JP2011136630A

JP2011136630A - アクチュエータ制御システム

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Publication number: JP2011136630A
Application number: JP2009297356A
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Inventors: Shingo Nakagawa; 伸吾中川; Satoru Kojima; 悟小島
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Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-14
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Abstract

【課題】ジェネリック故障を監視することができるとともに、構成の更なる簡素化及び合理化を図ることができるアクチュエータ制御システムを提供する。
【解決手段】動作制御装置１１は、機器１００の動作を指令する指令信号を生成する指令生成部２１と、アクチュエータ制御装置１２の作動に関する異常を監視する第１モニタ部２２と、を有する。アクチュエータ制御装置１２は、制御部２４と第２モニタ部２９とを有する。制御部２４は、機器１００を駆動するアクチュエータ１０１の動作を制御するための制御信号を上記指令信号に基づいて生成する。第２モニタ部２９は、アクチュエータ制御装置１２の作動に関する異常のうちの第１モニタ部２２で監視される異常とは種類の異なる異常を監視する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して機器の動作を制御する動作制御装置と、指令信号に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムに関する。

従来、アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して機器の動作を制御する動作制御装置と、指令信号に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１においては、航空機の舵面の動作（機器の動作）を制御するアクチュエータ制御システムが開示されている。そして、このアクチュエータ制御システムには、動作制御装置としてのＦＣＣ（ＦｌｉｇｈｔＣｏｎｔｒｏｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）と、アクチュエータ制御装置としてのＡＣＥ（ＡｃｔｕａｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）とが備えられている。尚、ＡＣＥは、舵面を駆動するアクチュエータであるシリンダアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置として設けられている。

特許文献１に開示された上記システムにおけるアクチュエータ制御装置には、動作制御装置によって生成されて舵面の動作を指令する指令信号に基づいてアクチュエータの動作を制御するための制御信号を生成するデジタル演算部である制御部（３１）が備えられている。そして、このアクチュエータ制御装置には、更に、アクチュエータ制御装置の作動に関する異常を監視するデジタル演算部であるモニタ部（４１）が設けられている。このモニタ部は、上記制御部と同一の処理を行うように構成されている。これにより、ジェネリック故障、即ち、同一のソフトウェアやハードウェアに共通して発生し得る故障の発生を監視できるように構成されている。尚、特許文献１のアクチュエータ制御装置では、アナログ回路で構成されて上記の制御信号を生成するバックアップ用制御部も設けられている。

特開２００６−２４０６１２号公報

特許文献１に開示されたアクチュエータ制御装置は、アクチュエータの動作を制御する制御信号を生成する制御部と同一の処理を行うモニタ部が設けられることで、ジェネリック故障が監視されている。しかしながら、このアクチュエータ制御装置においては、同一の処理を行うデジタル演算部である制御部とモニタ部とが必要であるため、構成部品の増大を招くことになる。このため、アクチュエータ制御システムの構成について、更なる簡素化及び合理化を図ることが難しい。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、動作制御装置による機器の動作指令に基づいてアクチュエータ制御装置が機器駆動用のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御システムにおいて、ジェネリック故障を監視することができるとともに、構成の更なる簡素化及び合理化を図ることができる、アクチュエータ制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１発明に係るアクチュエータ制御システムは、アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して当該機器の動作を制御する動作制御装置と、前記指令信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムに関する。そして、第１発明に係るアクチュエータ制御システムは、前記動作制御装置は、前記指令信号を生成する指令生成部と、前記アクチュエータ制御装置の作動に関する異常を監視する第１モニタ部と、を有し、前記アクチュエータ制御装置は、前記指令信号に基づいて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生成する制御部と、当該アクチュエータ制御装置の作動に関する異常のうちの前記第１モニタ部で監視される異常とは種類の異なる異常を監視する第２モニタ部と、を有していることを特徴とする。

この発明によると、第１モニタ部及び第２モニタ部において、制御部での処理を含めたアクチュエータ制御装置の作動に関する異常が監視されることになり、ジェネリック故障を監視する構成を実現することができる。そして、アクチュエータ制御装置の作動に関する異常が、動作制御装置に設けられた第１モニタ部とアクチュエータ制御装置に設けられた第２モニタ部とにおいて、異常の種類で分類されて監視される。このため、動作制御装置を有効的に利用してアクチュエータ制御装置の異常の監視機能を一部負担させ、アクチュエータ制御装置の内部で行う異常の監視機能を縮小することができる。これにより、アクチュエータ制御装置内のモニタ部の構成を簡素化するとともに、アクチュエータ制御システム全体として、構成の簡素化及び合理化を図ることができる。尚、第１モニタ部及び第２モニタ部のそれぞれで監視する異常の種類（モニタ対象の種類）に関し、動作制御装置とアクチュエータ制御装置との間の通信用のデータバス経由では異常検知までの時間が長くなりすぎてしまうモニタ対象については、アクチュエータ制御装置側の第２モニタ部にて監視させることができる。一方、演算負荷が大きなモニタ対象については、動作制御装置側の第１モニタ部にて監視させることができる。

