JP2012218507A - 制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを抑えることのできる制御システムを提供する。
【解決手段】 モニタ信号を出力する第一センサ４ａと、モニタ信号を出力する第二センサ１４ａと、制御信号が入力される第一駆動機構４ｂと、制御信号が入力される第二駆動機構１４ｂと、第一駆動機構４ｂに制御信号を出力する第一ＣＰＵ１と、第二駆動機構１４ｂに制御信号を出力する第二ＣＰＵ１１とを備える制御システム３０であって、第一ＣＰＵ１には、第二ＣＰＵ１１から第二駆動機構に出力した制御信号が入力されるとともに、第二センサ１４ａからモニタ信号が入力され、第一ＣＰＵ１は、第二ＣＰＵ１１が正常であるか否かを判定し、第二ＣＰＵ１１には、第一ＣＰＵ１から第一駆動機構１４ｂに出力した制御信号が入力されるとともに、第一センサ４ａからモニタ信号が入力され、第二ＣＰＵ１１は、第一ＣＰＵ１が正常であるか否かを判定するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御システムに関し、特に航空機の高揚力システム、スタビライザシステムに関する。

従来、航空機の高揚力システムに用いられる１フェイルセーフ（故障で安全に停止すること）が要求される制御システムとして、制御部の異常を監視するモニタ部を備えるものが開示されている。図２は、従来の制御システムの構成の一例を示す図である。
このような制御システム１３０は、モニタ信号を出力するセンサ４ａと、制御信号が入力される駆動機構４ｂと、センサ４ａからモニタ信号が入力されるとともに駆動機構４ｂに制御信号を出力する制御部１０と、制御部１０から制御信号に関する情報が入力されるとともにセンサ４ａからモニタ信号が入力されるモニタ部１２０とを備える。

このような制御システム１３０によれば、通常時は、制御部１０のＣＰＵ（中央演算処理装置）１が、センサ４ａのモニタ信号に基づいて、駆動機構４ｂに制御信号を出力する。このとき、制御部１０のＣＰＵ１から制御信号に関する情報が入力されるとともに、センサ４ａからモニタ信号が入力されるモニタ部１２０のＣＰＵ１２１により、制御部１０のＣＰＵ１に異常が発生したか否かを判定している。そして、モニタ部１２０のＣＰＵ１２１は、制御部１０のＣＰＵ１に異常が発生したと判定した場合に、制御部１０のＣＰＵ１を停止させる停止信号を出力する。

また、一般的な航空機には複数（例えば、２個）の駆動機構が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。よって、航空機は、複数の駆動機構を制御するための制御システムを備えている。図３は、従来の制御システムの構成の他の一例を示す図である。
このような制御システム２３０は、モニタ信号を出力する第一センサ４ａと、モニタ信号を出力する第二センサ１４ａと、制御信号が入力される第一駆動機構４ｂと、制御信号が入力される第二駆動機構１４ｂと、第一センサ４ａからモニタ信号が入力されるとともに第一駆動機構４ｂに制御信号を出力する第一制御部１０と、第二センサ１４ａからモニタ信号が入力されるとともに第二駆動機構１４ｂに制御信号を出力する第二制御部２１０と、第一制御部１０から制御信号に関する情報が入力されるとともに第一センサ４ａからモニタ信号が入力される第一モニタ部１２０と、第二制御部２１０から制御信号に関する情報が入力されるとともに第二センサ１４ａからモニタ信号が入力される第二モニタ部２２０とを備える。

このような制御システム２３０によれば、第一制御部１０のＣＰＵ１が、第一センサ４ａのモニタ信号に基づいて、第一駆動機構４ｂに制御信号を出力する。このとき、第一制御部１０のＣＰＵ１から制御信号に関する情報が入力されるとともに、第一センサ４ａからモニタ信号が入力される第一モニタ部１２０のＣＰＵ１２１により、第一制御部１０のＣＰＵ１に異常が発生したか否かを判定している。そして、第一モニタ部１２０のＣＰＵ１２１は、第一制御部１０のＣＰＵ１に異常が発生したと判定した場合に、第一制御部１０のＣＰＵ１を停止させる停止信号を出力する。
また、第二制御部２１０のＣＰＵ２０１が、第二センサ１４ａのモニタ信号に基づいて、第二駆動機構１４ｂに制御信号を出力する。このとき、第二制御部２１０のＣＰＵ２０１から制御信号に関する情報が入力されるとともに、第二センサ１４ａからモニタ信号が入力される第二モニタ部２２０のＣＰＵ２２１により、第二制御部２１０のＣＰＵ２０１に異常が発生したか否かを判定している。そして、第二モニタ部２２０のＣＰＵ２２１は、第二制御部２１０のＣＰＵ２０１に異常が発生したと判定した場合に、第二制御部２１０のＣＰＵ２０１を停止させる停止信号を出力する。

