JP3189027B2 - Aircraft attitude control device - Google Patents

Aircraft attitude control device

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JP3189027B2
JP3189027B2 JP07375494A JP7375494A JP3189027B2 JP 3189027 B2 JP3189027 B2 JP 3189027B2 JP 07375494 A JP07375494 A JP 07375494A JP 7375494 A JP7375494 A JP 7375494A JP 3189027 B2 JP3189027 B2 JP 3189027B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、無線操縦される飛行体
の姿勢制御を自動で行う飛行体の姿勢制御装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flying object attitude control apparatus for automatically controlling the attitude of a wirelessly controlled flying object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば農薬散布用の無線操縦式無
人ヘリコプタは、操縦者からのパイロット指令信号によ
って機体の方位、傾斜角度等を遠隔操作によって制御す
る構造になっていた。そして、この種の無人ヘリコプタ
では、操縦を容易に行うことができるように、パイロッ
ト指令信号によって定められた方位、傾斜角度、高度等
に対して機体の実際の方位、傾斜角度、高度等が風等の
外乱によって変化したとしても機体の姿勢を自動的に修
正する姿勢制御装置を設けることが望まれていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a radio-controlled unmanned helicopter for spraying pesticides, for example, has a structure in which the azimuth, inclination angle, etc. of an airframe are remotely controlled by a pilot command signal from a pilot. In this type of unmanned helicopter, the actual azimuth, tilt angle, altitude, etc. of the aircraft are determined by It has been desired to provide an attitude control device that automatically corrects the attitude of the aircraft even if it changes due to disturbances such as the above.

【0003】この姿勢制御装置としては、機体がその左
右、前後および上下方向の軸線に対して何度回っている
かを角速度センサを用いて検出すると共に、機体の高度
を検出軸線が機体上下方向に向けられた加速度センサと
高度センサとから検出し、これらの姿勢角および高度が
目標値になるように制御を行うように構成することが考
えられる。
This attitude control device uses an angular velocity sensor to detect how many times the aircraft turns with respect to its left, right, front and rear and up and down axes, and detects the altitude of the machine in the vertical direction of the machine. It is conceivable to detect the acceleration sensor and the altitude sensor, and control the attitude angle and the altitude to be set to target values.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、機体の飛行
状態が目標の状態となるように制御を行うと、農薬散布
用無人ヘリコプタのように燃料以外にも荷物(農薬)の
重量が飛行中に軽くなる場合には、進行方向を一定に保
つのが困難になるという問題があった。
However, if control is performed so that the flight state of the airframe becomes a target state, the weight of luggage (pesticide) other than fuel as well as fuel, such as an unmanned helicopter for spraying pesticides, is increased during flight. When it becomes light, there is a problem that it becomes difficult to keep the traveling direction constant.

【0005】これは、ヘリコプタはテールロータの推力
によって左右方向へ飛行しようとするのを打ち消すため
に機体を傾斜させる必要があるが、前記姿勢制御を行う
と、この推力を打ち消すようには姿勢角を変えることが
できないからである。例えば、農薬や燃料が満載状態で
前方へ直進するように目標姿勢角を設定すると、農薬お
よび燃料の残量が少なくなって機体の重量が軽くなった
ときには、メインロータの推力に対応してテールロータ
の推力も小さくなって左右方向の推力が相対的に小さく
なるので、満載状態での姿勢角に保つ前記自動制御では
飛行方向が左右にずれてしまう。このような現象は、風
等の外乱を受けたときにも生じてしまう。
[0005] This is because the helicopter needs to be tilted in order to cancel the flight in the left and right direction by the thrust of the tail rotor. However, when the attitude control is performed, the attitude angle is adjusted to cancel the thrust. Because it cannot be changed. For example, if the target attitude angle is set so that the vehicle travels straight ahead with a full load of pesticides and fuel, the tail can be adjusted according to the thrust of the main rotor when the weight of the aircraft is reduced due to a decrease in the remaining amount of pesticides and fuel. Since the thrust of the rotor is also reduced and the thrust in the left-right direction is relatively reduced, the flight direction shifts left and right in the automatic control for maintaining the attitude angle in the full load state. Such a phenomenon also occurs when a disturbance such as wind is applied.

