JP2020160339A - Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator - Google Patents
Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020160339A JP2020160339A JP2019061426A JP2019061426A JP2020160339A JP 2020160339 A JP2020160339 A JP 2020160339A JP 2019061426 A JP2019061426 A JP 2019061426A JP 2019061426 A JP2019061426 A JP 2019061426A JP 2020160339 A JP2020160339 A JP 2020160339A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aircraft
- control
- control end
- reaction force
- attitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
本発明は、航空機の操縦装置、航空機操縦シミュレータの操縦装置、航空機の操縦装置の制御方法および航空機操縦シミュレータの操縦装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an aircraft control device, an aircraft control simulator control device, an aircraft control device control method, and an aircraft control simulator control device control method.
従来、航空機または航空機操縦シミュレータの操縦装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献1には、訓練者(操縦者)による操縦操作に基づく操舵力に対応する操舵反力を、電気モータを含む操舵反力発生機能部によって発生させる模擬操縦装置が開示されている。 Conventionally, techniques related to the control device of an aircraft or an aircraft control simulator are known. For example, Patent Document 1 discloses a simulated steering device that generates a steering reaction force corresponding to a steering force based on a steering operation by a trainee (operator) by a steering reaction force generating function unit including an electric motor. ..
ところで、実際の航空機の操縦装置では、一般的に、操縦者が握る操縦端への反力のオフセット値が設けられる。すなわち、航空機に作用する重力や操縦端のリンク系のバランス調整を考慮した上で、操縦端がニュートラルの状態で動かないように反力の固定オフセット値を常に付与しておく。しかしながら、航空機は、飛行中において水平状態を保つとは限らず、いわゆるピッチ方向、ロール方向またはヨー方向において姿勢を変化させる。そのため、航空機の姿勢によっては、操縦端に作用する外力が重力方向と一致しないことがある。したがって、単に操縦端に作用する重力方向の外力を打ち消すように反力の固定オフセット値を設定した場合、航空機の姿勢によっては、操縦端に作用する外力を打ち消せない可能性がある。その結果、実際の航空機の操縦装置では、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならず、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができない。 By the way, in an actual aircraft control device, an offset value of a reaction force to a control end held by the operator is generally provided. That is, in consideration of the gravity acting on the aircraft and the balance adjustment of the link system at the control end, a fixed offset value of the reaction force is always given so that the control end does not move in the neutral state. However, the aircraft does not always remain horizontal during flight and changes its attitude in the so-called pitch, roll, or yaw directions. Therefore, depending on the attitude of the aircraft, the external force acting on the control end may not match the direction of gravity. Therefore, if the fixed offset value of the reaction force is set so as to simply cancel the external force acting on the control end in the direction of gravity, the external force acting on the control end may not be canceled depending on the attitude of the aircraft. As a result, in an actual aircraft control device, the operation feeling of the operator is not constant depending on the attitude of the aircraft, and it is not possible to give the operator an appropriate operation feeling.
一方で、例えば上記特許文献1に記載されたような模擬操縦装置(シミュレータ)では、航空機の姿勢によって変化し得る操縦端に作用する外力を模擬することができない。つまり、実際の航空機の操縦装置において、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないという状況を模擬することができない。したがって、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができない。 On the other hand, for example, a simulated control device (simulator) as described in Patent Document 1 cannot simulate an external force acting on a control end that can change depending on the attitude of an aircraft. That is, in an actual aircraft control device, it is not possible to simulate a situation in which the driver's sense of control is not constant depending on the attitude of the aircraft. Therefore, it is not possible to give the operator an appropriate sense of operation.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、航空機の操縦装置および航空機操縦シミュレータの操縦装置において、操縦者に適切な操縦感覚を与えることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to give an appropriate maneuvering feeling to a pilot in an aircraft maneuvering device and a maneuvering device of an aircraft maneuvering simulator.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、航空機を操縦するための操縦端と、操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置と、前記反力発生装置を制御する反力制御部と、を備え、前記反力制御部は、前記航空機の姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力を打ち消す値を前記オフセット値として設定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention has a control end for maneuvering an aircraft, an offset value for canceling an external force acting on the control end other than the operation force, and an operation position of the control end. A reaction force generator that applies a value corresponding to the above to the control end as a reaction force and a reaction force control unit that controls the reaction force generator are provided, and the reaction force control unit is based on the attitude of the aircraft. It is characterized in that a value that cancels the external force calculated to act on the control end is set as the offset value.
この構成により、航空機の姿勢に基づいて操縦端に作用すると算出される外力を打ち消すように、オフセット値が設定されるため、航空機の姿勢が変化したとしても、操縦端に作用する外力を打ち消すことができる。つまり、航空機の姿勢が変化しても、操縦者の操縦感覚を一定とすることが可能となる。したがって、本発明によれば、航空機の操縦装置において、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。 With this configuration, the offset value is set so as to cancel the external force calculated to act on the control end based on the attitude of the aircraft, so even if the attitude of the aircraft changes, the external force acting on the control end can be canceled. Can be done. That is, even if the attitude of the aircraft changes, the maneuvering sensation of the operator can be kept constant. Therefore, according to the present invention, it is possible to give the operator an appropriate driving sensation in the control device of the aircraft.
