JP2674685B2 - 双操舵飛しょう体の制御装置 - Google Patents

双操舵飛しょう体の制御装置

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JP2674685B2
JP2674685B2 JP6302747A JP30274794A JP2674685B2 JP 2674685 B2 JP2674685 B2 JP 2674685B2 JP 6302747 A JP6302747 A JP 6302747A JP 30274794 A JP30274794 A JP 30274794A JP 2674685 B2 JP2674685 B2 JP 2674685B2
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    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
    • F42B10/62Steering by movement of flight surfaces
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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、飛しょう体の故障時の
安全性を向上させる双操舵飛しょう体の制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の双操舵飛しょう体の制御装置は、
図5に示すように構成されている。同図において、1は
ピッチ/ヨー制御系で、このピッチ/ヨー制御系1に
は、ピッチ/ヨー機体角速度信号q(r)入力されると
共に、ピッチ/ヨー加速度指令信号ncz(ncy)と
ピッチ/ヨー機体加速度信号nz(ny)との偏差信号
が供給される。上記ピッチ/ヨー制御系1は、後翼操舵
モード及び双操舵モードを持っており、相互の切替えが
可能となっているが、機体の安定化については後翼操舵
モードで行なわれる。また、2は後翼操舵の制御を行な
うロール制御系で、ロール角速度信号pが入力されると
共に、姿勢角指令信号φcとロール姿勢角信号φとの偏
差信号が供給される。
【0003】そして、上記ピッチ/ヨー制御系1は、入
力信号に基づいて後翼及び前翼に対するピッチ/ヨー舵
角指令信号δczR ,δcyR ,δczF ,δcyF を求め、舵
角合成演算部3へ出力する。また、ロール制御系2は、
入力信号に基づいて後翼に対するロール舵角指令信号δ
cxR を求め、舵角合成演算部3へ出力する。
【0004】舵角合成演算部3は、ピッチ/ヨー制御系
1からのピッチ/ヨー舵角指令信号δczR ,δcyR ,δ
czF ,δcyF 及びロール制御系2からのロール舵角指令
信号δcxR を合成演算し、後翼に対する舵角指令信号δ
R1〜δR4及び前翼に対する舵角指令信号δF1〜δF4を操
舵装置へ出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の飛しょう体の構
成では、上記のように後翼操舵を主体とするピッチ/ヨ
ー制御系1及びロール制御系2により飛しょう制御を行
なっているので、制御系に故障が発生すると、正常な飛
しょうが不可能になる確率が非常に高い。このように制
御系に故障が発生して正常な飛しょうが不可能になった
場合、飛しょう体がどこえ飛しょうするか分からず、非
常に危険な状態となるので、従来では自爆機能を動作さ
せて飛しょう体を強制的に自爆させている。
【0006】しかし、飛しょう体を強制的に自爆させた
場合、安全性に関して次のような問題を生じる。 (1) 自爆機能が正常に機能しなかった場合、飛しょ
う体がどこへ飛しょうするのか分からない。 (2) 自爆機能が正常に機能した場合でも、飛しょう
体の破片が周囲へ飛散してしまう。 本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、飛しょう体
の故障時における安全性を向上し得る双操舵飛しょう体
の制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、飛しょう体の
運動パラメータ信号に基づいて舵角指令信号を計算し操
舵装置を制御する双操舵飛しょう体の制御装置におい
て、前記飛しょう体の前翼操舵を主体とする第1の制御
系と、前記飛しょう体の後翼操舵を主体とする第2の制
御系と、前記第1の制御系及び第2の制御系の故障を検
出する故障検出手段と、この故障検出手段により前記第
1の制御系又は第2の制御系の故障を検出したとき故障
した制御系の機能を他の正常な制御系に切替える切替え
手段とを具備したことを特徴とする。尚、本発明でい
う、制御系とは、機体運動に関する運動パラメータ信号