【0006】また、高度を目標高度となるように自動制
御を行うと、例えば旋回や急激なフレア動作を行うとき
に高度が低下してしまうという問題もあった。このフレ
ア動作とは、前進している機体を急速に停止させるため
に後ろ向きの推力が得られるように傾斜させることをい
う。
Further, if automatic control is performed so that the altitude becomes the target altitude, there is also a problem that the altitude is reduced when, for example, turning or performing a rapid flare operation. This flare operation refers to inclining so that a backward thrust is obtained in order to quickly stop the advancing aircraft.

【0007】高度低下を起こすのは高度センサの高度検
出構造に関係していた。すなわち、従来の高度センサ
は、機体の上下方向の軸線(メインロータの軸線)を下
方へ延長させた仮想線に沿う方向の機体と地表との距離
を光学的に検出する構造になっており、例えば機体の鉛
直方向に対する傾斜角度が大きくなると高度センサによ
って検出される高度がそれに合わせて大きくなってしま
い、その値が傾斜以前の高度(目標高度)になるように
高度が下げられるからであった。
The cause of the altitude drop is related to the altitude detecting structure of the altitude sensor. That is, the conventional altitude sensor has a structure that optically detects the distance between the aircraft and the ground in a direction along an imaginary line obtained by extending the vertical axis of the aircraft (the axis of the main rotor) downward, For example, if the inclination angle of the aircraft with respect to the vertical direction increases, the altitude detected by the altitude sensor increases accordingly, and the altitude is reduced so that the value becomes the altitude before the inclination (target altitude). .

【0008】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、機体を自動制御しながらテールロー
タの推力や外乱による影響を打ち消すことができるよう
にすることを目的とする。また、機体を自動制御しなが
ら機体が傾斜しても高度低下がないようにすることを目
的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to cancel the influence of the thrust and disturbance of the tail rotor while automatically controlling the body. It is another object of the present invention to prevent the altitude from lowering even when the aircraft is tilted while automatically controlling the aircraft.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係る飛行体
の姿勢制御装置は、機体の前後、左右方向への加速度
(αX,αY)を検出する前後方向用加速度センサ、左右
方向用加速度センサと、前記2方向の軸線の鉛直線に対
する傾斜角からなる機体姿勢角(θX,θY)を求める姿
勢角演算装置と、前記前後方向用加速度センサによって
検出された前後方向への加速度(αX) および左右方向
用加速度センサによって検出された左右方向への加速度
(αY) を、gを重力加速度とする下記の数式 ΘX=αY/g ΘY=−αX/g に代入して目標姿勢角(ΘX,ΘY)を求め、この目標姿
勢角(ΘX,ΘY)に前記姿勢角演算装置が求めた機体姿
勢角(θX,θY)が一致するように機体を制御する機体
制御装置とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flying object attitude control apparatus for detecting an acceleration (αX, αY) in the longitudinal and lateral directions of a body, a longitudinal acceleration sensor, and a lateral acceleration. A sensor, a posture angle calculating device for calculating a body posture angle (θX, θY) composed of an inclination angle with respect to a vertical line of the two axes, and a longitudinal acceleration (αX) detected by the longitudinal acceleration sensor And the lateral acceleration (αY) detected by the lateral acceleration sensor is substituted into the following equation gX = αY / g ΘY = −αX / g, where g is the gravitational acceleration, and the target attitude angle (ΘX, ΘY), and a body control device for controlling the body such that the body posture angles (θX, θY) obtained by the posture angle calculation device coincide with the target posture angles (ΘX, ΘY). .

【0010】第2の発明に係る飛行体の姿勢制御装置
は、第1の発明に係る飛行体の姿勢制御装置において、
機体の上下方向の軸線を下方へ延長させた仮想線に沿う
機体と地表との距離(h)を検出する高度センサを設け
ると共に、機体制御装置に、前記高度センサによって検
出された距離(h)と、姿勢角演算装置が求めた機体姿
勢角(θX,θY)を下記の数式H=hcosθXcosθYに代
入して地球座標系における現在の高度Hを求め、この現
在の高度Hが操縦者によって設定された地球座標系にお
ける目標高度に一致するように制御する高度制御手段を
設けたものである。
A flying object attitude control device according to a second aspect of the present invention is the flying object attitude control device according to the first aspect,
An altitude sensor is provided for detecting the distance (h) between the aircraft and the ground along an imaginary line obtained by extending the vertical axis of the aircraft downward, and the aircraft controller has a distance (h) detected by the altitude sensor. And the aircraft attitude angle (θX, θY) obtained by the attitude angle calculation device is substituted into the following equation H = hcosθXcosθY to obtain the current altitude H in the earth coordinate system, and the current altitude H is set by the pilot. Altitude control means for controlling so as to coincide with the target altitude in the earth coordinate system.