従って、本発明によると、動作制御装置による機器の動作指令に基づいてアクチュエータ制御装置が機器駆動用のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御システムにおいて、ジェネリック故障を監視することができるとともに、構成の更なる簡素化及び合理化を図ることができる。

第２発明に係るアクチュエータ制御システムは、第１発明のアクチュエータ制御システムにおいて、前記第１モニタ部は、前記制御部と同一の処理を行うとともにこの処理結果を前記制御部での処理結果と比較することで、前記制御部の作動に関する異常を監視することを特徴とする。

この発明によると、動作制御装置側の第１モニタ部において、アクチュエータ制御装置の制御部と同一の処理が行われて処理結果が比較されるフィルタ演算等が行われ、制御部の作動の異常が監視される。このため、フィルタ演算等のように演算負荷の大きいモニタ対象について、動作制御装置の第１モニタ部にて監視することができ、動作制御装置側とアクチュエータ制御装置側とで効率よく異常の監視機能を分散して負担させることができる。

第３発明に係るアクチュエータ制御システムは、第１発明又は第２発明のアクチュエータ制御システムにおいて、前記第２モニタ部は、前記アクチュエータを作動させるための電力を供給する電源の異常、及び、前記アクチュエータを作動させるために前記アクチュエータ制御装置を介して供給される電流の異常のうちの少なくともいずれかを監視することを特徴とする。

この発明によると、アクチュエータ制御装置側の第２モニタ部において、アクチュエータ作動用電源の異常や過電流などの供給電流の異常が監視される。このため、電源異常や過電流といった異常のように、動作制御装置とアクチュエータ制御装置との間の通信用のデータバス経由では異常検知までの時間が長くなりすぎてしまうモニタ対象については、アクチュエータ制御装置側の第２モニタ部にて監視させることができる。

第４発明に係るアクチュエータ制御システムは、第１発明乃至第３発明のいずれかのアクチュエータ制御システムにおいて、異常を監視するために前記第１モニタ部にて処理されるデータの種類が、前記動作制御装置と前記アクチュエータ制御装置との間の通信用のデータバスの負荷が所定以下となるように制限されて設定されていることを特徴とする。

この発明によると、動作制御装置側の第１モニタ部にて異常監視のために処理されるデータの種類が、アクチュエータ制御装置との間の通信用データバスの負荷を制限するように設定される。このため、第１モニタ部で処理するデータの量について、動作制御装置側での処理が必要な種類のデータに制限する観点から最適化でき、データバスの負荷増大を抑制することができる。尚、より高速での通信が可能なデータバスを用いることも考えられるが、本発明の構成とすることで、より低コストで実現されたシステムで効率よく異常を監視することができる。

第５発明に係るアクチュエータ制御システムは、第１発明乃至第４発明のいずれかのアクチュエータ制御システムにおいて、異常を監視するために前記第１モニタ部にて処理されるデータが、所定の周期で処理される第１データと、前記所定の周期よりも長い周期に亘って処理される第２データとに分けられて処理されるように、前記動作制御装置と前記アクチュエータ制御装置との間の通信プロトコルが設定されていることを特徴とする。

この発明によると、動作制御装置側の第１モニタ部にて異常監視のために処理されるデータが、短い所定の周期で処理される第１データと、長い周期で処理される第２データとに分けて処理される。このため、異常検知精度の要求が高くて異常検知までの時間を短く設定したいモニタ対象については第１データとして処理し、相対的に異常検知精度の要求が低いモニタ対象については第２データとして処理することができる。これにより、動作制御装置とアクチュエータ制御装置との間のデータバスにおける通信周期を一律に長くする必要がなく、限られた通信周期を有効的に活用し、各モニタ対象に応じた適切な周期で処理でき、異常検知精度の要求を効率よく満たすことができる。尚、より高速での通信が可能なデータバスを用いることも考えられるが、本発明の構成とすることで、より低コストで実現されたシステムで効率よく異常を監視することができる。