に基づき、ピッチ・ヨー・ロールの各舵角指令信号を求
める制御装置を意味する。
【0008】
【作用】各制御系に設けられた故障検出手段が、前翼又
は後翼の制御を行なう制御系に故障が発生したことを検
出すると、故障した制御系の機能を正常な制御系に切替
える。即ち、後翼操舵を主体とする制御系に故障を検出
した場合は、正常に機能している前翼操舵を主体とする
制御系に自動的に切替える。また、前翼操舵を主体とす
る制御系に故障を検出した場合は、正常に機能している
後翼操舵を主体とする制御系に自動的に切替えて制御性
能の回復を図る。
【0009】上記のように前翼操舵あるいは後翼操舵を
主体とする制御系に故障が発生した場合、その制御系を
再構成して安全な飛しょう制御を行なうことができる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る双操舵飛しょ
う体の制御装置の構成を示すブロック図である。図1に
示すように、ピッチ/ヨー機体加速度信号nz(ny)
とピッチ/ヨー加速度指令信号ncz(ncy)のと偏
差信号及びピッチ/ヨー機体角速度信号q(r)は制御
切替スイッチ11,13に供給され、ロール機体姿勢角
信号φとロール姿勢角指令信号φcとの偏差信号及びロ
ール機体角速度信号pは制御切替スイッチ12,14に
供給される。制御切替スイッチ11には後翼操舵モード
及び双操舵(前後翼操舵)モードを持つピッチ/ヨー制
御系15、制御切替スイッチ12には後翼操舵を行なう
ロール制御系16、制御切替スイッチ13には前翼操舵
モード及び双操舵モードを持つピッチ/ヨー制御系1
7、制御切替スイッチ14には前翼操舵を行なうロール
制御系18が接続される。
【0011】上記制御切替スイッチ11〜14は、切替
え信号Kcによってオン・オフ制御されるもので、制御
切替スイッチ11,12は「Kc」の値で直接制御さ
れ、制御切替スイッチ13,14は「1−Kc」の値で
制御されるようになっている。即ち、切替え信号Kcと
して“1”が与えられた場合、制御切替スイッチ11,
12がオンし、「1−Kc」が“0”となることによ
り、制御切替スイッチ13,14はオフする。また、切
替え信号Kcとして“0”が与えられた場合、制御切替
スイッチ11,12がオフし、「1−Kc」が“1”と
なることにより、制御切替スイッチ13,14はオンす
る。切替え信号Kcの初期値は、制御モードに応じて
“1”または“0”に設定されているが、その後、制御
系の故障状態に応じて可変設定される。従って、切替え
信号Kcの値によって制御切替スイッチ11,12ある
いは制御切替スイッチ13,14がオンし、それに応じ
て後翼操舵を主体とするピッチ/ヨー制御系15,ロー
ル制御系16、あるいは前翼操舵を主体とするピッチ/
ヨー制御系17、ロール制御系18が動作する。
【0012】上記ピッチ/ヨー制御系15は、制御切替
スイッチ11を介して与えられる信号に基づいて後翼操
舵又は双操舵を行なうためのピッチ/ヨー舵角指令信号
δczR ,δczF ,δcyR ,δcyF を舵角合成演算部19
へ出力し、ロール制御系16は制御切替スイッチ12を
介して与えられる信号に基づいて後翼に対するロール舵
角指令信号δcxR を舵角合成演算部19へ出力する。ま
た、ピッチ/ヨー制御系17は、制御切替スイッチ13
を介して与えられる信号に基づいて前翼操舵又は双操舵
を行なうためのピッチ/ヨー舵角指令信号δczR ,δcz
F ,δcyR ,δcyF を舵角合成演算部19へ出力し、ロ
ール制御系18は制御切替スイッチ14を介して与えら
れる信号に基づいて前翼に対するロール舵角指令信号δ
cxF を舵角合成演算部19へ出力する。
【0013】舵角合成演算部19は、ピッチ/ヨー制御
系15又は17からのピッチ/ヨー舵角指令信号δczR
,δczF ,δcyR ,δcyF 、ロール制御系16からの
ロール舵角指令信号δcxR 又はロール制御系18からの
ロール舵角指令信号δcxF に基づいて舵角合成演算を行
ない、舵角指令信号δCR1 〜δCR4 ,δCF1 〜δCF4 を
後翼及び前翼の操舵装置へ出力する。
【0014】上記図1における各信号の詳細を下記の表
にまとめて示す。
【0015】
【表1】 次に操舵装置の故障検出部について図2を参照して説明
する。
【0016】操舵装置の故障検出部としては、図2に示
すように後翼#1〜#4の操舵装置に対する故障検出部
20R1〜20R4、及び前翼#1〜#4の操舵装置に
対する故障検出部20F1〜20F4が設けられてい
る。
【0017】後翼#1の操舵装置に対する故障検出部2
0R1は、後翼#1の操舵装置21に対して図1の制御
系から与えられる舵角指令信号δCR1 と操舵装置21の
実際の操舵角を示す舵角信号δR1との偏差を求め、その