また、前記反力制御部は、前記航空機の姿勢に加えて、前記航空機の姿勢変化率、前記航空機の速度および前記航空機の加速度の少なくとも一つに基づいて、前記オフセット値を設定することが好ましい。この構成により、オフセット値をより適切に設定することができる。 Further, it is preferable that the reaction force control unit sets the offset value based on at least one of the attitude change rate of the aircraft, the speed of the aircraft, and the acceleration of the aircraft, in addition to the attitude of the aircraft. .. With this configuration, the offset value can be set more appropriately.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、航空機操縦シミュレータの仮想空間上で航空機を操縦するための操縦端と、操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置と、前記反力発生装置を制御する反力制御部と、を備え、前記反力制御部は、前記操縦端に実際に作用する前記外力を打ち消す第1オフセット値と、前記仮想空間上での前記航空機の姿勢が水平方向でない場合に、前記姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力である第2オフセット値と、の合算値を前記オフセット値として設定する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention presents a control end for maneuvering an aircraft in the virtual space of an aircraft maneuvering simulator and an offset that cancels an external force acting on the control end other than the maneuvering force. The reaction force control unit includes a reaction force generator that applies a value and a value corresponding to the operation position of the control end to the control end as a reaction force, and a reaction force control unit that controls the reaction force generator. Is calculated to act on the control end based on the first offset value that cancels the external force that actually acts on the control end and the attitude of the aircraft in the virtual space when the attitude is not in the horizontal direction. The total value of the second offset value, which is the external force, is set as the offset value.
この構成により、重力方向の力といった操縦端に実際に作用する外力を第1オフセット値で打ち消すことで、仮想空間上での航空機の姿勢が水平状態であるときに、ニュートラル状態の操縦端が動かないようにすることができる。また、仮想空間上での航空機の姿勢に基づいて算出される操縦端に作用する外力である第2オフセット値により、航空機の実機において姿勢の変化に応じて操縦端に作用する外力がオフセット値に加わる。その結果、航空機の姿勢によって操縦端に作用する外力が重力方向と一致しない場合に、操縦端に作用する反力を模擬的に出力することが可能となる。つまり、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないという状況を模擬することが可能となる。したがって、本発明によれば、航空機操縦シミュレータの操縦装置において、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。 With this configuration, the external force that actually acts on the control end, such as the force in the direction of gravity, is canceled by the first offset value, so that the control end in the neutral state moves when the attitude of the aircraft in the virtual space is horizontal. Can be avoided. In addition, the second offset value, which is an external force acting on the control end calculated based on the attitude of the aircraft in the virtual space, makes the external force acting on the control end in the actual aircraft of the aircraft an offset value according to the change in attitude. Join. As a result, when the external force acting on the control end does not match the direction of gravity due to the attitude of the aircraft, it is possible to simulate the reaction force acting on the control end. That is, it is possible to simulate a situation in which the driver's feeling of maneuvering is not constant depending on the attitude of the aircraft. Therefore, according to the present invention, in the control device of the aircraft control simulator, it is possible to give the operator an appropriate control feeling.
また、前記反力制御部は、前記仮想空間上での前記航空機の姿勢に加えて、前記仮想空間上での前記航空機の姿勢変化率、前記航空機の速度および前記航空機の加速度の少なくとも一つに基づいて、前記第2オフセット値を設定することが好ましい。この構成により、第2オフセット値をより適切に算出することができる。 Further, in addition to the attitude of the aircraft in the virtual space, the reaction force control unit determines at least one of the attitude change rate of the aircraft in the virtual space, the speed of the aircraft, and the acceleration of the aircraft. Based on this, it is preferable to set the second offset value. With this configuration, the second offset value can be calculated more appropriately.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、航空機を操縦するための操縦端と、操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置とを備えた航空機の操縦装置の制御方法であって、前記航空機の姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力を打ち消す値を前記オフセット値として設定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention has a control end for maneuvering an aircraft, an offset value for canceling an external force acting on the control end other than the operation force, and an operation position of the control end. A method for controlling an aircraft control device including a reaction force generator that applies a value corresponding to the reaction force to the control end, and is calculated to act on the control end based on the attitude of the aircraft. It is characterized in that a value for canceling an external force is set as the offset value.
この構成により、航空機の姿勢に基づいて操縦端に作用すると算出される外力を打ち消すように、オフセット値が設定されるため、航空機の姿勢が変化したとしても、操縦端に作用する外力を常にオフセット値で打ち消すことができる。つまり、航空機の姿勢が変化しても、操縦者の操縦感覚を一定とすることが可能となる。したがって、本発明によれば、航空機の操縦装置において、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。 With this configuration, the offset value is set so as to cancel the external force calculated to act on the control end based on the attitude of the aircraft, so even if the attitude of the aircraft changes, the external force acting on the control end is always offset. It can be canceled by the value. That is, even if the attitude of the aircraft changes, the maneuvering sensation of the operator can be kept constant. Therefore, according to the present invention, it is possible to give the operator an appropriate driving sensation in the control device of the aircraft.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、航空機操縦シミュレータの仮想空間上で航空機を操縦するための操縦端と、操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置とを備えた航空機操縦シミュレータの操縦装置の制御方法であって、前記操縦端に実際に作用する前記外力を打ち消す第1オフセット値と、前記仮想空間上での前記航空機の姿勢が水平方向でない場合に、前記姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力である第2オフセット値と、の合算値を前記オフセット値として設定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention presents the control end for maneuvering an aircraft in the virtual space of the aircraft maneuvering simulator and the offset that cancels the external force acting on the control end other than the maneuvering force. It is a control method of a control device of an aircraft control simulator including a value and a reaction force generator that applies a value corresponding to the operation position of the control end to the control end as a reaction force, and actually acts on the control end. The first offset value that cancels the external force and the second offset value that is the external force calculated to act on the control end based on the attitude when the attitude of the aircraft in the virtual space is not in the horizontal direction. It is characterized in that the total value of and is set as the offset value.
