JP3022979B2 - Unmanned helicopter control system - Google Patents

Unmanned helicopter control system

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JP3022979B2
JP3022979B2 JP2153126A JP15312690A JP3022979B2 JP 3022979 B2 JP3022979 B2 JP 3022979B2 JP 2153126 A JP2153126 A JP 2153126A JP 15312690 A JP15312690 A JP 15312690A JP 3022979 B2 JP3022979 B2 JP 3022979B2
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彰 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無人ヘリコプタの操縦装置に関し、特に手動
制御に自動制御を組み合わせる場合に、飛行姿勢を安定
化できるとともに敏速な方向転換動作等ができるように
したパイロット指令信号の混合方法の改善に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an unmanned helicopter, and in particular, in a case where automatic control is combined with manual control, a flight attitude can be stabilized and a quick turning operation can be performed. The present invention relates to an improvement in a method of mixing pilot command signals.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

遠隔操縦式無人ヘリコプタにおいては、操縦者からの
パイロット指令信号によってヘリコプタの高度,方位等
を遠隔操作によって制御するわけであるが、操縦を容易
化するために、各種のセンサを搭載し、該センサ出力が
所定の目標値になるように自動制御する方法を付加する
場合がある。これはセンサからの検出値と予め設定され
た目標値との偏差を零にするための自動制御信号を求
め、これによりヘリコプタの各種サーボモータを制御す
るように構成されている。
In a remote-controlled unmanned helicopter, the altitude, azimuth, etc. of the helicopter are remotely controlled by a pilot command signal from a pilot. In order to facilitate the control, various sensors are mounted. In some cases, a method of automatically controlling the output to be a predetermined target value is added. This is configured to obtain an automatic control signal for reducing a deviation between a detection value from a sensor and a preset target value to zero, thereby controlling various servomotors of the helicopter.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来の自動制御装置は、飛行姿勢を自動的に安定
させるから操縦が容易となる。しかし飛行姿勢の安定化
のみを考慮する場合は好ましいものの、自動制御信号に
よってパイロット指令信号が抑制されてしまい、例えば
農薬散布時等に必要となる敏速な方向転換を行うのは困
難である。
The above-described conventional automatic control device automatically stabilizes the flight attitude, thereby facilitating maneuvering. However, although it is preferable to consider only the flight attitude stabilization, the pilot command signal is suppressed by the automatic control signal, and it is difficult to quickly change the direction required when, for example, spraying pesticides.

本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされ
たもので、操縦を容易化しながら敏速な動作も可能なヘ
リコプタの操縦装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a helicopter control device capable of performing quick control while facilitating control.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、ヘリコプタに搭載され、該ヘリコプタの姿
勢,高度等を予め設定された目標高度制御信号を含む自
動制御信号に基づいて制御する自動制御系と、地上の操
縦者のスティック操作によるパイロット指令信号に基づ
いて制御する手動制御系とを備え、該手動制御系による
手動単独制御又は上記両制御系による合成制御を行うよ
うにした遠隔操縦式無人ヘリコプタの操縦装置におい
て、上記合成制御においては、手動単独制御から合成制
御への移行時点での高度を目標高度制御信号とするとと
もに、パイロット指令信号のパイロット側ゲインを目標
高度制御信号の目標側ゲインより大きく設定し、さらに
上記パイロット指令信号の変化量が一定値以上のときは
上記目標高度制御信号に検出高度信号を加算し上記目標
側ゲイン倍した信号にリミッタをかけ、手動単独制御に
おいては、上記スティックが合成制御移行時点でのステ
ィック位置から所定値以上操作されたとき警報を発する
ことを特徴としている。
The present invention relates to an automatic control system mounted on a helicopter for controlling the attitude, altitude, etc. of the helicopter based on an automatic control signal including a preset target altitude control signal, and a pilot command by a stick operation of a ground driver. A manual control system that controls based on signals, in a steering device of a remote-controlled unmanned helicopter that performs manual independent control by the manual control system or combined control by both control systems, in the combined control, The altitude at the time of the transition from the manual control to the synthetic control is used as the target altitude control signal, the pilot gain of the pilot command signal is set to be larger than the target gain of the target altitude control signal, and the pilot command signal is changed. If the amount is equal to or more than a certain value, the detected altitude signal is added to the target altitude control signal, and the signal is multiplied by the target gain. Over limiter, in the manual alone control, it is characterized by issuing an alarm when the stick is manipulated more than a predetermined value from the stick position at the time the synthesis control transfer.

