JP2006240612A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクチュエータの動作を制御するための制御信号を前記アクチュエータの動作に対する指示信号に基づいて生成する通常時制御手段と、前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成し前記通常時制御手段と比較して機能が少ないバックアップ用制御手段と、前記通常時制御手段の動作及び前記バックアップ用制御手段の動作を切り替える切替手段とを備え、前記バックアップ用制御手段は、前記通常時制御手段を構成する部品のうち故障の検証が最も困難な部品と比較して故障の検証が容易な部品のみで構成する。
【選択図】図1
Description
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、通常時制御手段の故障の検証と比較してバックアップ用制御手段の故障の検証が容易であり、通常時制御手段と比較してバックアップ用制御手段にジェネリック故障が発生し難いので、通常時制御手段にジェネリック故障が発生したときであっても、バックアップ用制御手段によってアクチュエータの動作を制御することができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)及びコンピュータの少なくとも1つを含んで通常時制御手段が構成されることによって、アナログ回路及びPLD(Programmable Logic Device)の少なくとも一方のみで通常時制御手段が構成される場合と比較して装置全体を小型化することができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、アクチュエータ制御装置自身によって動作が制御されるようになっているアクチュエータ(以下「制御アクチュエータ」という。)と、アクチュエータ制御装置自身によって動作が制御されないようになっているアクチュエータ(以下「制御外アクチュエータ」という。)とによって駆動される部材があるときに、指示信号に応じて制御アクチュエータが動作しない場合、制御外アクチュエータによる部材の駆動を制御アクチュエータに妨害させないようにすることができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、従動指示手段の故障の検証と比較してバックアップ用制御手段の故障の検証が容易であり、従動指示手段と比較してバックアップ用制御手段にジェネリック故障が発生し難いので、従動指示手段にジェネリック故障が発生したときであっても、バックアップ用制御手段によってアクチュエータの動作を制御することができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、FPGA、ASIC及びコンピュータの少なくとも1つを含んで通常時制御手段及び従動指示手段が構成されることによって、アナログ回路及びPLDの少なくとも一方のみで通常時制御手段及び従動指示手段が構成される場合と比較して装置全体を小型化することができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、通常時制御手段及びバックアップ用制御手段が別々に帰還信号使用手段を有する場合と比較して、装置全体を小型化することができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御装置は、通常時制御手段の動作から前記バックアップ用制御手段の動作に自動的に切り替えることができる。
この構成により、本発明のアクチュエータユニットは、通常時制御手段の故障の検証と比較してバックアップ用制御手段の故障の検証が容易であり、通常時制御手段と比較してバックアップ用制御手段にジェネリック故障が発生し難いので、通常時制御手段にジェネリック故障が発生したときであっても、バックアップ用制御手段によってアクチュエータの動作を制御することができる。また、本発明のアクチュエータユニットは、アクチュエータ制御装置がアクチュエータと一体的に形成されているので、アクチュエータ制御装置とアクチュエータとが別体として形成されている場合のアクチュエータ制御装置とアクチュエータとの間の配線数と比較して、アクチュエータ制御装置の動作を制御する動作制御装置と、アクチュエータ制御装置との間の配線数を減少させることができる。
この構成により、本発明のアクチュエータ制御システムは、通常時制御手段の故障の検証と比較してバックアップ用制御手段の故障の検証が容易であり、通常時制御手段と比較してバックアップ用制御手段にジェネリック故障が発生し難いので、通常時制御手段にジェネリック故障が発生したときであっても、バックアップ用制御手段によってアクチュエータの動作を制御することができる。また、本発明のアクチュエータ制御システムは、通常時制御手段の動作から前記バックアップ用制御手段の動作に自動的に切り替えることができる。
まず、第1の実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの構成について説明する。
図1に示す本実施の形態に係るアクチュエータ制御システム10は、図示していない航空機に搭載されており、航空機の舵面90を駆動するアクチュエータとしてのシリンダアクチュエータ80の動作を制御するものである。なお、舵面90は、シリンダアクチュエータ80だけではなく、シリンダアクチュエータ80と同様の図示していない他のシリンダアクチュエータによっても駆動されるようになっている。