この構成により、重力方向の力といった操縦端に実際に作用する外力を第1オフセット値で打ち消すことで、仮想空間上での航空機の姿勢が水平状態であるときに、ニュートラル状態の操縦端が動かないようにすることができる。また、仮想空間上での航空機の姿勢に基づいて算出される操縦端に作用する外力である第2オフセット値により、航空機の実機において姿勢の変化に応じて操縦端に作用する外力がオフセット値に加わる。その結果、航空機の姿勢によって操縦端に作用する外力が重力方向と一致しない場合に、操縦端に作用する反力を模擬的に出力することが可能となる。つまり、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないという状況を模擬することが可能となる。したがって、本発明によれば、航空機操縦シミュレータの操縦装置において、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。 With this configuration, the external force that actually acts on the control end, such as the force in the direction of gravity, is canceled by the first offset value, so that the control end in the neutral state moves when the attitude of the aircraft in the virtual space is horizontal. Can be avoided. In addition, the second offset value, which is an external force acting on the control end calculated based on the attitude of the aircraft in the virtual space, makes the external force acting on the control end in the actual aircraft of the aircraft an offset value according to the change in attitude. Join. As a result, when the external force acting on the control end does not match the direction of gravity due to the attitude of the aircraft, it is possible to simulate the reaction force acting on the control end. That is, it is possible to simulate a situation in which the driver's sense of control is not constant depending on the attitude of the aircraft. Therefore, according to the present invention, in the control device of the aircraft control simulator, it is possible to give the operator an appropriate control feeling.
以下に、本発明にかかる航空機の操縦装置、航空機操縦シミュレータの操縦装置、航空機の操縦装置の制御方法および航空機操縦シミュレータの操縦装置の制御方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an aircraft control device, an aircraft control simulator control device, an aircraft control device control method, and an aircraft control simulator control device control method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
実施形態にかかる航空機の操縦装置およびその制御方法について説明する。図1は、実施形態にかかる操縦装置を備えた航空機の要部を示す概略構成図であり、図2は、実施形態にかかる操縦装置を模式的に示す説明図である。航空機1は、図1に示すように、操縦装置100Aと、複数のセンサ5とを備えている。本実施形態において、複数のセンサ5は、航空機1のピッチ方向、ロール方向またはヨー方向の姿勢角を検出する姿勢角検出センサ51を含む。また、複数のセンサ5は、上記姿勢角の角速度、すなわち航空機の姿勢変化率を検出する姿勢角速度検出センサ52を含む。また、複数のセンサ5は、航空機1の速度を検出する速度検出センサ53を含む。また、複数のセンサ5は、航空機1の加速度を検出する加速度検出センサ54を含む。
The aircraft control device and the control method thereof according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of an aircraft including the control device according to the embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the control device according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the aircraft 1 includes a
操縦装置100Aは、操縦端10と、反力発生装置20と、反力制御部30Aとを備える。操縦端10は、操縦者が把持して移動させることにより、航空機1の図示しない各舵面を調整して航空機1を操縦するための操作部である。操縦端10は、反力発生装置20に複数のリンク機構15を介して接続されており、操縦者の操作に伴ってリンク機構15を介して移動させることができる。
The
反力発生装置20は、図示しない動力源としての電動モータと、電動モータで発生させた力を複数のリンク機構15を介して操縦端10へと出力するための図示しないアクチュエータを備えている。反力発生装置20には、反力制御部30Aで生成された反力制御信号が入力され、入力された反力制御信号に基づいて、図示しない電動モータおよびアクチュエータが駆動される。それにより、反力発生装置20は、反力制御部30Aで生成された反力制御信号に基づく反力を操縦端10へと出力する。また、反力発生装置20は、操縦端10へと出力した反力の値を反力制御部30Aへと出力する。また、反力発生装置20は、操縦者により操縦された操縦端10の位置情報を検出する図示しないセンサを備えており、センサで検出した操縦端10の位置情報を反力制御部30Aへと出力する。
The
反力制御部30Aは、反力発生装置20を制御する制御装置である。反力制御部30Aは、反力発生装置20を介して入力された操縦端10の位置情報を入力する。反力制御部30Aは、入力された操縦端10の位置情報を航空機1の各舵面を制御する図示しない制御部へと出力する。図示しない制御部は、入力された操縦端10の位置情報に基づいて、航空機1の各舵面を制御する。それにより、操縦者による操縦端10の操作に応じて航空機1を動作させることができる。
The reaction force control unit 30A is a control device that controls the