ここで上記自動制御信号は、高度,方位等を一定値に
保持するように設定され、パイロット指令信号は過渡的
な方向転換,緊急回避等を受け待つように設定される。
そして合成制御時におけるパイロット指令信号を強くす
る方法としては、該パイロット指令信号のゲインを上げ
るか、自動制御信号のゲインを下げるかの方法が採用で
きる。また上記状態への移行は、合成制御の開始時点
で、あるいは合成制御に移行しかつパイロット指令信号
が所定値以上になった時点で行う。
Here, the automatic control signal is set so as to keep altitude, azimuth, and the like at constant values, and the pilot command signal is set so as to wait for a transient direction change, emergency avoidance, and the like.
Then, as a method of increasing the pilot command signal during the synthesis control, a method of increasing the gain of the pilot command signal or decreasing the gain of the automatic control signal can be adopted. The transition to the above state is performed at the start of the combining control or at the time of shifting to the combining control and when the pilot command signal becomes equal to or more than a predetermined value.

〔作用〕[Action]

本発明におけるヘリコプタの操縦装置によれば、例え
ば合成樹脂時において、パイロット指令信号が入力され
ないか、あるいは小さい場合は、自動制御信号がサーボ
モータにそのまま供給され、高度,方位等を一定値に保
持するように制御される。従って通常の制御は自動的に
行われ、操縦が容易である。
According to the helicopter control device of the present invention, for example, when the pilot command signal is not input or is small when using synthetic resin, the automatic control signal is supplied to the servomotor as it is, and the altitude, azimuth, etc. are maintained at constant values. Is controlled. Therefore, normal control is automatically performed, and steering is easy.

一方、合成制御時においてパイロット指令信号が供給
され、あるいは所定値以上の時は、パイロット指令信号
が自動制御信号に応答遅れが出る程度に増幅された後サ
ーボモータに供給されるので、パイロット指令信号が自
動制御信号によって打ち消されることはなく、例えば高
度,方位等が操縦者の意志に対応して敏速に変化し、操
縦応答性が向上する。
On the other hand, when the pilot command signal is supplied during the synthesis control, or when the pilot command signal is equal to or more than a predetermined value, the pilot command signal is amplified to such an extent that a response delay occurs in the automatic control signal and then supplied to the servomotor. Is not canceled out by the automatic control signal, and, for example, the altitude, the azimuth, etc. change promptly according to the intention of the driver, and the steering response is improved.

また手動単独制御においては、地上の操縦者により上
記スティックが合成制御移行時点でのスティック位置か
ら所定値以上操作されたとき警報を発するようにしたの
で、手動単独制御移行時においては、まず警報が発生さ
れない位置までスティックを操作し、しかる後に手動単
独制御に移行することにより、高度等の変動を防止でき
る。
Also, in the manual single control, an alarm is issued when the above-mentioned stick is operated by a ground operator by a predetermined value or more from the stick position at the time of the transition to the synthetic control. By operating the stick to a position where no sticking occurs and then shifting to manual single control, fluctuations in altitude and the like can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第7図は本発明の一実施例によるヘリコ
プタの操縦装置を説明するための図であり、第1図はそ
のブロック構成図、第2図はフローチャート図、第3
図,第4図は該装置を備えたヘリコプタの側面図,平面
図、第5図〜第9図は要部を示す図である。
1 to 7 are views for explaining a helicopter control apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of the apparatus, FIG. 2 is a flowchart, FIG.
FIG. 4 is a side view and a plan view of a helicopter provided with the device, and FIGS. 5 to 9 are views showing main parts.

図において、21はヘリコプタであり、これの機体22は
大径の前胴部22a,後胴部22bからなり、前胴部22aに該ヘ
リコプタ21を支持する脚部23が設けられている。なお24
はメインロータ、25はテールロータ、26は農薬散布装
置、7dは方位センサ、27は対地距離センサである。この
対地距離センサ27にはレンズへの農薬の付着を防ぎ清掃
を容易にするため脱着可能なレンズフィルタ27aが付け
られている。
In the figure, reference numeral 21 denotes a helicopter, and a body 22 of the helicopter includes a large-diameter front body portion 22a and a rear body portion 22b, and a leg portion 23 for supporting the helicopter 21 is provided on the front body portion 22a. 24
Is a main rotor, 25 is a tail rotor, 26 is a pesticide spraying device, 7d is a direction sensor, and 27 is a ground distance sensor. The ground distance sensor 27 is provided with a detachable lens filter 27a to prevent pesticides from adhering to the lens and facilitate cleaning.