第６発明に係るアクチュエータ制御システムは、第１発明乃至第５発明のいずれかのアクチュエータ制御システムにおいて、前記機器は、複数の前記アクチュエータによって駆動され、前記動作制御装置及び前記アクチュエータ制御装置は、複数の前記アクチュエータに対応してそれぞれ複数設けられ、複数の前記動作制御装置のうちの１つである第１の動作制御装置の前記指令信号に基づいて、複数の前記アクチュエータ制御装置のうちの１つである第１のアクチュエータ制御装置が、複数の前記アクチュエータのうちの１つである第１のアクチュエータを制御し、前記第１の動作制御装置とは異なる第２の動作制御装置の前記指令信号に基づいて、前記第１のアクチュエータ制御装置とは異なる第２のアクチュエータ制御装置が、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータを制御し、前記第１のアクチュエータ制御装置及び前記第２のアクチュエータ制御装置は、前記制御部の設計が異なり、前記第１モニタ部及び前記第２モニタ部のうちの少なくともいずれかが前記第１のアクチュエータ制御装置の異常を検知したときには、前記第１のアクチュエータ制御装置における前記制御部からの前記制御信号に基づく前記第１のアクチュエータの制御が停止され、前記第２の動作制御装置の前記指令信号に基づいて前記第２の
アクチュエータ制御装置が前記第２のアクチュエータを制御することで前記機器が駆動されることを特徴とする。

特許文献１に開示のアクチュエータ制御装置においては、制御部及びモニタ部に加え、アナログ回路で構成されて、動作制御装置からの指令信号に基づいて制御信号を生成するバックアップ用制御部が更に設けられている。一方、アクチュエータ制御システムにおいては、機器を駆動するアクチュエータが複数設けられてそれぞれのアクチュエータに対応して複数の動作制御装置及びアクチュエータ制御装置が設けられることが多い。そして、本発明によると、第１のアクチュエータ制御装置及び第２のアクチュエータ制御装置において制御部の設計が異なっており、異常が検知されたときには、第１のアクチュエータ制御装置の制御部からの制御信号に基づく第１のアクチュエータの制御が停止され、第２のアクチュエータ制御装置により第２のアクチュエータが制御されて機器が駆動されるように構成されている。このため、第１のアクチュエータ制御装置においてジェネリック故障が発生した場合であっても、設計の異なる制御部を有する第２のアクチュエータ制御装置が第２のアクチュエータを制御して機器を駆動でき、機器の動作制御が行われることになる。そして、特許文献１に開示されたようなアナログ回路で構成されたバックアップ用制御部も不要にすることができる。これにより、アクチュエータ制御システムの構成部品を更に大幅に削減でき、更なる構成の簡素化及び合理化を図ることができる。また、構成が大幅に簡素化されることで、システムの信頼性を更に向上させることができる。尚、本発明においては、複数の動作制御装置のうちのいずれが第１の動作制御装置であってもよく、また、複数のアクチュエータ制御装置のうちのいずれが第１のアクチュエータ制御装置であってもよい。

本発明によると、動作制御装置による機器の動作指令に基づいてアクチュエータ制御装置が機器駆動用のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御システムにおいて、ジェネリック故障を監視することができるとともに、構成の更なる簡素化及び合理化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの概略を示すブロック図である。図１に示すアクチュエータ制御システムの更に詳細な構成を示すブロック図である。図１に示すアクチュエータ制御システムにおける動作制御装置とアクチュエータ制御装置との間における通信処理の概略を説明するためのチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態は、アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して機器の動作を制御する動作制御装置と、指令信号に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムとして、広く適用することができるものである。

図１は、本発明の一実施の形態に係るアクチュエータ制御システム１の概略を示すブロック図である。図１に示すアクチュエータ制御システム１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１００の動作を電気信号によって制御するＦＢＷ（ＦｌｙＢｙＷｉｒｅ）システムである飛行制御システムとして設けられている。

尚、アクチュエータ制御システム１によって動作が制御される舵面１００を構成する航
空機の動翼（操縦翼面）として、補助翼（エルロン）や方向舵（ラダー）、昇降舵（エレベータ）等が挙げられる。この舵面１００は、複数のシリンダアクチュエータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ）によって駆動され、シリンダアクチュエータ１０１は、後述のＡＣＥ１２の制御によって動作するように構成されている。また、シリンダアクチュエータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ）は、ソレノイドバルブ（以下「ＳＯＶ」という。）１０２（１０２ａ、１０２ｂ）がＡＣＥ１２によって駆動されることで、舵面１００の動きに従って動作するように（舵面１００に従動するように）も構成されている。また、ＳＯＶ１０２ａがシリンダアクチュエータ１０１ａに対応し、ＳＯＶ１０２ｂがシリンダアクチュエータ１０１ｂに対応するように設けられている。尚、シリンダアクチュエータ１０１が本実施形態におけるアクチュエータを構成しており、舵面１００がアクチュエータによって駆動される本実施形態における機器を構成している。