反力制御部30Aは、入力された操縦端10の位置情報に基づいて、反力発生装置20で発生させて操縦端10へと出力すべき反力の目標値を設定する。より詳細には、反力制御部30Aは、後述するオフセット値Fos(例えば図2参照)と、操縦端10の操作位置に応じた値との合算値を反力の目標値として設定する。操縦端10の操作位置に応じた値は、上述した操縦端10の位置情報に基づいて設定される。操縦端10の操作位置に応じた値は、例えば、操縦端10の移動方向とは反対方向の力として移動量(操縦者により操縦端10が操作された量)が大きいほど大きな値に設定される。ただし、操縦端10の操作位置に応じた値の設定手法は、これに限られない。例えば、操縦端10の目標位置と現在の位置との偏差に応じて、目標位置に向かう方向の力が設定されてもよい。反力制御部30Aは、設定した目標値となる反力が反力発生装置20から操縦端10へと付与されるように、反力発生装置20に出力する反力制御信号を生成する。そして、反力制御部30Aは、反力発生装置20から入力された操縦端10へと出力した反力の実値に基づいて、実値が目標値に近づくように反力制御信号を生成して反力発生装置20へと出力するフィードバック制御を実行する。それにより、オフセット値Fosと操縦端10の操作位置に応じた値とを合算した力が操縦端10に反力として付与される。
The reaction force control unit 30A sets a target value of the reaction force to be generated by the
また、反力制御部30Aは、航空機1に含まれる複数のセンサ5から、航空機1の動作に関する情報が入力される。より詳細には、反力制御部30Aは、姿勢角検出センサ51から、航空機1の姿勢角が入力される。反力制御部30Aは、姿勢角速度検出センサ52から、航空機1の姿勢角速度、すなわち航空機1の姿勢変化率が入力される。反力制御部30Aは、速度検出センサ53から航空機1の速度が入力される。反力制御部30Aは、加速度検出センサ54から航空機1の加速度が入力される。そして、反力制御部30Aは、入力した航空機1の姿勢、姿勢変化率、速度および加速度の値に基づいて、後述するオフセット値Fosの値を設定する。なお、反力制御部30Aは、姿勢角検出センサ51からの姿勢角に基づいて、姿勢角速度を算出してもよい。また、反力制御部30Aは、速度検出センサ53からの速度に基づいて、加速度を算出してもよい。
Further, the reaction force control unit 30A receives information regarding the operation of the aircraft 1 from a plurality of
次に、実施形態にかかる操縦装置100Aの制御方法として、操縦端10に付与される反力に含まれるオフセット値Fosを設定する手法について説明する。操縦端10には、航空機1に作用する重力やリンク機構15等のバランス調整を考慮した上で、ニュートラル状態で動かないようにオフセット値Fosが常に付与される。言い換えると、オフセット値Fosは、操縦者が操縦端10に加える操作力以外に、操縦端10に作用する外力F1(例えば図2参照)を常に打ち消すために設定される値である。
Next, as a control method of the
ここで、図3は、航空機の姿勢が水平状態である状態を示す説明図である。航空機1の姿勢が重力方向(図3の下方向)と直交する水平方向(図3の左右方向)に沿った状態である場合、航空機1には、図3に示すように重力Fgが作用する。図2に白抜き矢印で示すように、航空機1に重力Fgが作用している場合、操縦端10にも、重力Fgに基づく下方向の外力F1が作用することになる。したがって、一般的には、オフセット値Fosは、図2に示すように下方向の外力F1を打ち消す上方向の力となる。
Here, FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the attitude of the aircraft is in a horizontal state. When the attitude of the aircraft 1 is along the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 3) orthogonal to the gravity direction (downward in FIG. 3), the gravity Fg acts on the aircraft 1 as shown in FIG. .. As shown by the white arrows in FIG. 2, when the gravity Fg acts on the aircraft 1, the downward external force F1 based on the gravity Fg also acts on the
しかしながら、航空機1は、飛行中において水平を保つとは限らず、いわゆるピッチ方向、ロール方向またはヨー方向において、その姿勢を変化させる。図4は、航空機が水平方向に対し傾斜しながら旋回飛行している状態を示す説明図である。この場合、航空機1には、重力Fgに加えて遠心力Fcも作用する。そのため、航空機1に作用する全体の力は、図4に示すように、重力方向に対して傾斜した方向の力Faとなる。つまり、操縦端10に作用する外力も重力方向と一致した方向とはならない。
However, the aircraft 1 does not always remain horizontal during flight, and changes its attitude in the so-called pitch direction, roll direction, or yaw direction. FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the aircraft is turning while tilting with respect to the horizontal direction. In this case, the centrifugal force Fc acts on the aircraft 1 in addition to the gravity Fg. Therefore, as shown in FIG. 4, the total force acting on the aircraft 1 is the force Fa in the direction inclined with respect to the direction of gravity. That is, the external force acting on the
図5は、比較例として、航空機に作用する力が重力方向とは一致しない場合に、操縦端に作用する力の関係の一例を示す説明図である。ここでは、図5において白抜き矢印で示すように、仮に航空機1に重力方向と反対方向の力Faが作用する場合を考える。このとき、操縦端10には、同様に、重力方向とは反対方向の外力F2が作用することになる。仮に、オフセット値が重力Fgに基づく外力F1(図2参照)を打ち消す上方向の力で固定されているとする。ここでは、固定されたオフセット値を固定オフセット値Fosfと称する。このとき、操縦端10には、共に上方向の外力F1と固定オフセット値Fosfとが作用する。つまり、外力F2を固定オフセット値Fosfで打ち消すことができず、操縦端10には、ニュートラル状態において、全体として外力F2と固定オフセット値Fosfとの合算値として反力Frが作用する。したがって、航空機1の姿勢によって、操縦端10に作用する反力Frが変化してしまうため、操縦者の操縦感覚が一定とならず、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができない可能性がある。
