指令補正信号ａｇｙの和とａ
ｇｙは大きさが同じで方向が逆のため、ａｇｙによりｅ
ｙを打ち消すことができる。よって、横加速度の誤差ｅ
を打ち消すことができる。
【００１６】
【数５】
【００１７】実施の形態２．図２は本発明による自動操
縦装置の実施の形態２を示すブロック図である。図にお
いて、１２はリミッタである。横加速度に関する誤差ｅ
を打ち消すために、重力補正用加速度指令ａｇｐおよび
ａｇｙを計算する。その際、補正加速度指令の大きさａ
ｇにリミット処理を行う。ａｇｐおよびａｇｙの計算式
は数６のようになる。リミット処理を行う際の閾値は、
飛しょう体の運動特性（例えば飛しょう体の速度および
高度）に応じて適当な値を設定する。運動特性に対して
過大な加速度指令が舵角指令計算部２に入力された場合
には、操舵可能な舵角を超えた指令が発生し、制御系が
不安定になる可能性がある。補正加速度指令にリミット
処理を行うことにより、過大な加速度指令の入力を防止
することができる。
縦装置の実施の形態２を示すブロック図である。図にお
いて、１２はリミッタである。横加速度に関する誤差ｅ
を打ち消すために、重力補正用加速度指令ａｇｐおよび
ａｇｙを計算する。その際、補正加速度指令の大きさａ
ｇにリミット処理を行う。ａｇｐおよびａｇｙの計算式
は数６のようになる。リミット処理を行う際の閾値は、
飛しょう体の運動特性（例えば飛しょう体の速度および
高度）に応じて適当な値を設定する。運動特性に対して
過大な加速度指令が舵角指令計算部２に入力された場合
には、操舵可能な舵角を超えた指令が発生し、制御系が
不安定になる可能性がある。補正加速度指令にリミット
処理を行うことにより、過大な加速度指令の入力を防止
することができる。
【００１８】
【数６】
【００１９】実施の形態３．図３は本発明による自動操
縦装置の実施の形態３を示すブロック図である。図にお
いて、１３は乗算器、１４は慣性装置から出力される飛
しょう高度に基づき重力加速度を計算する重力加速度計
算部である。地球上において重力は概ね地球中心までの
距離の２乗に反比例して増加する。重力加速度の計算
は、数７を用いる。重力補正用加速度指令ａｇｐおよび
ａｇｙを計算には数４を用いる。数７による補正された
重力加速度は、第１の発明において用いた高度によらず
一定の値ｇ０よりも真の重力加速度に近く、計算に用い
た重力加速度と真の重力加速度の差により加速度バイア
ス誤差が発生することを防止することができる。
縦装置の実施の形態３を示すブロック図である。図にお
いて、１３は乗算器、１４は慣性装置から出力される飛
しょう高度に基づき重力加速度を計算する重力加速度計
算部である。地球上において重力は概ね地球中心までの
距離の２乗に反比例して増加する。重力加速度の計算
は、数７を用いる。重力補正用加速度指令ａｇｐおよび
ａｇｙを計算には数４を用いる。数７による補正された
重力加速度は、第１の発明において用いた高度によらず
一定の値ｇ０よりも真の重力加速度に近く、計算に用い
た重力加速度と真の重力加速度の差により加速度バイア
ス誤差が発生することを防止することができる。
【００２０】
【数７】
【００２１】
【発明の効果】第１の発明によれば、重力加速度により
発生する横加速度の誤差を補正加速度指令により打ち消
すことができ、制御性能を向上させることができる。
発生する横加速度の誤差を補正加速度指令により打ち消
すことができ、制御性能を向上させることができる。
【００２２】第２の発明によれば、第１の発明の効果に
加えて、補正加速度指令にリミット処理を行うことによ
り、制御系が不安定になることを防止することができ、
制御系の安定性が向上する。
加えて、補正加速度指令にリミット処理を行うことによ
り、制御系が不安定になることを防止することができ、
制御系の安定性が向上する。
【００２３】第３の発明によれば、第１の発明の効果に
加えて、飛しょう体の高度から重力加速度を計算し、補
正加速度指令を計算することにより補正加速度指令の精
度を向上させる効果があり、結果として制御性能を向上
させることができる。
加えて、飛しょう体の高度から重力加速度を計算し、補
正加速度指令を計算することにより補正加速度指令の精
度を向上させる効果があり、結果として制御性能を向上
させることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１による自動操縦装置の
構成を表すブロック図である。
構成を表すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態２による自動操縦装置の
構成を表すブロック図である。
構成を表すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態３による自動操縦装置の
構成を表すブロック図である。
構成を表すブロック図である。
【図４】 飛しょう体の制御系の構成を表すブロック図
である。
である。
【図５】 従来の形態による自動操縦装置の構成を表す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】 自動操縦装置におけるピッチ系舵角指令計算
部の構成を表すブロック図である。
部の構成を表すブロック図である。
【図７】 従来の形態における発生横加速度の誤差を表
す図である。
す図である。
１ 加速度指令補正計算部 ２ 舵角指令計算部 ３ 操舵翼舵角指令計算部 ４ ピッチ系舵角指令計算部 ５ ヨー系舵角指令計算部 ６ ロール系舵角指令計算部 ７ 本発明による自動操縦装置 ８ ゲイン ９ ゲイン １０ 加算器 １１ ゲイン １２ リミッタ １３ 乗算器 １４ 重力加速度計算部 ２０ 従来の方式による自動操縦装置 ３０ ゲイン ３１ ゲイン ３２ ゲイン ３３ ゲイン ３４ 減算器 ３５ 積分器 ４０ 誘導装置 ４１ 慣性装置 ４２ 操舵装置 ４３ 操舵翼 ５０ 飛しょう体
Claims (3)
- 【請求項１】 飛しょう体の発生横加速度を制御するた
めに複数の操舵翼に舵角指令を出力する自動操縦装置に
おいて、重力による発生加速度誤差を補正するための補
正加速度指令を計算する補正計算手段と、前記補正計算
手段で計算された補正加速度指令、加速度指令及び慣性
装置からの加速度情報に基づき機体の姿勢を制御するた
めの操舵指令を計算する操舵指令計算手段と、前記操舵
指令から各操舵翼への舵角指令を計算する舵角指令計算
手段とを備えたことを特徴とする自動操縦装置。 - 【請求項２】前記補正加速度指令に対して飛しょう体の
速度および高度に応じてリミット処理を行うリミッタを
備えたことを特徴とする請求項１記載の自動操縦装置。 - 【請求項３】前記加速度指令に対して慣性装置の高度情
報に基づき計算した重力加速度を用いて、発生加速度誤
差を補正するための補正加速度指令を計算する手段を有
したことを特徴とする請求項１記載の自動操縦装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23243799A JP3959538B2 (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 自動操縦装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23243799A JP3959538B2 (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 自動操縦装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001055198A true JP2001055198A (ja) | 2001-02-27 |
| JP3959538B2 JP3959538B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=16939260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23243799A Expired - Fee Related JP3959538B2 (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 自動操縦装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3959538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016153706A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 三菱重工業株式会社 | 飛しょう体誘導システム、飛しょう体誘導方法及びプログラム |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0272914U (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | ||
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