【0011】第3の発明に係る飛行体の姿勢制御装置
は、第1の発明に係る飛行体の姿勢制御装置において、
機体の上下方向の加速度(αZ) を検出する上下方向用
加速度センサを設けると共に、機体制御装置に、前記上
下方向用加速度センサによって検出された上下方向への
加速度(αZ) と、前後方向用加速度センサおよび左右
方向用加速度センサによって検出された前後、左右方向
への加速度(αX,αY)とを、gを重力加速度とする下
記の数式 AZ =g−sinθYαX+cosθYsinθXαY+cosθXcosθY
αZ に代入して地球座標系における現在の上下方向への加速
度AZ を求め、この現在の上下方向への加速度AZ が操
縦者によって設定された地球座標系における目標上下方
向加速度に一致するように制御する高度制御手段を設け
たものである。
A flying object attitude control device according to a third aspect of the present invention is the flying object attitude control device according to the first aspect, wherein:
A vertical acceleration sensor for detecting the vertical acceleration (αZ) of the fuselage is provided, and the vertical control (αZ) and the vertical acceleration detected by the vertical acceleration sensor are provided in the fuselage control device. The following equation, where g is the gravitational acceleration, and the acceleration (αX, αY) in the front-rear and left-right directions detected by the sensor and the acceleration sensor for the left-right direction is AZ = g−sinθYαX + cosθYsinθXαY + cosθXcosθY
Substitute αZ to obtain the current vertical acceleration AZ in the earth coordinate system, and control so that the current vertical acceleration AZ matches the target vertical acceleration in the earth coordinate system set by the pilot. Altitude control means.

【0012】[0012]

【作用】第1の発明によれば、機体に前後、左右方向へ
の加速度が加わると、姿勢角演算装置が求めた機体姿勢
角が目標姿勢角と一致するように制御される。
According to the first aspect of the invention, when acceleration in the front-rear, left-right direction is applied to the body, the body posture angle obtained by the posture angle calculation device is controlled so as to coincide with the target posture angle.

【0013】第2の発明および第3の発明によれば、機
体に前後、左右方向への加速度が加わったり、機体の姿
勢角が変化すると、地球座標系における機体の現在の高
度Hや上下方向の加速度AZ が目標とする高度、加速度
と一致するように制御される。
According to the second and third aspects of the present invention, when the vehicle is subjected to acceleration in the front / rear, left / right directions, or changes in the attitude angle of the vehicle, the current altitude H of the vehicle in the earth coordinate system and the vertical direction Is controlled so that the acceleration AZ is equal to the target altitude and acceleration.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図4に
よって詳細に説明する。図1は本発明に係る飛行体の姿
勢制御装置を搭載した無人ヘリコプタの概略構成図、図
2は本発明に係る飛行体の姿勢制御装置の全体構成を示
すブロック図、図3は要部の構成を示すブロック図、図
4は高度制御を説明するための図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unmanned helicopter equipped with a flying object attitude control device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of the flying object attitude control device according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration, and FIG. 4 is a diagram for explaining altitude control.