図２は、アクチュエータ制御システム１の更に詳細な構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、アクチュエータ制御システム１は、複数のＦＣＣ（ＦｌｉｇｈｔＣｏｎｔｒｏｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）１１（１１ａ、１１ｂ）と、複数のＡＣＥ（ＡｃｔｕａｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）１２（１２ａ、１２ｂ）と、ＦＣＣ１１とＡＣＥ１２との間の通信用のデジタルデータバス１３と、を備えて構成されている。ＦＣＣ１１ａ及びＡＣＥ１２ａがシリンダアクチュエータ１０１ａに対応し、ＦＣＣ１１ｂ及びＡＣＥ１２ｂがシリンダアクチュエータ１０１ｂに対応するように設けられている。

尚、図２においては、複数のＦＣＣ１１のうちの１つのＦＣＣ１１ａ、及び、複数のＡＣＥ１２のうちの１つのＡＣＥ１２ａのブロック図について図示し、ＦＣＣ１１ｂ及びＡＣＥ１２ｂのブロック図については、ＦＣＣ１１ａ及びＡＣＥ１２ａと同様となるため、図示を省略している。また、以下の説明においては、ＦＣＣ１１ａ及びＡＣＥ１２ａについて説明することで、同様に構成されるＦＣＣ１１ｂ及びＡＣＥ１２ｂの説明を適宜省略する。

図２に示すＦＣＣ１１ａは、パイロット（図示せず）の操作によって生成される操作信号等に基づいて、舵面１００の動作を指令する指令信号を生成して舵面１００の動作を制御する本実施形態の動作制御装置として設けられている。このＦＣＣ１１ａにおいては、上記の指令信号を生成する指令生成部２１と、アクチュエータ制御装置１２ａの作動に関する異常を監視する第１モニタ部２２とが構成されている。そして、ＦＣＣ１１ａは、上記の指令信号を含む各種信号をシリアルデータとしてデジタルデータバス１３を介してＡＣＥ１２ａに送信するように構成されている。

図２に示すＡＣＥ１２ａは、ＦＣＣ１１ａからの指令信号に基づいてシリンダアクチュエータ１０１ａを制御する本実施形態のアクチュエータ制御装置として設けられている。このＡＣＥ１２ａは、シリンダアクチュエータ１０１ａと一体的に設置され又は近接した場所に設置されている。そして、ＡＣＥ１２ａにおいては、インターフェース２３、制御部２４、Ｄ／Ａ（デジタルアナログ変換部）２５、リレー２６、アンプ２７、Ａ／Ｄ（アナログデジタル変換部）２８、第２モニタ部２９、ＯＲ回路３０、ＳＯＶドライバ３１等が設けられている。

インターフェース２３は、デジタルデータバス１３を介してＦＣＣ１１ａとの間で信号の入出力を行うように構成されている。制御部２４は、インターフェース２３を介して入力されるＦＣＣ１１ａからの指令信号と、シリンダアクチュエータ１０１ａから送信される帰還信号と、図示しない各種センサから入力されるセンサ信号とに基づいて、シリンダアクチュエータ１０１ａの動作を制御するための制御信号を生成するように構成されている。尚、制御部２４は、例えば、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、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、等によって構成されている。また、ＡＣＥ１２ａの制御部２４とＡＣＥ１２ｂの制御部２４（図示せず）とは、同様の処理が可能に構成されているが、設計が互いに異なる制御部として構成されている。

制御部２４によって生成された制御信号は、Ｄ／Ａ２５においてデジタルデータからアナログデータに変換される。そして、Ｄ／Ａ２５にてアナログデータに変換された制御信号は、リレー２６を介してアンプ２７に入力され、このアンプ２７において増幅されてシリンダアクチュエータ１０１ａに出力される。尚、ＦＣＣ１１ａにおける第１モニタ部２２及び後述の第２モニタ部２９のいずれにおいても異常が検知されていないときにおいては、リレー２６は、図２に示すように、Ｄ／Ａ２５とアンプ２７とを接続する状態となっている。

Ａ／Ｄ２８は、シリンダアクチュエータ１０１ａからの帰還信号をアナログデータからデジタルデータに変換するように構成されている。この帰還信号は、制御部２４に入力されるとともに、インターフェース２３を介してＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２に入力されることになる。このため、Ａ／Ｄ２８、インターフェース２３、デジタルデータバス１３を介して受信されるデータに基づいて監視できる異常については、Ａ／Ｄ２８が設けられていることで特別なハードウェアが設けられていなくても、ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２にて監視することができる。

第２モニタ部２９は、ＡＣＥ１２ａの作動に関する異常のうちの第１モニタ部２２で監視される異常とは種類の異なる異常を監視するように構成されている。この第２モニタ部２９は、例えば、シリンダアクチュエータ１０１ａを作動させるための電力を供給する電源（図示せず）の異常や、シリンダアクチュエータ１０１ａを作動させるためにＡＣＥ１２ａを介してシリンダアクチュエータ１０１ａに供給される電流の異常（過電流等）を監視するように構成されている。