このレンズフィルタ27aはポリカーボネート製で、こ
れの投光器27b,受光器27cの間にあたる位置には光学的
遮断材27dが設けられている。この遮断材27dは、フィル
タ27aの表面が農薬等で汚れた場合でも、投光器27bから
発射された光がフィルター厚み内を通って受光器27c側
へ侵入し、誤動作することを防止するためのものであ
る。
The lens filter 27a is made of polycarbonate, and an optical blocking member 27d is provided at a position between the light projector 27b and the light receiver 27c. This blocking member 27d is provided to prevent light emitted from the light emitter 27b from entering the light receiver 27c through the thickness of the filter and malfunctioning even when the surface of the filter 27a is contaminated with pesticides or the like. It is.

また、上記対地距離センサ27は、これを収容するケー
ス28の上面の左,右2個所の部分が、ゴムジョイント29
を介してブラケット30に吊設されている。ここでこのゴ
ムジョイント29はセンサ27への振動を遮断するととも
に、機体22が傾いた場合でも該センサ27を自重によって
垂直状態に保持するためのものである。
The ground distance sensor 27 has a rubber joint 29 at the left and right portions of the upper surface of a case 28 that accommodates the sensor.
And is suspended from the bracket 30 through the bracket. Here, the rubber joint 29 is for isolating vibration to the sensor 27 and holding the sensor 27 in a vertical state by its own weight even when the body 22 is inclined.

上記前胴部22a内には高度制御装置1、エンジン回転
数制御装置2、方位制御装置3からなる制御装置が搭載
されている。上記各装置1〜3は検出高度,エンジン回
転数,方位等を目標高度,回転数,方位等に対応する目
標高度,目標回転数,目標方位制御信号A〜C(以下、
目標自動制御信号A〜C、と記す)に応じて自動的に制
御する自動制御系と、操縦者から操縦器9,レシーバ10を
経て供給された操縦者からのパイロット指令信号a〜c
に応じて高度等を手動制御する手動制御系とから構成さ
れている。
A control device including an altitude control device 1, an engine speed control device 2, and an azimuth control device 3 is mounted in the front body portion 22a. Each of the devices 1 to 3 detects a detected altitude, an engine rotational speed, an azimuth, and the like.
An automatic control system for automatically controlling according to target automatic control signals A to C), and pilot command signals a to c from the pilot supplied from the pilot via the pilot 9 and the receiver 10.
And a manual control system for manually controlling the altitude and the like according to the vehicle speed.

ここで機体22には自動制御系の故障をパイロットに知
らせるための点滅式のランプ31が設けられている。ラン
プ31はパイロットが機体からどの位置にいてもわかるよ
うに右前方と左後方の2ヶ所に設けられている。なお、
制御装置が異常となったときはこれを検出して自動的に
制御をOFFし、手動制御のみとすることにより故障時に
も誤動作を防ぐようにしてもよい。
Here, the airframe 22 is provided with a blinking lamp 31 for notifying a pilot of a failure in the automatic control system. The ramps 31 are provided at two locations, a right front and a left rear, so that the pilot can be located at any position from the fuselage. In addition,
When the control device becomes abnormal, the control device may detect the abnormality and automatically turn off the control, and perform only the manual control so as to prevent a malfunction even in the case of a failure.

また高度センサからの信号が跡絶えた場合にも、直前
のデータを記憶しておくことにより支障なく制御を続け
ることができる。
Even when the signal from the altitude sensor is lost, the control can be continued without any trouble by storing the immediately preceding data.

1a〜1c、2a〜2c、及び3a〜3cは切り換えスイッチ、5a
〜5cはそれぞれ高度制御用コレクティブサーボモータ,
エンジン回転数制御用エンコンサーボモータ,方位制御
用ラダーサーボモータ、6a〜6cはそれぞれコレクティブ
駆動系,エンジン駆動系,ラダー駆動系、7a〜7dは各種
センサ、8a〜8dはフィルタである。またG1〜G4,Km,K1〜
K3はゲインである。ここで上記ゲインKm,Gはパイロット
指令信号a〜cが目標自動制御信号A〜Cに打ち消され
ない程度に、あるいは目標自動制御信号A〜Cに応答遅
れが生じる程度に、パイロット側ゲインKmが目標側ゲイ
ンG1〜G4より大きく設定されている。
1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c are changeover switches, 5a
To 5c are collective servo motors for advanced control,
An engine control motor for controlling the number of revolutions of the engine, a ladder servomotor for controlling the azimuth, 6a to 6c are collective drive systems, engine drive systems, and ladder drive systems, 7a to 7d are various sensors, and 8a to 8d are filters. G1 ~ G4, Km, K1 ~
K3 is a gain. Here, the pilot side gain Km is set to such an extent that the pilot command signals a to c are not canceled by the target automatic control signals A to C or to such an extent that a response delay occurs in the target automatic control signals A to C. The gain is set to be larger than the target gains G1 to G4.