As a comparative example, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the forces acting on the control end when the force acting on the aircraft does not match the direction of gravity. Here, as shown by the white arrows in FIG. 5, a case where a force Fa in a direction opposite to the direction of gravity acts on the aircraft 1 is considered. At this time, an external force F2 in the direction opposite to the direction of gravity also acts on the
そこで、実施形態において、反力制御部30Aは、オフセット値Fosの設定に際して、まず、航空機1の姿勢に基づいて、操縦端10に作用する外力F2を算出する。より詳細には、反力制御部30Aは、センサ5から入力された航空機1の姿勢、航空機1の姿勢変化率、航空機1の速度および航空機1の加速度の値に基づいて、操縦端10に作用する外力F2を算出する。そして、反力制御部30Aは、算出した外力F2を打ち消すオフセット値Fosを設定する。
Therefore, in the embodiment, when setting the offset value Fos, the reaction force control unit 30A first calculates the external force F2 acting on the
図6は、実施形態にかかる航空機の操縦装置において、航空機に作用する力が重力方向とは一致しない場合に、操縦端に作用する力の関係の一例を示す説明図である。図6に示す例では、図5に示した例と同様に、航空機1に重力方向とは反対方向の力Faが作用している場合を示す。したがって、操縦端10にも、同様に、重力方向とは反対方向の外力F2が作用する。実施形態にかかる操縦装置100Aでは、反力制御部30Aが航空機1の姿勢、航空機1の姿勢変化率、航空機1の速度および航空機1の加速度の値に基づいて算出された外力F2を打ち消すオフセット値Fosが設定される。そのため、図6に示すようにオフセット値Fosは、外力F2とは反対方向の力となる。その結果、航空機1の姿勢が水平方向に沿った状態でなかったとしても、操作力以外の操縦端10に作用する外力F2を打ち消すことができる。なお、航空機1の姿勢が水平方向に沿った状態であり、航空機1に重力方向の力Fgがかかっている場合(図2の状態)には、オフセット値Fosは、図2に示す外力F1を打ち消す方向の力として算出される。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the forces acting on the control end when the force acting on the aircraft does not match the direction of gravity in the control device of the aircraft according to the embodiment. In the example shown in FIG. 6, similarly to the example shown in FIG. 5, a case where a force Fa in a direction opposite to the direction of gravity is applied to the aircraft 1 is shown. Therefore, an external force F2 in the direction opposite to the direction of gravity also acts on the
以上説明したように、実施形態にかかる操縦装置100Aは、航空機1を操縦するための操縦端10と、操作力以外の操縦端10に作用する外力F2を打ち消すオフセット値Fosおよび操縦端10の操作位置に応じた値を反力として操縦端10に付与する反力発生装置20と、反力発生装置20を制御する反力制御部30Aと、を備え、反力制御部30Aは、航空機1の姿勢に基づいて操縦端10に作用すると算出される外力F2を打ち消す値をオフセット値Fosとして設定する。
As described above, the
この構成により、航空機1の姿勢に基づいて操縦端10に作用すると算出される外力F2を打ち消すように、オフセット値Fosが設定されるため、航空機1の姿勢が変化したとしても、操縦端10に作用する外力F2を打ち消すことができる。つまり、航空機1の姿勢が変化しても、操縦者の操縦感覚を一定とすることが可能となる。したがって、実施形態によれば、航空機1の操縦装置100Aにおいて、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。
With this configuration, the offset value Fos is set so as to cancel the external force F2 calculated to act on the
また、反力制御部30Aは、航空機1の姿勢角(航空機1の姿勢)に加えて、航空機1の姿勢角速度(姿勢変化率)、航空機1の速度および航空機1の加速度に基づいて、オフセット値Fosを設定する。この構成により、操縦端10に作用する外力F2をより精度良く算出し、オフセット値Fosをより適切に設定することができる。なお、反力制御部30Aは、少なくとも航空機1の姿勢角(航空機1の姿勢)に基づいてオフセット値Fosを設定すればよい。
Further, the reaction force control unit 30A has an offset value based on the attitude angle of the aircraft 1 (attitude of the aircraft 1), the attitude angular velocity of the aircraft 1 (attitude change rate), the speed of the aircraft 1, and the acceleration of the aircraft 1. Set Fos. With this configuration, the external force F2 acting on the
次に、実施形態にかかる航空機操縦シミュレータの操縦装置およびその制御方法について説明する。図7は、実施形態にかかる操縦装置を備えた航空機操縦シミュレータの概略構成図である。航空機操縦シミュレータ2(以下、単にシミュレータ2と称する)は、航空機の飛行、離陸または着陸といった種々の動作を仮想空間上で模擬的に実行する。シミュレータ2は、図1に示すように、実施形態にかかる操縦装置100Bと、機体運動計算部200とを備えている。 Next, the control device of the aircraft control simulator according to the embodiment and the control method thereof will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an aircraft maneuvering simulator including the maneuvering device according to the embodiment. The aircraft maneuvering simulator 2 (hereinafter, simply referred to as simulator 2) simulates various operations such as flight, takeoff, and landing of an aircraft in virtual space. As shown in FIG. 1, the simulator 2 includes a control device 100B according to an embodiment and an airframe motion calculation unit 200.