一方、ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２は、例えば、ＡＣＥ１２ａの制御部２４と同一の処理を行うとともにこの処理結果を制御部２４での処理結果と比較することで、制御部２４の作動に関する異常を監視するように構成されている。尚、制御部２４での処理結果のデータについては、インターフェース２３及びデジタルデータバス１３を介してＦＣＣ１１ａに送信される。

また、ＡＣＥ１２ａの作動に関する異常を監視するために第１モニタ部２２にて処理されるデータの種類は、デジタルデータバス１３における負荷増大を最小限に止めるという条件のもと、デジタルデータバス１３の負荷が所定以下になるように制限されて設定されている。

また、ＡＣＥ１２ａの作動に関する異常を監視するために第１モニタ部２２にて処理されるデータは、所定の周期で処理される第１データと、所定の周期よりも長い周期に亘って処理される第２データとに分けて処理されるように、ＦＣＣ１１ａとＡＣＥ１２ａとの間の通信プロトコルが設定されている。

図３は、ＦＣＣ１１ａとＡＣＥ１２ａとの間において上記の第１データと第２データとに分けて処理される通信処理の概略を例示的に説明するためのチャートである。尚、図３においては、デジタルデータバス１３を介して周期的に通信されるデータとして、図３（ａ）に例示するように、ベースデータと、データＡと、データＢと、データＣとがあるものとして説明する。ここで、ベースデータは、第１モニタ部２２におけるモニタ対象ではなく周期的に通信されるデータである。一方、データＡ、データＢ及びデータＣは、第１モニタ部２２におけるモニタ対象のデータである。そして、データＡは、異常検知精度の
要求が高くて異常検知までの時間を短く設定したいモニタ対象であり、データＢ及びデータＣは、相対的に異常検知精度の要求が低いモニタ対象である。

ベースデータに加えて、データＡ、データＢ及びデータＣの全てを所定の周期Ｔ１で通信しようとすると、図３（ａ）に示すように、周期Ｔ１が短い場合、全てのデータを処理できないことになる。そして、全てのデータを所定の周期で通信するために周期Ｔ１を長く設定すると、検知精度要求が高いモニタ対象であるデータＡについての検知精度を低下させてしまうことになる。

一方、アクチュエータ制御システム１においては、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示すように、通信処理が行われる。図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、データＡが所定の周期Ｔ１で処理される前述の第１データとして設定され、データＢ及びデータＣが所定の周期Ｔ１よりも長い周期である周期Ｔ２に亘って処理される前述の第２データとして設定された通信処理を例示している。

図３（ｂ）に示す処理の場合、第２データであるデータＢが複数のデータ（Ｂ１、Ｂ２）に分割され、同様に、第２データであるデータＣも複数のデータ（Ｃ１、Ｃ２）に分割されている。そして、データＢを分割した複数のデータ（Ｂ１、Ｂ２）とデータＣを分割した複数のデータ（Ｃ１、Ｃ２）とが、所定の周期Ｔ１の複数周期分に亘る周期である周期Ｔ２において処理されることになる。一方。図３（ｃ）に示す処理の場合、データＢ及びデータＣは分割されず、ある周期Ｔ１では、第１データであるデータＡと第２データであるデータＢとが処理され、その周期Ｔ１と異なる周期Ｔ１では、第１データであるデータＡと第２データであるデータＣとが処理される。

上述した図３（ｂ）及び図３（ｃ）のいずれの通信処理においても、第１データであるデータＡは、短い所定の周期Ｔ１で処理され、第２データであるデータＢ及びデータＣは、長い周期Ｔ２で処理されることになる。即ち、異常検知精度の要求が高いモニタ対象であるデータＡについては短い所定の周期Ｔ１で処理でき、異常検知精度の要求が相対的に低いモニタ対象であるデータＢ及びデータＣについては長い周期Ｔ２で処理することができる。

ここで、第１モニタ部２２及び第２モニタ部２９において異常が検知された場合について説明する。ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２において異常が検知されたときは、リレー２６を切り替える切替信号と、シリンダアクチュエータ１０１ａを外部負荷に従動させるように（舵面１００に従動させるように）ＳＯＶ１０２ａを駆動する従動指令信号とが、第１モニタ部２２からデジタルデータバス１３及びインターフェース２３を介してＯＲ回路３０に出力される。また、ＡＣＥ１２ａの第２モニタ部２９において異常が検知されたときにも、リレー２６を切り替える切替信号と、シリンダアクチュエータ１０１ａを外部負荷に従動させるようにＳＯＶ１０２ａを駆動する従動指令信号とが、第２モニタ部２９からＯＲ回路３０に出力される。