次に本実施例の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

制御オンオフ切替信号がオフ、つまり手動制御のみで
制御する単独制御の場合、各切り換えスイッチは第1図
に実線で示すように、1b,2b,3bのみがオンで、他のスイ
ッチはオフとなる。そのため、各制御装置1,2,3では、
各目標自動制御信号A〜Cは零となり、各パイロット指
令信号a,b,cがそのまま操作量として各サーボモータ5a
〜5cに供給され、従って各パイロット指令信号によって
各制御が行われる。
When the control on / off switching signal is off, that is, in the case of independent control in which only manual control is performed, as shown by a solid line in FIG. 1, only the switches 1b, 2b, and 3b are on, and the other switches are off. . Therefore, in each of the control devices 1, 2, and 3,
Each of the target automatic control signals A to C becomes zero, and each of the pilot command signals a, b, and c is directly used as an operation amount for each servo motor 5a.
5c, so that each control is performed by each pilot command signal.

制御オンオフ切替信号がオン、つまり上記手動制御に
自動制御が合成される合成制御時には、上記切り換えス
イッチ1a,1c、2a,2c、3a,3cがオンとなる。そして高度
制御装置1では、目標高度制御信号Aに、高度センサ7b
からのフィルタ8bを経て帰還されたフィードバック信号
が加算され、これがG1倍され、またパイロットコレクテ
ィブ信号aの変化量が一定値以上となった場合はリミッ
タがかけられる。そしてこの制御信号に加速度センサ7a
からのフィルタ8aを経た後G2倍されたフィードバック信
号が加算され、さらにこれにパイロットコレクティブ信
号aをKm倍したものが加算され、この操作量がコレクテ
ィブサーボモータ5aに供給され、コレクティブ系6aによ
って上記目標高度制御信号A,及びパイロットコレクティ
ブ信号aに対応した高度に制御される。
When the control ON / OFF switching signal is ON, that is, during the combined control in which the automatic control is combined with the manual control, the changeover switches 1a, 1c, 2a, 2c, 3a, 3c are turned ON. Then, in the altitude control device 1, the altitude sensor 7b is added to the target altitude control signal A.
Then, the feedback signal fed back through the filter 8b is added, and this is multiplied by G1. When the amount of change of the pilot collective signal a exceeds a certain value, a limiter is applied. Then, this control signal is applied to the acceleration sensor 7a.
After passing through the filter 8a, the feedback signal multiplied by G2 is added, and a signal obtained by multiplying the pilot collective signal a by Km is added to the feedback signal, and this operation amount is supplied to the collective servo motor 5a, and The altitude is controlled in accordance with the target altitude control signal A and the pilot collective signal a.

ここで上記パイロットコレクティブ信号aはKm倍した
後加算されるから、目標高度制御信号Aに高度センサ7b
からの検出高度信号を加算しゲインG1倍した信号によっ
て打ち消されることはなく、従って操縦者の意志に敏速
に対応した動作が得られる。またパイロット指令信号の
変化量が一定値以上となった場合は上記目標高度制御信
号Aに検出高度信号を加算し、ゲインG1倍したものにリ
ミッタを働かせるようにしたので、この点からもパイロ
ット指令信号による動作が敏速となる。また上記加速度
センサ7aの検出加速度信号を信号処理したものを上記目
標高度制御信号Aに加算したので、地面の微小凹凸を検
出することによるヘリコプタの不必要な動きを防止する
ことができる。
Since the pilot collective signal a is added after being multiplied by Km, the target altitude control signal A is added to the altitude sensor 7b.
Is not canceled out by the signal obtained by adding the detected altitude signal from the controller and multiplying by the gain G1, so that an operation promptly corresponding to the intention of the pilot can be obtained. Also, when the variation of the pilot command signal exceeds a certain value, the detected altitude signal is added to the target altitude control signal A, and the limiter is applied to the signal obtained by multiplying the gain G1. The operation by the signal becomes quick. Since the signal obtained by processing the acceleration signal detected by the acceleration sensor 7a is added to the target altitude control signal A, it is possible to prevent unnecessary movement of the helicopter caused by detecting minute irregularities on the ground.