また、モニタ部41は、異常の発生を検出した場合、SOVドライバ42に従動指示信号20bを出力させることによって、シリンダアクチュエータ80が舵面90の動きに従って動くようにSOV81を駆動するようになっている。
ここで、制御部31は、FPGAと、ASICと、ソフトウェアを記憶してソフトウェアに応じて機能するコンピュータ(以下単に「コンピュータ」という。)との何れかによって構成されている。また、D/A32及びアンプ23は、それぞれアナログ回路で構成されている。即ち、通常時制御部30は、FPGA、ASIC及びコンピュータの少なくとも1つを含んで構成されている。
また、モニタ部41は、FPGA、ASIC及びコンピュータの何れかによって構成されている。また、SOVドライバ42は、アナログ回路で構成されている。即ち、従動指示部40は、FPGA、ASIC及びコンピュータの少なくとも1つを含んで構成されている。
まず、通常制御不能アクチュエータが所定数未満である場合の動作について説明する。
モニタ部41は、上述したように種々の異常の発生を監視しており、モニタ信号20cをFCC60に向けてインターフェース21に送信させている。FCC60は、全てのACEからのモニタ信号20cに基づいて、通常制御不能アクチュエータが所定数未満であると判断すると、全てのACEに対して指示信号60aを送信する。なお、シリンダアクチュエータが通常制御不能アクチュエータになる原因としては、通常時制御部の故障だけでなく、従動指示部の故障やシリンダアクチュエータ自身の故障等もある。従動指示部が故障した場合には、ACEからFCC60にモニタ信号20cが送信されないときもあるが、FCC60は、モニタ信号20cを送信して来ないACEの制御対象であるシリンダアクチュエータを通常制御不能アクチュエータと判断する。
ここで、モニタ部41が異常の発生を検出しているとき、モニタ部41は、シリンダアクチュエータ80のSOV91に向けてSOVドライバ42に従動指示信号20bを送信させる。シリンダアクチュエータ80のSOV81は、ACE20のSOVドライバ42から送信された従動指示信号20bが入力されると、シリンダアクチュエータ80が舵面90の動きに従って動くように駆動する。
したがって、舵面90は、指示信号60aに応じて動作するシリンダアクチュエータによって駆動される。
FCC60は、全てのACEからのモニタ信号20cに基づいて、通常制御不能アクチュエータが所定数以上であると判断すると、全てのACEに対して指示信号60a及び切替信号60bを送信する。
そして、ACE20のインターフェース21、制御部31、D/A32、信号変換部51、D/A52及びサーボ演算部53は、通常制御不能アクチュエータが所定数未満である場合と同様に動作する。
FCC60からの切替信号60bがデジタルデータバス70を介してACE20のインターフェース21に入力されると、インターフェース21に入力された切替信号60bは、リレー22及びモニタ部41に入力される。
なお、切替信号60bが入力されたモニタ部41は、インターフェース21に受信された指示信号60aと、シリンダアクチュエータ80によって送信された帰還信号80aと、各種センサから送信されたセンサ信号とに基づいて、種々の異常の発生を監視し続けるとともに、モニタ信号20cをFCC60に向けてインターフェース21に送信させ続けるが、異常の発生を検出したとしてもSOVドライバ42に従動指示信号20bを送信させない。
したがって、舵面90は、指示信号60aに応じて動作するシリンダアクチュエータによって駆動される。
また、アクチュエータ制御システム10は、通常制御不能アクチュエータが所定数以上であるときにFCC60が切替信号60bを送信するので、通常時制御部30の動作からバックアップ用制御部50の動作に自動的に切り替えることができる。
また、ACE20は、指示信号60aに応じてシリンダアクチュエータ80が動作しないときにシリンダアクチュエータ80を外部負荷に従動させるので、指示信号60aに応じてシリンダアクチュエータ80が動作しない場合、シリンダアクチュエータ80以外のシリンダアクチュエータによる舵面90の駆動をシリンダアクチュエータ80に妨害させないようにすることができる。
なお、制御部31及びモニタ部41は、別々のメーカによって製造されていれば、制御部31及びモニタ部41に共通のジェネリック故障が発生する可能性をより低減することができる。
まず、第2の実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの構成について説明する。
なお、本実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの構成のうち、第1の実施の形態に係るアクチュエータ制御システム10(図1参照。)の構成と同様な構成については、アクチュエータ制御システム10の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図2に示すように、本実施の形態に係るアクチュエータ制御システム110の構成は、アクチュエータ制御装置としてのACE120を、ACE20(図1参照。)に代えて、アクチュエータ制御システム10が備えた構成と同様である。