偏差信号eδ1 を故障判定部22で判定している。この
故障判定部22は、偏差信号eδ1 と判定基準値εとを
比較し、「eδ1 <ε」であれば正常であると判定して
後翼#1故障判定フラグFLAGR1=1を出力し、
「eδ1 ≧ε」であれば故障であると判定して後翼#1
故障判定フラグFLAGR1=0を出力する。即ち、故
障判定部22は、偏差信号eδ1 が判定基準値ε以上と
なったときに故障と判断している。
【0018】また、後翼#2〜#4の操舵装置に対する
故障検出部20R2〜20R4も、上記故障検出部20
R1と同様に構成されており、後翼の故障判定フラグF
LAGR2〜FLAGR4を出力する。更に、前翼#1
〜#4の操舵装置に対する故障検出部20F1〜20F
4においても、上記故障検出部20R1と同様に構成さ
れており、前翼#1〜#4の故障判定フラグFLAGF
1〜FLAGF4を出力する。
【0019】そして、後翼#1〜#4の操舵装置故障検
出部20R1〜20R4から出力される故障判定フラグ
FLAGR1〜FLAGR4は、AND回路23に入力
され、このAND回路23の出力が後翼故障判定フラグ
FLAGRとしてスイッチ制御部(図示せず)へ送られ
る。同様に前翼#1〜#4の操舵装置故障検出部20F
1〜20F4から出力される故障判定フラグFLAGF
1〜FLAGF4は、AND回路24に入力され、この
AND回路24の出力が前翼故障判定フラグFLAGF
としてスイッチ制御部へ送られる。このスイッチ制御部
は、後翼故障時(後翼故障判定フラグFLAGR=0)
の場合にスイッチ切替え信号Kcの値を“0”、前翼故
障(前翼故障判定フラグFLAGF=0)の場合にスイ
ッチ切替え信号Kcの値を“1”として図1の制御切替
スイッチ11〜14をオン・オフ制御する。
【0020】上記図1及び図2に示した制御系は、図4
に示すように飛しょう体31のオートパイロットにソフ
トウェアとして組み込まれる。飛しょう体31は、#1
〜#4の前翼32、これらの前翼32を操舵する前翼操
舵装置33、#1〜#4の後翼34、これらの後翼34
を操舵する後翼操舵装置35を備え、上記前翼操舵装置
33、後翼操舵装置35を制御するための慣性装置36
及びオートパイロット37が搭載される。このオートパ
イロット37に前記制御系が組み込まれる。
【0021】上記慣性装置36からは、ピッチ/ヨー加
速度、ピッチ/ヨー角速度,ロール姿勢角、ロール角速
度等の信号38がオートパイロット37に入力される。
オートパイロット37は、これらの信号38に基づいて
舵角指令信号39を出力し、前翼操舵装置33及び後翼
操舵装置34を制御する。
【0022】次に上記実施例の全体の動作を説明する。
飛しょう体の制御モードの初期化には2通りあり、安定
化制御のために後翼操舵とする場合と、前翼操舵とする
場合がある。初期化を後翼操舵とする場合には、図3の
制御方式における上段AのKc値を用い、前翼操舵とす
る場合には下段BのKcの値を用いる。図3は、故障判
定フラグFLAGF,FLAGRの値に対応するKc値
及び飛しょう体の制御方式の関係を示したものである。
【0023】初期化を後翼操舵とする場合、図3の上段
Aに示すように正常時(FLAGF=1,FLAGR=
1)における切替え信号Kcの値は“1”に設定され
る。切替え信号Kcとして“1”が与えられると、図1
における制御切替スイッチ11,12がオン、制御切替
スイッチ13,14がオフとなる。従って、この場合に
は、後翼操舵を主体とするピッチ/ヨー制御系15及び
ロール制御系16が動作状態、前翼操舵を主体とするピ
ッチ/ヨー制御系17及びロール制御系18が非動作状
態となる。
【0024】上記ピッチ/ヨー制御系15は、制御切替
スイッチ11を介して与えられる信号に基づいて後翼操
舵又は双操舵を行なうためのピッチ/ヨー舵角指令信号
δczR ,δczF ,δcyR ,δcyF を舵角合成演算部19
へ出力し、ロール制御系16は制御切替スイッチ12を
介して与えられる信号に基づいて後翼に対するロール舵
角指令信号δcxR を舵角合成演算部19へ出力する。こ
の舵角合成演算部19は、ピッチ/ヨー制御系15から
のピッチ/ヨー舵角指令信号δczR ,δczF ,δcyR ,
δcyF 、ロール制御系16からのロール舵角指令信号δ
cxR に基づいて舵角合成演算を行ない、舵角指令信号δ
CR1 〜δCR4 ,δCF1 〜δCF4 を図4に示す前翼操舵装
置33及び後翼操舵装置35へ出力する。この結果、図
3の制御方式に示すようにピッチ/ヨーダンパ制御は後
翼操舵、ピッチ/ヨー加速度制御は後翼操舵又は双操
舵、ロール制御は後翼操舵となり、後翼操舵を主体とす
る飛しょう制御が行なわれる。この場合、機体の安定化
はダンパ制御により行なっている。
【0025】この状態で、後翼用操舵装置が故障し、図