なお、機体22が傾斜した場合、対地距離センサ27は、
地面に対して斜めの距離を検出することから実際の高度
より大きな高度を出力する。その結果、機体22の高度を
下げる方向に制御が行われる。そこで、機体22の傾きθ
を姿勢センサで求め、高度センサ27の検出出力に1/cos
θを乗じることにより、真の高度を求めるようにするこ
とが望ましい。また本実施例では対地距離センサ27のマ
ウントを2点づりのゴムジョイント29,29で行っている
ため、機体22が傾いた場合には、センサ27の自重により
センサは相対的に機体の傾きとは反対の方向に傾く、つ
まり垂直状態を保つため測定誤差も小さくなる。
When the aircraft 22 is inclined, the ground distance sensor 27
An altitude greater than the actual altitude is output by detecting the distance oblique to the ground. As a result, control is performed in a direction to lower the altitude of the body 22. Therefore, the inclination θ of the body 22
Is obtained by the attitude sensor, and the detection output of the altitude sensor 27 is 1 / cos
It is desirable to obtain the true altitude by multiplying θ. Further, in this embodiment, since the ground distance sensor 27 is mounted by the rubber joints 29, 29 at two points, when the fuselage 22 is tilted, the sensor is relatively tilted with the tilt of the fuselage due to the weight of the sensor 27. Is tilted in the opposite direction, that is, it keeps the vertical state, so that the measurement error is small.

エンジン回転数制御装置2では、目標回転数制御信号
Bに、検出回転数信号が加算され、これをG3倍したもの
に、パイロットエンコン指令信号bをKm倍したものが加
算され、この操作量に応じてエンコンサーボモータ5bが
エンジン回転数を制御する。従ってこの場合も操縦者の
意志に敏速に対応したエンジン回転数制御が行われる。
さらにここでは高度制御の制御信号C1をK1倍したものが
制御信号に加算されるのでフィードフォワード制御が可
能となり、さらに応答性が良好となる。
In the engine speed control device 2, the detected speed signal is added to the target speed control signal B, and the signal obtained by multiplying the detected speed signal by G3 is added by the value obtained by multiplying the pilot encon command signal b by Km. Encon servomotor 5b controls the engine speed accordingly. Therefore, also in this case, the engine speed control corresponding to the driver's intention is performed promptly.
Further, here, a value obtained by multiplying the control signal C1 of the altitude control by K1 is added to the control signal, so that feedforward control becomes possible, and the responsiveness is further improved.

ここで最適エンジン回転数は、機体ごとに決定される
が、自動制御開始時のエンジン回転数はこの最適回転数
ではないのが一般的である。従って制御開始から徐々に
目標回転数をこの最適回転数に近づけることによりエン
ジン回転数を滑らかに最適回転数にすることができる。
そしてこの場合、エンジン回転数を変更するとともにロ
ータのピッチ角を調整することによって高度を一定値に
保持するようにする。
Here, the optimum engine speed is determined for each aircraft, but the engine speed at the start of automatic control is generally not the optimum engine speed. Therefore, the engine speed can be smoothly set to the optimum speed by gradually approaching the target speed to the optimum speed from the start of the control.
In this case, the altitude is maintained at a constant value by changing the engine speed and adjusting the pitch angle of the rotor.

また方位制御装置3では、目標方位制御信号Cに方位
センサ7dからの出力を加算した後、パイロットラダー信
号cをKm倍したものが加算され、この操作量によって方
位が制御される。さらに、高度制御の制御量C1をK2倍し
たものと回転制御の制御量C2をK3倍したものが加算され
るので、フィードフォワード制御が可能となり、従って
この場合も操縦者の意志に敏速に対応した方位制御が行
われる。
In the azimuth control device 3, after adding the output from the azimuth sensor 7d to the target azimuth control signal C, a value obtained by multiplying the pilot ladder signal c by Km is added, and the azimuth is controlled by the operation amount. In addition, since the control amount C1 of the altitude control is multiplied by K2 and the control amount of the rotation control C2 is multiplied by K3, feedforward control is possible, and in this case also, the pilot will respond promptly to the will. The azimuth control is performed.

ここで上記方位センサ7dにはフラックスゲートを用い
たものが採用されるが、これは地磁気を検出してその方
位を知るようになっている。この地磁気は通常、場所に
よって定まる伏角をもっており、磁気方位センサは通
常、地磁気ベクトルを水平面(センサ設置面)に投影し
たベクトル量を測定し、その方位を検出している。この
ためセンサを設置した面が傾くと地磁気を投影した量が
変わり、検出方位に誤差が発生する。そこで本実施例で
はこの誤差を以下の方法で検出している。
Here, a sensor using a flux gate is adopted as the azimuth sensor 7d, which detects terrestrial magnetism to know its azimuth. This geomagnetism usually has a dip determined by the location, and the magnetic azimuth sensor normally measures the vector quantity of a geomagnetic vector projected on a horizontal plane (sensor installation surface) to detect the azimuth. For this reason, when the surface on which the sensor is installed is inclined, the amount of projection of geomagnetism changes, and an error occurs in the detection direction. Therefore, in this embodiment, this error is detected by the following method.