制御部131は、制御信号20aの元となる信号を生成するときにシリンダアクチュエータ80からの帰還信号80aに基づかず、インターフェース21から出力されるシリアルデータの指示信号60aと、各種センサから入力されるセンサ信号とに基づいて、制御信号20aの元となる信号を生成することを除いて、制御部31と同様の構成である。即ち、通常時制御部130は、バックアップ用制御部150と比較して機能が多い。
サーボアンプ123は、リレー22を介して入力される信号と、シリンダアクチュエータ80からの帰還信号80aとに基づいて、制御信号20aを生成することを除いて、アンプ23と同様の構成である。即ち、サーボアンプ123は、シリンダアクチュエータ80からの帰還信号80aを制御信号20aの生成に使用するようになっており、帰還信号使用手段を構成している。
モニタ部141は、インターフェース21から出力される指示信号60aと、各種センサから入力されるセンサ信号とに基づいて、制御部131と同様にして信号を生成し、生成した信号と、制御部131から出力された信号とを比較することによって、制御部131の演算に異常が発生していないか否かを監視する点を除いて、モニタ部41の構成と同様である。即ち、従動指示部140は、バックアップ用制御部150と比較して機能が多い。
ここで、制御部131は、FPGA、ASIC及びコンピュータの何れかによって構成されている。また、D/A32は、第1の実施の形態において説明したように、アナログ回路で構成されている。また、サーボアンプ123は、アナログ回路で構成されている。即ち、通常時制御部130は、FPGA、ASIC及びコンピュータの少なくとも1つを含んで構成されている。
なお、アクチュエータ制御システム110の動作のうち、第1の実施の形態に係るアクチュエータ制御システム10(図1参照。)の動作と異なる部分のみ説明する。
ACE120の制御部131は、インターフェース21に受信された指示信号60aと、各種センサから送信されたセンサ信号とに基づいて、制御信号20aの元となる信号を生成する。制御部131によって生成された信号は、D/A32によってデジタルデータからアナログデータに変換される。
まず、第3の実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの構成について説明する。
なお、本実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの構成のうち、第1の実施の形態に係るアクチュエータ制御システム10(図1参照。)の構成と同様な構成については、アクチュエータ制御システム10の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図3に示すように、本実施の形態に係るアクチュエータ制御システム210の構成は、アクチュエータ制御装置としてのACE220と、FCC260とを、ACE20(図1参照。)及びFCC60(図1参照。)に代えて、アクチュエータ制御システム10が備えた構成と同様である。
ACE220は、シリンダアクチュエータ80と一体的に形成されてシリンダアクチュエータ80と共にアクチュエータユニット215を構成している。同様に、ACE220以外のACEも、制御対象のシリンダアクチュエータと一体的に形成されてシリンダアクチュエータと共にアクチュエータユニットを構成している。なお、アクチュエータユニット215以外のアクチュエータユニットの構成については、アクチュエータユニット215の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
FCC260は、ACEに切替信号60bを送信しないことを除いて、FCC60と同様の構成である。
インターフェース21、制御部31、D/A32、信号変換部51、D/A52、サーボ演算部53、リレー22及びアンプ23は、第1の実施の形態と同様に動作する。
モニタ部241は、インターフェース21に受信された指示信号60aと、シリンダアクチュエータ80によって送信された帰還信号80aと、各種センサから送信されたセンサ信号とに基づいて、種々の異常発生を監視し続けるとともに、モニタ信号20cをFCC260に向けてインターフェース21に送信させ続ける。そして、モニタ部241は、シリンダアクチュエータ80が通常制御不能アクチュエータであると判断すると、通常時制御部30の動作からバックアップ用制御部50の動作にリレー22に切り替えさせる。
以上においては、アクチュエータユニット215の動作について説明したが、アクチュエータユニット215以外のアクチュエータユニットの動作についても同様である。
したがって、舵面90は、指示信号60aに応じて動作するシリンダアクチュエータによって駆動される。
以上に説明したように、本発明は、ジェネリック故障が発生したときであってもアクチュエータの動作を制御することができるアクチュエータ制御装置を提供することができるものである。
15 アクチュエータユニット
20 ACE(アクチュエータ制御装置)
20a 制御信号
20b 従動指示信号
20c モニタ信号
21 インターフェース
22 リレー
23 アンプ
30 通常時制御部(通常制御手段)
31 制御部
40 従動指示部(従動指示手段)
41 モニタ部
42 SOVドライバ
50 バックアップ用制御部(バックアップ用制御手段)
51 信号変換部
52 D/A
53 サーボ演算部
60 FCC(動作制御装置)
60a 指示信号
60b 切換信号
80 シリンダアクチュエータ(アクチュエータ)
80a 帰還信号
81 ソレノイドバルブ
90 舵面
110 アクチュエータ制御システム
115 アクチュエータユニット
120 ACE(アクチュエータ制御装置)