2の故障検出手段から出力される後翼故障判定フラグF
LAGRが“0”となった場合(前翼故障判定フラグF
LAGFは“1”)、スイッチ制御部は図3に示すよう
に切替え信号Kcの値を“0”とする。この結果、図1
における制御切替スイッチ11,12がオフ、制御切替
スイッチ13,14がオンとなる。従って、この場合に
は、後翼操舵を主体とするピッチ/ヨー制御系15及び
ロール制御系16が非動作状態、前翼操舵を主体とする
ピッチ/ヨー制御系17及びロール制御系18が動作状
態となり、図3に示すようにピッチ/ヨーダンパ制御及
びロール制御が後翼操舵から前翼操舵に切替えられ、前
翼操舵を主体とする飛しょう制御が行なわれる。
【0026】また、前翼用操舵装置が故障した場合(F
LAGF=0、FLAGR=1)は、切替え信号Kcの
値が“1”となり、この結果、図1における制御切替ス
イッチ11,12がオン、制御切替スイッチ13,14
がオフとなる。従って、この場合には、後翼操舵を主体
とするピッチ/ヨー制御系15及びロール制御系16が
動作状態、前翼操舵を主体とするピッチ/ヨー制御系1
7及びロール制御系18が非動作状態となり、図3に示
すように後翼操舵を主体とする飛しょう制御が行なわれ
る。
【0027】初期化を前翼操舵とする場合、図3の上段
Bに示すように正常時(FLAGF=1,FLAGR=
1)における切替え信号Kcの値は“0”に設定され
る。切替え信号Kcが0”の場合、図1における制御切
替スイッチ11,12がオフ、制御切替スイッチ13,
14がオンとなり、ッチ/ヨー制御系17及びロール制
御系18が動作状態となって前翼操舵を主体とする飛し
ょう制御が行なわれる。この状態で後翼用操舵装置ある
いは前翼用操舵装置が故障すると、前記初期化を後翼操
舵とする場合と同様にして操舵の切替えが行なわれる。
【0028】機体の安定化は、ダンパ制御により行なわ
れるので、ダンパ制御を司る操舵装置が後翼(前翼)の
場合で、後翼(前翼)用操舵装置が故障した場合には、
上記したようにダンパ制御を前翼(後翼)に切替えるこ
とにより安定な飛しょうを実現することができる。ま
た、加速度制御を司る操舵装置が故障しても機体が安定
化されていれば、正常な操舵装置を用いて制御が可能で
ある。例えば前翼で加速度制御を実施中に前翼用操舵装
置の一つが故障しても残りの正常な前翼を用いて制御を
行なうことが可能である。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、飛
しょう体の前後翼それぞれに独立の制御系を持つことに
より、操舵装置等の故障においても制御系を切替えて再
構成でき、故障発生時の安全性を著しく向上することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る双操舵飛しょう体の制
御系を示すブロック図。
【図2】同実施例における操舵装置の故障検出手段の構
成を示す図。
【図3】同実施例における制御方式の切替え動作を説明
するための図。
【図4】同実施例におけるオートパイロットを搭載した
飛しょう体の構成図。
【図5】従来の双操舵飛しょう体の制御系を示すブロッ
ク図。
【符号の説明】
11〜14…制御切替スイッチ 15…ピッチ/ヨー制御系(後翼操舵または双操舵) 16…ロール制御系(後翼操舵) 17…ピッチ/ヨー制御系(前翼操舵または双操舵) 18…ロール制御系(前翼操舵) 19…舵角合成演算部 20R1〜20R4…後翼#1〜#4の故障検出部 20F1〜20F4…前翼#1〜#4の故障検出部 21…操舵装置 22…故障判定部 31…飛しょう体 32…前翼 33…前翼操舵装置 34…後翼 35…後翼操舵装置 36…慣性装置 37…オートパイロット

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛しょう体の運動パラメータ信号に基づ
    いて舵角指令信号を計算し操舵装置を制御する双操舵方
    式飛しょう体の制御装置において、 前記飛しょう体の前翼操舵を主体とする第1の制御系
    と、 前記飛しょう体の後翼操舵を主体とする第2の制御系
    と、 前記第1の制御系及び第2の制御系の故障を検出する故
    障検出手段と、 この故障検出手段により前記第1の制御系又は第2の制
    御系の故障を検出したとき故障した制御系の機能を他の
    正常な制御系に切替える切替手段とを具備したことを特
    徴とする双操舵飛しょう体の制御装置。
JP6302747A 1994-11-14 1994-11-14 双操舵飛しょう体の制御装置 Expired - Lifetime JP2674685B2 (ja)

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