操縦装置100Bは、実施形態の操縦装置100Aが備える反力制御部30Aに代えて、反力制御部30Bを備える。操縦装置100Bの他の構成は、実施形態にかかる操縦装置100Aと同じであるため、説明を省略し、同一の符号を付す。なお、操縦装置100Bにおいて、操縦端10は、シミュレータ2を使用する訓練者である操縦者が把持して移動させることにより、仮想空間上の航空機を操縦するための操作部である。
The control device 100B includes a reaction force control unit 30B instead of the reaction force control unit 30A included in the
反力制御部30Bは、反力発生装置20を制御する制御装置である。反力制御部30Bは、反力発生装置20を介して入力された操縦端10の位置情報が入力される。また、反力制御部30Bは、入力された操縦端10の位置情報を後述する機体運動計算部200へと出力する。また、反力制御部30Bは、操縦端10の位置情報に基づいて、反力発生装置20で発生させて操縦端10へと出力すべき反力の目標値を設定する。より詳細には、反力制御部30Bは、後述するオフセット値Fos(例えば図7参照)と、操縦端10の操作位置に応じた値との合算値を反力の目標値として設定する。オフセット値Fosの設定を除き、反力の設定手法は、実施形態と同様であるため、説明を省略する。
The reaction force control unit 30B is a control device that controls the
また、反力制御部30Bは、機体運動計算部200から、シミュレータ2の仮想空間上の航空機の動作に関する情報が入力される。より詳細には、反力制御部30Bは、機体運動計算部200から、仮想空間上の航空機の姿勢角が入力される。反力制御部30Bは、機体運動計算部200から、仮想空間上の航空機の姿勢角速度、すなわち航空機の姿勢変化率が入力される。反力制御部30Bは、機体運動計算部200から、仮想空間上の航空機の速度が入力される。反力制御部30Bは、機体運動計算部200から、仮想空間上の航空機の加速度が入力される。そして、反力制御部30Bは、入力された航空機の姿勢、姿勢変化率、速度および加速度の値に基づいて、後述するオフセット値Fosの値を設定する。なお、反力制御部30Bは、機体運動計算部200からの姿勢角に基づいて姿勢角速度を算出してもよいし、機体運動計算部200からの速度に基づいて加速度を算出してもよい。 Further, the reaction force control unit 30B receives information regarding the operation of the aircraft in the virtual space of the simulator 2 from the airframe motion calculation unit 200. More specifically, the reaction force control unit 30B inputs the attitude angle of the aircraft in the virtual space from the airframe motion calculation unit 200. The reaction force control unit 30B inputs the attitude angular velocity of the aircraft in the virtual space, that is, the attitude change rate of the aircraft from the airframe motion calculation unit 200. The reaction force control unit 30B inputs the speed of the aircraft in the virtual space from the airframe motion calculation unit 200. The reaction force control unit 30B receives the acceleration of the aircraft in the virtual space from the airframe motion calculation unit 200. Then, the reaction force control unit 30B sets the value of the offset value Fos, which will be described later, based on the input attitude, attitude change rate, speed, and acceleration value of the aircraft. The reaction force control unit 30B may calculate the attitude angular velocity based on the attitude angle from the airframe motion calculation unit 200, or may calculate the acceleration based on the speed from the airframe motion calculation unit 200.
機体運動計算部200は、反力制御部30Bから入力された操縦端10の位置情報に基づいて、仮想空間上での航空機の動作を計算する。機体運動計算部200により計算された仮想空間上での動作は、例えばモニタやインジケータ等を含む図示しない表示部を介して操縦者に提示される。また、機体運動計算部200は、計算した航空機の仮想空間上での動作情報として、仮想空間上における航空機の姿勢角、航空機の姿勢角速度(姿勢変化率)、航空機の速度および航空機の加速度の値を、反力制御部30Bへと出力する。
The airframe motion calculation unit 200 calculates the operation of the aircraft in the virtual space based on the position information of the
次に、実施形態にかかる操縦装置100Bの制御方法として、操縦端10に付与される反力に含まれるオフセット値Fosの設定について説明する。実施形態にかかる操縦装置100Bにおいて、オフセット値Fosは、操縦者が操縦端10に加える操作力以外に操縦端10に作用する外力を常に打ち消すことに加えて、操縦端10を介して操縦者に与えられる操縦感覚を、より航空機の実機に即したものとすることを目的として設定される。
Next, as a control method of the control device 100B according to the embodiment, setting of an offset value Fos included in the reaction force applied to the
実施形態において、反力制御部30Bは、図8に示す第1オフセット値Fos1および第2オフセット値Fos2の合算値をオフセット値Fosとして設定する。図8は、実施形態にかかるシミュレータの操縦装置において、操縦端に作用する力の関係を示す説明図である。 In the embodiment, the reaction force control unit 30B sets the total value of the first offset value Fos1 and the second offset value Fos2 shown in FIG. 8 as the offset value Fos. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the forces acting on the control end in the control device of the simulator according to the embodiment.