123 サーボアンプ
131 制御部
140 従動指示部(従動指示手段)
141 モニタ部
150 バックアップ用制御部(バックアップ用制御手段)
215 アクチュエータユニット
220 ACE(アクチュエータ制御装置)
241 モニタ部
260 FCC(動作制御装置)
Claims (9)
- アクチュエータの動作を制御するための制御信号を前記アクチュエータの動作に対する指示信号に基づいて生成する通常時制御手段と、
前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成し前記通常時制御手段と比較して機能が少ないバックアップ用制御手段と、
前記通常時制御手段の動作及び前記バックアップ用制御手段の動作を切り替える切替手段とを備え、
前記バックアップ用制御手段は、前記通常時制御手段を構成する部品のうち故障の検証が最も困難な部品と比較して故障の検証が容易な部品のみで構成されたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。 - 前記通常時制御手段は、FPGAと、ASICと、ソフトウェアを記憶して前記ソフトウェアに応じて機能するコンピュータとの少なくとも1つを含んで構成され、
前記バックアップ用制御手段は、アナログ回路及びPLDの少なくとも一方のみで構成されたことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ制御装置。 - 前記指示信号に応じて前記アクチュエータが動作しないときに前記アクチュエータを外部負荷に従動させる従動指示手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ制御装置。
- 前記バックアップ用制御手段は、前記従動指示手段を構成する部品のうち故障の検証が最も困難な部品と比較して故障の検証が容易な部品のみで構成されたことを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ制御装置。
- 前記通常時制御手段及び前記従動指示手段は、FPGAと、ASICと、ソフトウェアを記憶して前記ソフトウェアに応じて機能するコンピュータとの少なくとも1つを含んで構成され、
前記バックアップ用制御手段は、アナログ回路及びPLDの少なくとも一方のみで構成されたことを特徴とする請求項4に記載のアクチュエータ制御装置。 - 前記通常時制御手段及び前記バックアップ用制御手段は、前記アクチュエータからの帰還信号を前記制御信号の生成に使用する帰還信号使用手段を共有したことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ制御装置。
- 前記切替手段の動作を制御する動作制御手段を備え、
前記動作制御手段は、前記通常時制御手段の動作では前記指示信号に応じて前記アクチュエータが動作しないときに、前記通常時制御手段の動作から前記バックアップ用制御手段の動作に前記切替手段に切り替えさせることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ制御装置。 - アクチュエータと、前記アクチュエータと一体的に形成され前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御装置とを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、前記アクチュエータの動作を制御するための制御信号を前記アクチュエータの動作に対する指示信号に基づいて生成する通常時制御手段と、前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成し前記通常時制御手段と比較して機能が少ないバックアップ用制御手段と、前記通常時制御手段の動作及び前記バックアップ用制御手段の動作を切り替える切替手段とを備え、
前記バックアップ用制御手段は、前記通常時制御手段を構成する部品のうち故障の検証が最も困難な部品と比較して故障の検証が容易な部品のみで構成されたことを特徴とするアクチュエータユニット。 - それぞれ別々のアクチュエータの動作を制御する複数のアクチュエータ制御装置と、前記アクチュエータ制御装置の動作を制御する動作制御装置とを備え、
前記アクチュエータ制御装置は、前記アクチュエータの動作を制御するための制御信号を前記アクチュエータの動作に対する指示信号に基づいて生成する通常時制御手段と、前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成し前記通常時制御手段と比較して機能が少ないバックアップ用制御手段と、前記通常時制御手段の動作及び前記バックアップ用制御手段の動作を切り替える切替手段とを備え、
前記バックアップ用制御手段は、前記通常時制御手段を構成する部品のうち故障の検証が最も困難な部品と比較して故障の検証が容易な部品のみで構成され、
前記動作制御装置は、前記通常時制御手段の動作では前記指示信号に応じて動作しない前記アクチュエータが所定数以上であるときに、少なくとも1つの前記アクチュエータ制御装置の前記切替手段に、前記通常時制御手段の動作から前記バックアップ用制御手段の動作に切り替えさせることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
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