特開２０００−２６４２９０号公報

しかしながら、上述したような制御システム２３０では、駆動機構４ｂ、１４ｂを制御する各制御部１０、２１０に対して、制御部１０、２１０を監視するモニタ部１２０、２２０をそれぞれ設置しなければならないため、コストが高くなっていた。
そこで、本発明は、コストを抑えることのできる制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の制御システムは、モニタ信号を出力する第一センサと、モニタ信号を出力する第二センサと、制御信号が入力される第一駆動機構と、制御信号が入力される第二駆動機構と、前記第一センサからモニタ信号が入力されるとともに、前記第一駆動機構に制御信号を出力する第一ＣＰＵと、前記第二センサからモニタ信号が入力されるとともに、前記第二駆動機構に制御信号を出力する第二ＣＰＵとを備える制御システムであって、前記第一ＣＰＵによる第一駆動機構の制御を停止させる第一停止手段と、前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させる第二停止手段とを備え、前記第一ＣＰＵには、前記第二ＣＰＵから第二駆動機構に出力した制御信号に関する情報が入力されるとともに、前記第二センサからのモニタ信号が入力されることにより、前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常であるか否かを判定し、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第二停止手段に停止信号を出力し、前記第二ＣＰＵには、前記第一ＣＰＵから第一駆動機構に出力した制御信号に関する情報が入力されるとともに、前記第一センサからのモニタ信号が入力されることにより、前記第一ＣＰＵが正常であるか否かを判定し、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一停止手段に停止信号を出力するようにしている。

本発明の制御システムによれば、第一ＣＰＵが、第一センサのモニタ信号に基づいて、第一駆動機構に制御信号を出力する。このとき、第一ＣＰＵから制御信号に関する情報が入力されるとともに第一センサからのモニタ信号が入力される第二ＣＰＵにより、第一ＣＰＵに異常が発生したか否かを判定する。つまり、第一ＣＰＵの異常（暴走）の影響を受けない第二ＣＰＵが、第一ＣＰＵに異常が発生したか否かを確実に判定する。そして、第二ＣＰＵは、第一ＣＰＵに異常が発生したと判定して、異常な第一ＣＰＵが第一駆動機構を制御することができない場合に、第一ＣＰＵによる第一駆動機構の制御を停止させることができる。すなわち、第二ＣＰＵは、第二駆動機構の制御機能とともに、第一ＣＰＵを監視するモニタ機能を備えている。
また、第二ＣＰＵが、第二センサのモニタ信号に基づいて、第二駆動機構に制御信号を出力する。このとき、第二ＣＰＵから制御信号に関する情報が入力されるとともに第二センサからのモニタ信号が入力される第一ＣＰＵにより、第二ＣＰＵに異常が発生したか否かを判定する。つまり、第二ＣＰＵに異常（暴走）を受けない第一ＣＰＵが、第二ＣＰＵに異常が発生したか否かを確実に判定する。そして、第一ＣＰＵは、第二ＣＰＵに異常が発生したと判定して、異常な第二ＣＰＵが第二駆動機構を制御することができない場合に、第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させることができる。すなわち、第一ＣＰＵは、第一駆動機構の制御機能とともに、第二ＣＰＵを監視するモニタ機能を備えている。

以上のように、本発明の制御システムによれば、駆動機構を制御する各ＣＰＵに対して、監視するためのモニタ部（ＣＰＵ）を設けないため、コストが抑えられる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の制御システムにおいては、前記第一ＣＰＵと第一駆動機構との間には、前記第一停止手段として第一スイッチが設けられ、かつ、前記第二ＣＰＵと第二駆動機構との間には、前記第二停止手段として第二スイッチが設けられ、前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第二スイッチをＯＦＦにすることで、前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させ、前記第二ＣＰＵは、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチをＯＦＦにすることで、前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させるようにしてもよい。

また、本発明の制御システムにおいては、前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチと第二スイッチとをＯＦＦにし、前記第二ＣＰＵは、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチと第二スイッチとをＯＦＦにするようにしてもよい。
そして、本発明の制御システムにおいては、航空機の高揚力システム、又は、スタビライザシステムに用いられるようにしてもよい。

本発明の一実施形態である航空機の高揚力システムに用いられる制御システムの構成の一例を示す図である。 従来の制御システムの構成の一例を示す図である。 従来の制御システムの構成の他の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。