第1オフセット値Fos1は、操縦装置100Bの操縦端10に実際に作用する操作力以外の外力F3を打ち消すための値である。すなわち、操縦端10には、実際に重力方向の外力F3が作用する。そのため、第1オフセット値Fos1は、リンク機構15等のバランス調整を考慮した上で、この重力方向の外力F3を打ち消すために上方向の力として設定される。
The first offset value Fos1 is a value for canceling an external force F3 other than the operating force actually acting on the control end 10 of the control device 100B. That is, an external force F3 in the direction of gravity actually acts on the
第2オフセット値Fos2は、仮想空間上での航空機の姿勢に基づいて操縦端10に作用すると算出される外力F2である。すなわち、仮に航空機1に重力方向と異なる方向の力Faが作用する場合、操縦端10にも、同様に重力方向と異なる方向の外力F2が作用する。第2オフセット値Fos2は、この外力F2を模擬した値である。より詳細には、反力制御部30Bは、機体運動計算部200から入力された航空機の姿勢、航空機の姿勢変化率、航空機の速度および航空機の加速度の値に基づいて、操縦端10に作用する外力F2(図8の破線参照)を算出する。そして、反力制御部30Bは、算出した外力F2を第2オフセット値Fos2として設定する。ただし、仮想空間上で航空機の姿勢が水平方向に沿っており、仮想空間上で航空機に重力方向の力Fgが作用している場合(図2の状態)、第2オフセット値Fos2は、値0とされる。
The second offset value Fos2 is an external force F2 calculated to act on the
これにより、図8に示す例では、反力発生装置20から操縦端10へと付与されるオフセット値Fosは、第1オフセット値Fos1および第2オフセット値Fos2の合算値として上方向の力となる。そして、操縦端10には、実際に重力方向の外力F3が作用しているため、第1オフセット値Fos1と外力F3とは打消し合う関係となる。その結果、操縦端10には、ニュートラル状態において、第2オフセット値Fos2が反力として作用する。したがって、操縦端10を操縦する操縦者は、ニュートラル状態において、外力F2(図8の破線参照)を模擬した第2オフセット値Fos2を反力として感じとることができる。つまり、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないことを感じ取ることができる。
As a result, in the example shown in FIG. 8, the offset value Fos given from the
これにより、図8に示す例では、反力発生装置20から操縦端10へと付与されるオフセット値Fosは、第1オフセット値Fos1および第2オフセット値Fos2の合算値として上方向の力となる。そして、操縦端10には、実際に重力方向の外力F3が作用しているため、第1オフセット値Fos1と外力F3とは打消し合う関係となる。その結果、操縦端10には、ニュートラル状態において、第2オフセット値Fos2が反力として作用する。したがって、操縦端10を操縦する操縦者は、航空機の姿勢が水平状態でない場合、ニュートラル状態において、外力F2(図8の破線参照)を模擬した第2オフセット値Fos2を反力として感じとることができる。つまり、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないことを感じ取ることができる。
As a result, in the example shown in FIG. 8, the offset value Fos given from the
また、仮想空間上での航空機の姿勢が水平状態である場合、第2オフセット値Fos2が値0に設定される。そのため、操縦端10には、実際に作用する重力方向の外力F3と、第1オフセット値Fos1とが作用し、双方の力が打ち消し合う。したがって、仮想空間上での航空機の姿勢が水平である場合、操縦端10は、操作力が付与されない限りニュートラル状態で動かない。言い換えると、操縦端10を把持する操縦者が感じる反力は、操作位置に応じて設定される値のみとなり、航空機の実機が水平状態である場合の反力を模擬的に感じ取ることができる。
Further, when the attitude of the aircraft in the virtual space is horizontal, the second offset value Fos2 is set to a value of 0. Therefore, the external force F3 in the direction of gravity that actually acts and the first offset value Fos1 act on the
以上説明したように、実施形態にかかる操縦装置100Bは、シミュレータ2の仮想空間上で航空機を操縦するための操縦端10と、操作力以外の操縦端10に作用する外力を打ち消すオフセット値Fosおよび操縦端10の操作位置に応じた値を反力として操縦端10に付与する反力発生装置20と、反力発生装置20を制御する反力制御部30Bと、を備え、反力制御部30Bは、操縦端10に実際に作用する外力F3を打ち消す第1オフセット値Fos1と、仮想空間上での航空機の姿勢に基づいて操縦端10に作用すると算出される外力F2である第2オフセット値Fos2と、の合算値をオフセット値Fosとして設定する。
As described above, the control device 100B according to the embodiment has a
この構成により、重力方向の力といった操縦端10に実際に作用する外力を第1オフセット値Fos1で打ち消すことで、仮想空間上での航空機の姿勢が水平状態であるときに、ニュートラル状態の操縦端10が動かないようにすることができる。また、仮想空間上での航空機の姿勢に基づいて算出される操縦端10に作用する外力である第2オフセット値Fos2により、航空機の実機において姿勢の変化に応じて操縦端10に作用すると算出される外力F2がオフセット値Fosに加わる。その結果、航空機の姿勢によって操縦端10に作用する外力F2が重力方向と一致しない場合に、操縦端10に作用する反力を模擬的に出力することが可能となる。つまり、航空機の姿勢によって操縦者の操縦感覚が一定とならないという状況を模擬することが可能となる。したがって、実施形態によれば、シミュレータ2の操縦装置100Bにおいて、操縦者に適切な操縦感覚を与えることができる。
With this configuration, the external force that actually acts on the
また、反力制御部30Bは、仮想空間上での航空機の姿勢に加えて、航空機の姿勢変化率、航空機の速度および航空機の加速度の少なくとも一つに基づいて、第2オフセット値Fos2を設定する。この構成により、第2オフセット値Fos2をより適切に算出することができる。なお、反力制御部30Bは、少なくとも航空機1の姿勢角(航空機1の姿勢)に基づいて第2オフセット値Fos2を設定すればよい。 Further, the reaction force control unit 30B sets the second offset value Fos2 based on at least one of the attitude change rate of the aircraft, the speed of the aircraft, and the acceleration of the aircraft, in addition to the attitude of the aircraft in the virtual space. .. With this configuration, the second offset value Fos2 can be calculated more appropriately. The reaction force control unit 30B may set the second offset value Fos2 at least based on the attitude angle of the aircraft 1 (the attitude of the aircraft 1).
1 航空機
2 航空機操縦シミュレータ(シミュレータ)
5 センサ
51 姿勢角検出センサ
52 姿勢角速度検出センサ
53 速度検出センサ
54 加速度検出センサ
10 操縦端
15 リンク機構
20 反力発生装置
30A,30B 反力制御部
100A,100B 操縦装置
200 機体運動計算部
F1,F2,F3 外力
Fos オフセット値
Fos1 第1オフセット値
Fos2 第2オフセット値
Fosf 固定オフセット値
Fr 反力
1 Aircraft 2 Aircraft pilot simulator (simulator)
5
Claims (6)
操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置と、
前記反力発生装置を制御する反力制御部と、
を備え、
前記反力制御部は、前記航空機の姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力を打ち消す値を前記オフセット値として設定することを特徴とする航空機の操縦装置。 The control end for operating the aircraft and
An offset value that cancels an external force acting on the control end other than the operation force and a reaction force generator that applies a value corresponding to the operation position of the control end to the control end as a reaction force.