ＯＲ回路３０においては、第１モニタ部２２及び第２モニタ部２９のうちの少なくともいずれかから切替信号及び従動指令信号が入力されると、この切替信号及び従動指令信号を出力する。そして、リレー２６の状態が、図２に示す状態からＤ／Ａ２５とアンプ２７との接続が解除された状態に切り替えられ、Ｄ／Ａ２５からの制御信号がアンプ２７に入力されない状態となる。このため、制御部２４で生成された制御信号に基づくシリンダアクチュエータ１０１ａの制御が停止されることになる。また、ＯＲ回路３０から従動指令信号がＳＯＶドライバ３１に入力されることで、ＳＯＶドライバ３１は、シリンダアクチュエータ１０１ａを舵面１００に従動させるように、ＳＯＶ１０２ａを駆動する。

次に、アクチュエータ制御システム１の作動について説明する。尚、以下の説明においては、複数のシリンダアクチュエータ１０１のうちの１つであるシリンダアクチュエータ１０１ａを第１のアクチュエータとし、シリンダアクチュエータ１０１ｂを第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータとして説明する。そして、複数のＦＣＣ１１のうちの１つであるＦＣＣ１１ａを第１の動作制御装置とし、ＦＣＣ１１ｂを第１の動作制御装置とは異なる第２の動作制御装置として説明する。更に、複数のＡＣＥ１２のうちの１つであるＡＣＥ１２ａを第１のアクチュエータ制御装置とし、ＡＣＥ１２ｂを第１のアクチュエータ制御装置とは異なる第２のアクチュエータ制御装置として説明する。尚、シリンダアクチュエータ１０１ｂが第１のアクチュエータであり、シリンダアクチュエータ１０ａが第２のアクチュエータであり、ＦＣＣ１１ｂが第１の動作制御装置であり、ＦＣＣ１１ａが第２の動作制御装置であり、ＡＣＥ１２ｂが第１のアクチュエータ制御装置であり、ＡＣＥ１２ａが第２のアクチュエータ制御装置である場合については、説明が同様となり重複するため、その説明を省略する。

ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２とＡＣＥ１２ａの第２モニタ部２９とにおいて異常が検知されていない通常の作動時においては、ＦＣＣ１１ａからの指令信号に基づいてＡＣＥ１２ａがシリンダアクチュエータ１０１ａを制御し、ＦＣＣ１１ｂからの指令信号に基づいてＡＣＥ１２ｂがシリンダアクチュエータ１０１ｂを制御する。これにより、シリンダアクチュエータ１０１ａ及びシリンダアクチュエータ１０１ｂによって駆動される舵面１００の動作が制御されている。

一方、ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２とＡＣＥ１２ａの第２モニタ部２９とのうちの少なくともいずれかがＡＣＥ１２ａの異常を検知したときには、ＦＣＣ１１ａの第１モニタ部２２及びＡＣＥ１２ａの第２モニタ部２９のいずれかから前述の切替信号及び従動指令信号が出力される。そして、これらの信号がＡＣＥ１２ａのＯＲ回路３０に対して入力される。これにより、ＡＣＥ１２ａにおいては、リレー２６が、Ｄ／Ａ２５とアンプ２７との接続を解除する状態に切り替えられ、制御部２４からの制御信号に基づくシリンダアクチュエータ１０１ａの制御が停止される。そして、従動指令信号が入力されたＡＣＥ１２ａのＳＯＶドライバ３１は、シリンダアクチュエータ１０１ａを舵面１００に従動させるように、ＳＯＶ１０２ａを駆動する。

これに対し、ＡＣＥ１２ｂの制御部２４は、ＡＣＥ１２ａの制御部２４とは設計が異なる制御部として構成されているため、ＡＣＥ１２ａと同様の異常（ジェネリック故障となるような異常）は発生しないことになる。このため、ＦＣＣ１１ｂの指令信号に基づいてＡＣＥ１２ｂがシリンダアクチュエータ１０１ｂを制御することで舵面１００が駆動され、舵面１００の動作が制御されることになる。尚、このとき、シリンダアクチュエータ１０１ａは、シリンダアクチュエータ１０１ｂによって駆動される舵面１００に従動することになる。