図１は、本発明の一実施形態である航空機の高揚力システムに用いられる制御システムの構成の一例を示す図である。
制御システム３０は、モニタ信号を出力する第一センサ４ａと、モニタ信号を出力する第二センサ１４ａと、制御信号が入力される第一駆動機構４ｂと、制御信号が入力される第二駆動機構１４ｂと、第一センサ４ａからモニタ信号が入力されるとともに第一駆動機構４ｂに制御信号を出力する第一システム部５０と、第二センサ１４ａからモニタ信号が入力されるとともに第二駆動機構１４ｂに制御信号を出力する第二システム部４０とを備える。

第一システム部５０は、制御演算処理を行う第一ＣＰＵ１を有する第一制御部１０と、制御信号を生成するドライバ５と、モニタ信号が入力されるセンサＩ／Ｆ３と、アナログ信号をデジタル値に変換するＡＤコンバータ２と、ドライバ５と第一ＣＰＵ１との間に設けられた第一スイッチ（第一停止手段）６と、第二ＣＰＵ１１とシリアル通信を行うためのシリアルＩ／Ｆ７とを備える。

第一駆動機構４ｂは、例えば、航空機のフラップ／スラット舵面等である。
第一駆動機構４ｂにはドライバ５から制御信号が入力され、ドライバ５には第一ＣＰＵ１からディスクリート（信号）が入力される。
第一センサ４ａは、例えば、航空機のフラップ／スラット舵面等の角度を計測する角度センサ等である。
第一センサ４ａはセンサＩ／Ｆ３にモニタ信号を出力し、モニタ信号が入力されたセンサＩ／Ｆ３はＡＤコンバータ２にアナログ信号を出力し、アナログ信号が入力されたＡＤコンバータ２はデジタル値を第一ＣＰＵ１に出力する。

第一スイッチ６は、第一ＣＰＵ１及び第二ＣＰＵ１１と電気的に接続されており、第一ＣＰＵ１や第二ＣＰＵ１１によってＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。そして、第一スイッチ６をＯＦＦにすることで、第一駆動機構４ｂに制御信号が入力されなくなり、その結果、第一ＣＰＵ１による第一駆動機構４ｂの制御を停止させることができるようになっている。

第一制御部１０に備えられている第一ＣＰＵ１が処理する機能をブロック化して説明すると、第一ＣＰＵ１は、通信制御部１ａと、制御演算処理部１ｂと、モニタ処理部１ｃとを有する。
通信制御部１ａは、シリアルＩ／Ｆ７を介して、第二ＣＰＵ１１にＡＤコンバータ２から入力されたデジタル値と、制御演算処理部１ｂの演算処理結果（後述する）とを送信するとともに、シリアルＩ／Ｆ７を介して、ＡＤコンバータ１２の入力したデジタル値と、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果（後述する）とを第二ＣＰＵ１１から受信する制御を行う。

制御演算処理部１ｂは、ＡＤコンバータ２から入力されたデジタル値に基づいて、制御演算処理を行い、その演算処理結果に基づいて、ドライバ５にディスクリートを出力する制御を行う。
モニタ処理部１ｃは、ＡＤコンバータ１２から入力されたデジタル値に基づいて、制御演算処理を行い、その演算処理結果と、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果（制御信号に関する情報）とに基づいて、第二スイッチ１６に停止信号（スイッチＯＦＦ）を出力するか否かを判定する制御を行う。具体的には、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果が受信できなかったり、算出した制御演算処理の結果と、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果とが異なっている場合には、第二スイッチ１６に停止信号を出力するともに第一スイッチ６に停止信号を出力する。一方、算出した制御演算処理の結果と、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果とが同じであれば、停止信号を出力しない。

第二システム部４０は、制御演算処理を行う第二ＣＰＵ１１を有する第二制御部２０と、制御信号を生成するドライバ１５と、モニタ信号が入力されるセンサＩ／Ｆ１３と、アナログ信号をデジタル値に変換するＡＤコンバータ１２と、ドライバ１５と第二ＣＰＵ１１との間に設けられた第二スイッチ（第二停止手段）１６と、第一ＣＰＵ１とシリアル通信を行うためのシリアルＩ／Ｆ１７とを備える。

第二駆動機構１４ｂは、例えば、航空機のフラップ／スラット舵面等である。
第二駆動機構１４ｂにはドライバ１５から制御信号が入力され、ドライバ１５には第二ＣＰＵ１１からディスクリート（信号）が入力される。
第二センサ１４ａは、例えば、航空機のフラップ／スラット舵面等の角度を計測する角度センサ等である。
第二センサ１４ａはセンサＩ／Ｆ１３にモニタ信号を出力し、モニタ信号が入力されたセンサＩ／Ｆ１３はＡＤコンバータ１２にアナログ信号を出力し、アナログ信号が入力されたＡＤコンバータ１２はデジタル値を第二ＣＰＵ１１に出力する。