磁気方位センサが水平面上で回転した場合(誤差が発
生しない場合)、常にその面に投影された地磁気ベクト
ル量は一定の値となる。ところが磁気方位センサが水平
面からずれ、傾くと投影された量が変化する。このため
センサにより検出された投影地磁気量を測定し、これが
通常の水平面に投影されたものに比較して過大,過小で
あればセンサが傾いていることがわかる。従ってこの投
影地磁気量の大きさを判定することによって、センサの
傾きによる誤差の発生を検出できる。この時は制御ゲイ
ンG4を減じることによりこの誤差による影響を減らすこ
とができる。
When the magnetic azimuth sensor rotates on a horizontal plane (when no error occurs), the amount of geomagnetic vector projected on that surface always becomes a constant value. However, when the magnetic direction sensor deviates from the horizontal plane and tilts, the projected amount changes. For this reason, the projected geomagnetism detected by the sensor is measured, and if this is too large or too small as compared to that projected on a normal horizontal plane, it can be understood that the sensor is tilted. Accordingly, by determining the magnitude of the projected geomagnetism, the occurrence of an error due to the inclination of the sensor can be detected. At this time, the influence of this error can be reduced by reducing the control gain G4.

なお、センサの傾きがその使用方法によって一つの方
向にのみ発生することが分かっている場合、例えば農薬
散布等において前後進のみでピッチのみ大きく傾くこと
が分かっている場合は、傾きが変化する向きのベクトル
の投影した大きさは変化するが、傾きが変化しない向
き、即ち機体横方向のベクトルの投影した大きさは変化
しない。従ってこの変化しない値、この場合は機体横方
向のベクトル投影値のみを用いることによって、誤差の
ない方位検出が可能となる。
In addition, when it is known that the inclination of the sensor occurs in only one direction depending on the use method, for example, when it is known that only the pitch is increased only in the forward / backward direction in pesticide spraying, the direction in which the inclination changes. The projected magnitude of the vector changes, but the direction in which the inclination does not change, that is, the projected magnitude of the vector in the lateral direction of the aircraft does not change. Therefore, by using only the value that does not change, in this case, the vector projection value in the lateral direction of the aircraft, azimuth detection without error can be performed.

また自動制御を開始した時点(合成制御移行時)での
操縦器9におけるスティック位置をθとし、その後の
操縦者のスティック操作によってステック位置にΔθだ
け偏差が生じても自動制御装置がこれを補償し、ヘリコ
プタは高度,姿勢を目標値に保っている。この状態で手
動単独制御に移ると、上記補償分がなくなり、ヘリコプ
タの高度等が変動することが考えられる。この問題は単
独制御移行時にスティック位置がθ付近にあれば防止
できる。
Also the stick position on steering unit 9 at the time of starting the automatic control (during synthesis control transition) and theta o, subsequent operator of the automatic control device also only deviation occurs Δθ to stick position by the stick operation this The helicopter keeps the altitude and attitude at target values. If the control is shifted to the manual single control in this state, the above compensation is lost, and the altitude of the helicopter may be changed. This problem is stick position at the time of a single control migration can be prevented if in the vicinity of θ o.

そこで合成制御移行時のステック位置θを記憶して
おき、この位置より所定量スティックが操作された場合
はブザーで知らせるようにしておく。この場合のブザー
音はヘリコプタのエンジン音等の騒音環境下でも操縦者
に伝わるように断続音にて構成されている。操縦者は単
独制御移行時は、ブザーが鳴らない位置までスティック
を操作し、しかる後移行することで上記問題を防止でき
る。
So stores the stick position theta o in the synthesis control proceeds in advance so as to sound a beep when a predetermined amount stick is operated from this position. The buzzer sound in this case is constituted by an intermittent sound so as to be transmitted to the operator even in a noise environment such as a helicopter engine sound. The operator can operate the stick to a position where the buzzer does not sound at the time of the transition to the single control, and then the transition can be made to prevent the above problem.

なお、単独制御移行時には指令値をθから徐々に該
移行時のスティック位置まで変化させるようにしてもよ
い。
At the time of transition to the single control, the command value may be gradually changed from θo to the stick position at the time of the transition.

本実施例装置の各動作はマイクロコンピュータによっ
てプログラム処理できるものであり、この処理動作をフ
ローチャートを示す第2図に沿って説明する。
Each operation of the apparatus of the present embodiment can be programmed by a microcomputer, and this processing operation will be described with reference to FIG. 2 showing a flowchart.