以上説明したように、アクチュエータ制御システム１によると、第１モニタ部２２及び第２モニタ部２９において、制御部２４での処理を含めたＡＣＥ（アクチュエータ制御装置）１２の作動に関する異常が監視されることになり、ジェネリック故障を監視する構成を実現することができる。そして、ＡＣＥ１２の作動に関する異常が、ＦＣＣ１１（動作制御装置）に設けられた第１モニタ部２２とＡＣＥ１２に設けられた第２モニタ部２９とにおいて、異常の種類で分類されて監視される。このため、ＦＣＣ１１を有効的に利用してＡＣＥ１２の異常の監視機能を一部負担させ、ＡＣＥ１２の内部で行う異常の監視機能を縮小することができる。これにより、ＡＣＥ１２内のモニタ部の構成を簡素化するとともに、アクチュエータ制御システム１全体として、構成の簡素化及び合理化を図ることができる。尚、第１モニタ部２２及び第２モニタ部２９のそれぞれで監視する異常の種類（モニタ対象の種類）に関し、ＦＣＣ１１とＡＣＥ１２との間のデジタルデータバス１３経
由では異常検知までの時間が長くなりすぎてしまうモニタ対象については、ＡＣＥ１２側の第２モニタ部２９にて監視させることができる。一方、演算負荷が大きなモニタ対象については、ＦＣＣ１１側の第１モニタ部２２にて監視させることができる。

従って、アクチュエータ制御システム１によると、動作制御装置による機器の動作指令に基づいてアクチュエータ制御装置が機器駆動用のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御システム１において、ジェネリック故障を監視することができるとともに、構成の更なる簡素化及び合理化を図ることができる。

また、アクチュエータ制御システム１によると、ＦＣＣ１１側の第１モニタ部２２において、ＡＣＥ１２の制御部２４と同一の処理が行われて処理結果が比較されるフィルタ演算等が行われ、制御部２４の作動の異常が監視される。このため、フィルタ演算等のように演算負荷の大きいモニタ対象について、ＦＣＣ１１の第１モニタ部２２にて監視することができ、ＦＣＣ１１側とＡＣＥ１２側とで効率よく異常の監視機能を分散して負担させることができる。

また、アクチュエータ制御システム１によると、ＡＣＥ１２側の第２モニタ部２９において、シリンダアクチュエータ１０１の作動用の電源の異常や過電流などの供給電流の異常が監視される。このため、電源異常や過電流といった異常のように、ＦＣＣ１１とＡＣＥ１２との間のデジタルデータバス１３経由では異常検知までの時間が長くなりすぎてしまうモニタ対象については、ＡＣＥ１２側の第２モニタ部２９にて監視させることができる。

また、アクチュエータ制御システム１によると、ＦＣＣ１１側の第１モニタ部２２にて異常監視のために処理されるデータの種類が、ＡＣＥ１２との間のデジタルデータバス１３の負荷を制限するように設定される。このため、第１モニタ部２２で処理するデータの量について、ＦＣＣ１１側での処理が必要な種類のデータに制限する観点から最適化でき、デジタルデータバス１３の負荷増大を抑制することができる。また、高速での通信が可能なデータバスを用いる場合に比して、より低コストで実現されたシステムで効率よく異常を監視することができる。

また、アクチュエータ制御システム１によると、ＦＣＣ１１側の第１モニタ部２２にて異常監視のために処理されるデータが、短い所定の周期Ｔ１で処理される第１データと、長い周期Ｔ２で処理される第２データとに分けて処理される。このため、異常検知精度の要求が高くて異常検知までの時間を短く設定したいモニタ対象については第１データとして処理し、相対的に異常検知精度の要求が低いモニタ対象については第２データとして処理することができる。これにより、ＦＣＣ１１とＡＣＥ１２との間のデジタルデータバス１３における通信周期を一律に長くする必要がなく、限られた通信周期を有効的に活用し、各モニタ対象に応じた適切な周期で処理でき、異常検知精度の要求を効率よく満たすことができる。また、高速での通信が可能なデータバスを用いる場合に比して、より低コストで実現されたシステムで効率よく異常を監視することができる。

また、アクチュエータ制御システム１によると、第１のアクチュエータ制御装置（例えば、ＡＣＥ１２ａ）及び第２のアクチュエータ制御装置（例えば、ＡＣＥ１２ｂ）において制御部２４の設計が異なっている。そして、異常が検知されたときには、第１のアクチュエータ制御装置の制御部２４からの制御信号に基づく第１のアクチュエータ（例えば、シリンダアクチュエータ１０１ａ）の制御が停止され、第２のアクチュエータ制御装置により第２のアクチュエータ（例えば、シリンダアクチュエータ１０１ｂ）が制御されて舵面１００が駆動されるように構成されている。このため、第１のアクチュエータ制御装置においてジェネリック故障が発生した場合であっても、設計の異なる制御部２４を有する
第２のアクチュエータ制御装置が第２のアクチュエータを制御して舵面１００を駆動でき、舵面１００の動作制御が行われることになる。そして、特許文献１に開示されたようなアナログ回路で構成されたバックアップ用制御部も不要にすることができる。これにより、アクチュエータ制御システム１の構成部品を更に大幅に削減でき、更なる構成の簡素化及び合理化を図ることができる。また、構成が大幅に簡素化されることで、システムの信頼性を更に向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施することができる。