第二スイッチ１６は、第一ＣＰＵ１及び第二ＣＰＵ１１と電気的に接続されており、第一ＣＰＵ１や第二ＣＰＵ１１によってＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。そして、第二スイッチ１６をＯＦＦにすることで、第二駆動機構１４ｂに制御信号が入力されなくなり、その結果、第二ＣＰＵ１１による第二駆動機構１４ｂの制御を停止させることができるようになっている。

第二制御部２０に備えられている第二ＣＰＵ１１が処理する機能をブロック化して説明すると、第二ＣＰＵ１１は、通信制御部１１ａと、制御演算処理部１１ｂと、モニタ処理部１１ｃとを有する。
通信制御部１１ａは、シリアルＩ／Ｆ１７を介して、第一ＣＰＵ１にＡＤコンバータ１２から入力されたデジタル値と、制御演算処理部１１ｂの演算処理結果（後述する）とを送信するとともに、シリアルＩ／Ｆ１７を介して、ＡＤコンバータ２の入力したデジタル値と、制御演算処理部１ｂの演算処理結果とを第一ＣＰＵ１から受信する制御を行う。

制御演算処理部１１ｂは、ＡＤコンバータ１２から入力されたデジタル値に基づいて、制御演算処理を行い、その演算処理結果に基づいて、ドライバ１５にディスクリートを出力する制御を行う。
モニタ処理部１１ｃは、ＡＤコンバータ２から入力されたデジタル値に基づいて、制御演算処理を行い、その演算処理結果と、制御演算処理部１ｂの演算処理結果（制御信号に関する情報）とに基づいて、第一スイッチ６に停止信号（スイッチＯＦＦ）を出力するか否かを判定する制御を行う。具体的には、制御演算処理部１ｂの演算処理結果が受信できなかったり、算出した制御演算処理の結果と、制御演算処理部１ｂの演算処理結果とが異なっている場合には、第一スイッチ６に停止信号を出力するともに第二スイッチ１６に停止信号を出力する。一方、算出した制御演算処理の結果と、制御演算処理部１ｂの演算処理結果とが同じであれば、停止信号を出力しない。

以上のように、制御システム３０によれば、駆動機構４ｂ、１４ｂを制御する各ＣＰＵ１、１１に対して、監視するためのモニタ部（ＣＰＵ）を設けないため、コストが抑えられる。

本発明は、例えば、航空機の高揚力システム、スタビライザシステムに利用することができる。

１： 第一ＣＰＵ
４ａ： 第一センサ
４ｂ： 第一駆動機構
１１： 第二ＣＰＵ
１４ａ： 第二センサ
１４ｂ： 第二駆動機構
１０： 第一制御部
２０： 第二制御部
３０： 制御システム

Claims (4)

1. モニタ信号を出力する第一センサと、
   モニタ信号を出力する第二センサと、
   制御信号が入力される第一駆動機構と、
   制御信号が入力される第二駆動機構と、
   前記第一センサからモニタ信号が入力されるとともに、前記第一駆動機構に制御信号を出力する第一ＣＰＵと、
   前記第二センサからモニタ信号が入力されるとともに、前記第二駆動機構に制御信号を出力する第二ＣＰＵとを備える制御システムであって、
   前記第一ＣＰＵによる第一駆動機構の制御を停止させる第一停止手段と、
   前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させる第二停止手段とを備え、
   前記第一ＣＰＵには、前記第二ＣＰＵから第二駆動機構に出力した制御信号に関する情報が入力されるとともに、前記第二センサからのモニタ信号が入力されることにより、前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常であるか否かを判定し、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第二停止手段に停止信号を出力し、
   前記第二ＣＰＵには、前記第一ＣＰＵから第一駆動機構に出力した制御信号に関する情報が入力されるとともに、前記第一センサからのモニタ信号が入力されることにより、前記第一ＣＰＵが正常であるか否かを判定し、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一停止手段に停止信号を出力することを特徴とする制御システム。
2. 前記第一ＣＰＵと第一駆動機構との間には、前記第一停止手段として第一スイッチが設けられ、かつ、前記第二ＣＰＵと第二駆動機構との間には、前記第二停止手段として第二スイッチが設けられ、
   前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第二スイッチをＯＦＦにすることで、前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させ、
   前記第二ＣＰＵは、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチをＯＦＦにすることで、前記第二ＣＰＵによる第二駆動機構の制御を停止させることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記第一ＣＰＵは、前記第二ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチと第二スイッチとをＯＦＦにし、
   前記第二ＣＰＵは、前記第一ＣＰＵが正常でないと判定した場合には、前記第一スイッチと第二スイッチとをＯＦＦにすることを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
4. 航空機の高揚力システム、又は、スタビライザシステムに用いられることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の制御システム。
   

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