プログラムがスタートすると、上記各パイロット指令
信号a〜c及び自動制御オンオフ信号を読み込み(ステ
ップS1)、各センサ7a〜7dからの検出信号を読み込み、
フィルタリングを行い、制御スイッチのオン,オフ状態
によって手動単独制御か合成制御か、あるいは単独制御
から合成制御への移行時かを判断する(ステップS3)。
単独から合成への移行時の場合は、その時点での高度,
方位を目標値Aとし(ステップS4)、その後、制御量を
計算する(ステップS5)。なお、上記制御オンオフ信号
がオンの場合は合成制御と判断し、上記目標高度信号A
と検出高度信号とから直ちに高度制御量を計算するとと
もに、例えば上記操縦器9のスロットルスティックのマ
イナス変位量が一定値以上のとき着陸モードであると判
断するモード判断を行い(ステップS5,S6)、着陸モー
ドの場合は、高度制御量をリミッタで狭めた後(ステッ
プS7)、また着陸モードでない場合は直ちに、エンジン
回転数の制御量,方位の制御量を計算し、各パイロット
指令信号をKm倍し、該各パイロット指令信号に上記各制
御量を加算し、該各加算された操作量を各サーボモータ
に出力する(ステップS8〜S12)。
When the program starts, the above pilot command signals a to c and the automatic control on / off signal are read (step S1), and the detection signals from the sensors 7a to 7d are read,
Filtering is performed, and it is determined whether the control is manual manual control or composite control, or whether the transition from single control to composite control is performed, based on the ON / OFF state of the control switch (step S3).
In the case of transition from single to synthetic, the altitude at that time,
The azimuth is set to the target value A (step S4), and then the control amount is calculated (step S5). When the control ON / OFF signal is ON, it is determined that the control is the synthesis control, and the target altitude signal A is determined.
From the detected altitude signal and the detected altitude signal, the altitude control amount is immediately calculated, and for example, when the negative displacement amount of the throttle stick of the pilot 9 is equal to or more than a certain value, a mode determination for determining the landing mode is made (steps S5 and S6). In the case of the landing mode, the altitude control amount is narrowed by the limiter (step S7), and in the case of the non-landing mode, the control amount of the engine speed and the control amount of the azimuth are immediately calculated, and each pilot command signal is converted to Km. The control amount is added to each pilot command signal, and the added operation amount is output to each servomotor (steps S8 to S12).

そして上記ステップS3において、上記制御オンオフ信
号がオフであり、合成制御ではない、つまり手動制御単
独であると判断した場合は、全ての制御量を零とし、こ
れに各パイロット指令信号を加算し、この操作量を各サ
ーボモータに出力する(ステップS13,S11,S12)。
Then, in step S3, when the control on / off signal is off and the control is not the combined control, that is, when it is determined that the manual control is solely performed, all control amounts are set to zero, and each pilot command signal is added thereto, This operation amount is output to each servomotor (steps S13, S11, S12).

以上のように本実施例では、合成制御の場合は、計算
された各制御量に各Km倍されたパイロット指令信号を加
算し、これを操作量としたので、通常状態では高度,エ
ンジン回転数,方位が目標値になるように自動制御が行
われ、従って飛行姿勢を容易に安定化させることができ
る。一方、パイロット指令信号が与えられた場合は、こ
れをKm倍したものが自動制御信号に加算されるので、パ
イロット指令信号が自動制御信号によって打ち消される
ことがなく、操縦者の意志に敏感に反応する動作が可能
となり、例えば農薬散布における敏速な方向転換が可能
となる。
As described above, in the present embodiment, in the case of the combined control, the pilot command signal multiplied by each Km is added to each calculated control amount, and this is set as the operation amount. , Automatic control is performed so that the azimuth becomes the target value, so that the flying attitude can be easily stabilized. On the other hand, when a pilot command signal is given, a value multiplied by Km is added to the automatic control signal, so that the pilot command signal is not canceled by the automatic control signal and reacts sensitively to the pilot's will. This makes it possible to quickly change directions, for example, when spraying pesticides.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明に係るヘリコプタの操縦装置によ
れば、合成制御時には、手動単独制御から合成制御への
移行時点での高度を目標高度制御信号とし、パイロット
指令信号のパイロット側ゲインを目標高度制御信号の目
標側ゲインより大きく設定し、さらに上記パイロット指
令信号の変化量が一定値以上のときは上記目標高度制御
信号に検出高度信号を加算し上記目標側ゲイン倍した信
号にリミッタをかけるようにしたので、合成制御におい
て、パイロット指令信号が入力されない通常運転時には
自動制御により飛行姿勢を容易に安定化させることがで
き、かつパイロット指令信号が入力された場合には該信
号が自動制御信号によって打ち消されることがなく、し
かもパイロット指令信号の変化量が大きい場合には目標
高度制御信号側にリミッタが働くので操縦者の意志に敏
感に反応する動作が可能となる効果がある。
As described above, according to the helicopter control device of the present invention, at the time of the composite control, the altitude at the time of transition from the manual control to the composite control is set as the target altitude control signal, and the pilot gain of the pilot command signal is set at the target altitude. When the change amount of the pilot command signal is equal to or more than a predetermined value, a detection altitude signal is added to the target altitude control signal, and a limiter is applied to a signal multiplied by the target gain. Therefore, in the synthetic control, the flight attitude can be easily stabilized by the automatic control during the normal operation in which the pilot command signal is not input, and when the pilot command signal is input, the signal is controlled by the automatic control signal. If there is no cancellation and the amount of change in the pilot command signal is large, return to the target altitude control signal side. Jitter works there is operation becomes possible effect that is sensitive to the will of the operator so.