（１）本実施形態では、航空機の舵面の動作を制御する飛行制御システムとしてアクチュエータ制御システムが設けられた場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、飛行制御システム以外のアクチュエータ制御システムに本発明が適用されてもよい。

（２）第１モニタ部におけるモニタ対象と第２モニタ部におけるモニタ対象との分類については、本実施形態で例示したものに限らず、種々変更して設定することができる。

（３）本実施形態では、アクチュエータ制御装置においてアナログ回路で構成されたバックアップ用制御部が設けられていない形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、アナログ回路で構成されたバックアップ用制御部がアクチュエータ制御装置に設けられているアクチュエータ制御システムを実施してもよい。

本発明は、アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して機器の動作を制御する動作制御装置と、指令信号に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムとして、広く適用することができるものである。

１アクチュエータ制御システム
１１、１１ａ、１１ｂＦＣＣ（動作制御装置）
１２、１２ａ、１２ｂＡＣＥ（アクチュエータ制御装置）
２１指令生成部
２２第１モニタ部
２４制御部
２９第２モニタ部
１００舵面（機器）
１０１、１０１ａ、１０１ｂシリンダアクチュエータ（アクチュエータ）

Claims

アクチュエータによって駆動される機器の動作を指令する指令信号を生成して当該機器の動作を制御する動作制御装置と、前記指令信号に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置と、を備えるアクチュエータ制御システムであって、
前記動作制御装置は、前記指令信号を生成する指令生成部と、前記アクチュエータ制御装置の作動に関する異常を監視する第１モニタ部と、を有し、
前記アクチュエータ制御装置は、前記指令信号に基づいて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生成する制御部と、当該アクチュエータ制御装置の作動に関する異常のうちの前記第１モニタ部で監視される異常とは種類の異なる異常を監視する第２モニタ部と、を有していることを特徴とする、アクチュエータ制御システム。
請求項１に記載のアクチュエータ制御システムであって、
前記第１モニタ部は、前記制御部と同一の処理を行うとともにこの処理結果を前記制御部での処理結果と比較することで、前記制御部の作動に関する異常を監視することを特徴とする、アクチュエータ制御システム。
請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ制御システムであって、
前記第２モニタ部は、前記アクチュエータを作動させるための電力を供給する電源の異常、及び、前記アクチュエータを作動させるために前記アクチュエータ制御装置を介して供給される電流の異常のうちの少なくともいずれかを監視することを特徴とする、アクチュエータ制御システム。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御システムであって、
異常を監視するために前記第１モニタ部にて処理されるデータの種類が、前記動作制御装置と前記アクチュエータ制御装置との間の通信用のデータバスの負荷が所定以下となるように制限されて設定されていることを特徴とする、アクチュエータ制御システム。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御システムであって、
異常を監視するために前記第１モニタ部にて処理されるデータが、所定の周期で処理される第１データと、前記所定の周期よりも長い周期に亘って処理される第２データとに分けられて処理されるように、前記動作制御装置と前記アクチュエータ制御装置との間の通信プロトコルが設定されていることを特徴とする、アクチュエータ制御システム。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御システムであって、
前記機器は、複数の前記アクチュエータによって駆動され、
前記動作制御装置及び前記アクチュエータ制御装置は、複数の前記アクチュエータに対応してそれぞれ複数設けられ、
複数の前記動作制御装置のうちの１つである第１の動作制御装置の前記指令信号に基づいて、複数の前記アクチュエータ制御装置のうちの１つである第１のアクチュエータ制御装置が、複数の前記アクチュエータのうちの１つである第１のアクチュエータを制御し、
前記第１の動作制御装置とは異なる第２の動作制御装置の前記指令信号に基づいて、前記第１のアクチュエータ制御装置とは異なる第２のアクチュエータ制御装置が、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータを制御し、
前記第１のアクチュエータ制御装置及び前記第２のアクチュエータ制御装置は、前記制御部の設計が異なり、
前記第１モニタ部及び前記第２モニタ部のうちの少なくともいずれかが前記第１のアクチュエータ制御装置の異常を検知したときには、前記第１のアクチュエータ制御装置における前記制御部からの前記制御信号に基づく前記第１のアクチュエータの制御が停止され、前記第２の動作制御装置の前記指令信号に基づいて前記第２のアクチュエータ制御装置
が前記第２のアクチュエータを制御することで前記機器が駆動されることを特徴とする、アクチュエータ制御システム。