A reaction force control unit that controls the reaction force generator and
With
The reaction force control unit is an aircraft control device, characterized in that a value for canceling the external force calculated to act on the control end based on the attitude of the aircraft is set as the offset value.
操作力以外の前記操縦端に作用する外力を打ち消すオフセット値および前記操縦端の操作位置に応じた値を反力として前記操縦端に付与する反力発生装置と、
前記反力発生装置を制御する反力制御部と、
を備え、
前記反力制御部は、
前記操縦端に実際に作用する前記外力を打ち消す第1オフセット値と、
前記仮想空間上での前記航空機の姿勢が水平方向でない場合に、前記姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力である第2オフセット値と、
の合算値を前記オフセット値として設定することを特徴とする航空機操縦シミュレータの操縦装置。 The control end for operating an aircraft in the virtual space of the aircraft control simulator,
An offset value that cancels an external force acting on the control end other than the operation force and a reaction force generator that applies a value corresponding to the operation position of the control end to the control end as a reaction force.
A reaction force control unit that controls the reaction force generator and
With
The reaction force control unit
A first offset value that cancels the external force that actually acts on the control end, and
When the attitude of the aircraft in the virtual space is not in the horizontal direction, the second offset value, which is the external force calculated to act on the control end based on the attitude, and
A control device for an aircraft control simulator, characterized in that the total value of is set as the offset value.
前記航空機の姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力を打ち消す値を前記オフセット値として設定することを特徴とする航空機の操縦装置の制御方法。 A reaction force generator that applies a control end for maneuvering an aircraft, an offset value that cancels an external force acting on the control end other than the control force, and a value corresponding to the operation position of the control end as a reaction force to the control end. It is a control method of the control device of the aircraft equipped with
A method for controlling an aircraft control device, which comprises setting a value for canceling the external force calculated to act on the control end based on the attitude of the aircraft as the offset value.
前記操縦端に実際に作用する前記外力を打ち消す第1オフセット値と、
前記仮想空間上での前記航空機の姿勢が水平方向でない場合に、前記姿勢に基づいて前記操縦端に作用すると算出される前記外力である第2オフセット値と、
の合算値を前記オフセット値として設定することを特徴とする航空機操縦シミュレータの操縦装置の制御方法。 The maneuvering ends using the control end for maneuvering the aircraft in the virtual space of the aircraft maneuvering simulator, the offset value for canceling the external force acting on the control end other than the operation force, and the value corresponding to the operation position of the control end as reaction forces It is a control method of the control device of the aircraft control simulator equipped with the reaction force generator applied to the end.
A first offset value that cancels the external force that actually acts on the control end, and
When the attitude of the aircraft in the virtual space is not in the horizontal direction, the second offset value, which is the external force calculated to act on the control end based on the attitude, and
A method for controlling a control device of an aircraft control simulator, which comprises setting a total value of the above as an offset value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019061426A JP2020160339A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019061426A JP2020160339A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020160339A true JP2020160339A (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=72643198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019061426A Pending JP2020160339A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020160339A (en) |
-
2019
- 2019-03-27 JP JP2019061426A patent/JP2020160339A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9090337B2 (en) | Apparatus and method for controlling a force-activated controller | |
US7440825B2 (en) | Constant vertical state maintaining cueing system | |
US4236325A (en) | Simulator control loading inertia compensator | |
US7474944B2 (en) | Control system and method with multiple linked inputs | |
US20120053762A1 (en) | Inceptor system and apparatus for generating a virtual real-time model | |
US8401716B2 (en) | Flight control systems | |
US11084571B2 (en) | Motion control system for foot-actuated flight controller | |
CN104176242A (en) | System And Method For Controlling An Aircraft | |
RU2737246C2 (en) | Complex aviation simulator and method of flight simulation | |
KR20180070491A (en) | A flight control method for rotorcraft, and a rotorcraft | |
JP5493103B2 (en) | Simple manual flight control system for unmanned flying vehicles | |
JP4234797B2 (en) | Method for setting a turning adjustment gain of an aircraft yaw damper during a turn and apparatus for determining a turning adjustment gain optimal for an aircraft making a turn | |
US20120056039A1 (en) | Control system for an aircraft | |
US10647415B2 (en) | Method and device for coupling piloting members | |
Mohellebi et al. | Adaptive haptic feedback steering wheel for driving simulators | |
JP2020160339A (en) | Control device for aircraft, control device for aircraft control simulator, control method for control device of aircraft, and control method for control device of aircraft control simulator | |
US20120053763A1 (en) | Inceptor system | |
CN109715493A (en) | Reduce the fitful wind load occurred on aircraft | |
Fellah et al. | Fuzzy-PID side-stick force control for flight simulation | |
EP3503075A1 (en) | Method, system and computer program product for compensation of simulator control loading mechanical effects | |
US11267566B2 (en) | Flying object control device, flying object, and program | |
Nonnenmacher et al. | Evaluation of an advanced slung load control system for piloted cargo operations | |
US20220309211A1 (en) | Jet aircraft maneuvering characteristic simulation system for single propeller aircraft and single propeller aircraft | |
Chudy et al. | Affordable light aircraft flight simulators | |
KR100915511B1 (en) | Moment transmission apparatus for helicopter simulation system |