また手動単独制御においては、地上の操縦者により上
記スティックが合成制御移行時点でのスティック位置か
ら所定値以上操作されたとき警報を発するようにしたの
で、手動単独制御移行時には、まず警報が発生されない
位置までスティックを操作し、しかる後に手動単独制御
に移行することにより、高度等の変動を防止できる効果
がある。
Also, in the manual single control, an alarm is issued when the above-mentioned stick is operated by a predetermined value or more from the stick position at the time of the transition to the synthetic control by the ground operator, so that the alarm is not first generated at the time of the manual single control transition. By operating the stick to the position and then shifting to manual independent control, there is an effect that fluctuations in altitude and the like can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例によるヘリコプタの操縦装置
のブロック構成図、第2図はそのフローチャート図、第
3図,第4図は該実施例装置が採用されたヘリコプタの
側面図,平面図、第5図,第6図,第8図はそれぞれ対
地距離センサの側面図,底面図,正面図、第7図は第6
図のVII−VII線断面図、第9図はランプの配置図であ
る。 図において、1,2,3は高度,エンジン回転数,方位制御
装置、21はヘリコプタ、A〜Cは自動制御信号、a〜c
はパイロット指令信号、である。
FIG. 1 is a block diagram of a helicopter control apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart thereof, and FIGS. 3 and 4 are side views and plan views of a helicopter using the embodiment apparatus. FIG. 5, FIG. 6, FIG. 6, and FIG. 8 are side, bottom, and front views of the ground distance sensor, and FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. In the figure, 1, 2 and 3 are altitude, engine speed, direction control device, 21 is a helicopter, A to C are automatic control signals, and a to c
Is a pilot command signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−234683(JP,A) 横井練三編、「航空機器システム」、 産業図書、昭和58年3月25日発行 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B64C 13/20 Z B64C 27/56 B64C 39/02 A63H 30/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-234683 (JP, A) Renzo Yokoi, edited by "Aircraft Equipment System", Sangyo Tosho, March 25, 1983 (58) Investigated Field (Int.Cl. 7 , DB name) B64C 13/20 Z B64C 27/56 B64C 39/02 A63H 30/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ヘリコプタに搭載され、該ヘリコプタの姿
勢,高度等を予め設定された目標高度制御信号を含む自
動制御信号に基づいて制御する自動制御系と、地上の操
縦者のスティック操作によるパイロット指令信号に基づ
いて制御する手動制御系とを備え、該手動制御系による
手動単独制御又は上記両制御系による合成制御を行うよ
うにした遠隔操縦式無人ヘリコプタの操縦装置におい
て、上記合成制御においては、手動単独制御から合成制
御への移行時点での高度を目標高度制御信号とするとと
もに、パイロット指令信号のパイロット側ゲインを目標
高度制御信号の目標側ゲインより大きく設定し、さらに
上記パイロット指令信号の変化量が一定値以上のときは
上記目標高度制御信号に検出高度信号を加算し上記目標
側ゲイン倍した信号にリミッタをかけ、手動単独制御に
おいては、上記スティックが合成制御移行時点でのステ
ィック位置から所定値以上操作されたとき警報を発する
ことを特徴とする無人ヘリコプタの操縦装置。
An automatic control system mounted on a helicopter for controlling the attitude, altitude and the like of the helicopter based on an automatic control signal including a preset target altitude control signal, and a pilot operated by a stick operated by a ground driver. A manual control system that performs control based on a command signal, wherein the remote control type unmanned helicopter control device performs manual independent control by the manual control system or composite control by the two control systems. The altitude at the time of transition from the manual independent control to the synthetic control is set as the target altitude control signal, and the pilot gain of the pilot command signal is set to be larger than the target gain of the target altitude control signal. When the change amount is a certain value or more, a signal obtained by adding the detected altitude signal to the target altitude control signal and multiplying by the target side gain Over limiter, manual alone in the control, flight control of an unmanned helicopter, characterized by issuing an alarm when the stick is manipulated more than a predetermined value from the stick position at the time the synthesis control transfer.
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