【0015】これらの図において、1は飛行体としての
無人ヘリコプタの機体、2はメインロータ、3はテール
ロータ、4は前記メインロータ2およびテールロータ3
を回転駆動するエンジンである。5はこのエンジン4の
回転数を制御するエンジンコントローラサーボモータ、
6は前記メインロータ2の傾斜角やピッチ角を制御する
コレクティブサーボモータ、7は前記テールロータ3の
ピッチ角を制御するラダーサーボモータで、これらのサ
ーボモータ5〜7は後述するコントローラ8によって制
御される構造になっている。
In these figures, 1 is an unmanned helicopter body as a flying object, 2 is a main rotor, 3 is a tail rotor, 4 is the main rotor 2 and the tail rotor 3
This is the engine that drives the rotation. 5 is an engine controller servo motor for controlling the number of revolutions of the engine 4;
Reference numeral 6 denotes a collective servo motor for controlling the inclination angle and the pitch angle of the main rotor 2, and 7 a ladder servo motor for controlling the pitch angle of the tail rotor 3, and these servo motors 5 to 7 are controlled by a controller 8 described later. The structure is

【0016】9は機体1に搭載された受信機で、この受
信機9は送信機10が発信したパイロット指令信号を受
信部9aが受信してコントローラ8に出力すると共に、
コントローラ8からの制御信号を前記サーボモータ5〜
7に伝えるアンプ9bを内蔵している。なお、この機体
1には、図示してはいないが農薬を空中から散布するた
めの農薬散布装置が装着されている。
Reference numeral 9 denotes a receiver mounted on the body 1. The receiver 9 receives a pilot command signal transmitted from the transmitter 10 by the receiving unit 9a and outputs the pilot command signal to the controller 8.
The control signal from the controller 8
7 is built in. Although not shown, the machine 1 is equipped with a pesticide spraying device for spraying pesticides from the air.

【0017】前記コントローラ8は、機体1の互いに直
交する3つの主方位(前後、左右および上下方向)に対
する角度や機体の高度、鉛直方向に対する加速度等を後
述する各種センサを使用して検出し、送信機10から送
られたパイロット指令信号によって設定された目標飛行
状態となるように制御する構造になっている。ここで、
前記センサとしては、機体1の左右方向の軸線(Y軸)
回りの角度を検出する傾斜計としての加速度センサ11
および角速度センサ12と、機体1の前後方向の軸線
(X軸)回りの角度を検出する傾斜計としての加速度セ
ンサ13および角速度センサ14と、機体1の鉛直方向
の軸線(Z軸)回りの角度を検出する地磁気方位センサ
15および角速度センサ16と、機体1のZ軸方向に対
する加速度を検出するための加速度センサ17と、機体
1の高度を検出するための高度センサ18と、エンジン
4の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ19
(図2)である。
The controller 8 detects the angles of the body 1 with respect to three main directions (front-rear, left-right and up-down directions), the altitude of the body, acceleration in the vertical direction, and the like using various sensors described later. The structure is such that the target flight state set by the pilot command signal sent from the transmitter 10 is controlled. here,
As the sensor, the horizontal axis (Y axis) of the body 1
Acceleration sensor 11 as inclinometer for detecting rotation angle
And an angular velocity sensor 12, an acceleration sensor 13 and an angular velocity sensor 14 as inclinometers for detecting angles around the longitudinal axis (X axis) of the fuselage 1, and an angle around the vertical axis (Z axis) of the fuselage 1. , A geomagnetic azimuth sensor 15 and an angular velocity sensor 16, an acceleration sensor 17 for detecting the acceleration of the body 1 in the Z-axis direction, an altitude sensor 18 for detecting the altitude of the body 1, and a rotation speed of the engine 4. Engine speed detection sensor 19 for detecting
(FIG. 2).

【0018】これらのセンサのうちY軸の加速度センサ
11はY軸方向への加速度から機体1のY軸が鉛直方向
に対して何度傾斜しているかを検出し、Y軸の角速度セ
ンサ12は機体1がY軸回りに回転するときの角速度を
検出するように構成されている。また、X軸の加速度セ
ンサ13はX軸方向への加速度から機体1のX軸が鉛直
方向に対して何度傾斜しているかを検出し、X軸の角速
度センサ14は機体1がX軸回りに回転するときの角速
度を検出するように構成されている。
Among these sensors, the Y-axis acceleration sensor 11 detects how many degrees the Y-axis of the body 1 is inclined with respect to the vertical direction from the acceleration in the Y-axis direction. It is configured to detect an angular velocity when the body 1 rotates around the Y axis. The X-axis acceleration sensor 13 detects how many times the X-axis of the body 1 is inclined with respect to the vertical direction based on the acceleration in the X-axis direction. It is configured to detect the angular velocity when rotating.

【0019】さらに、地磁気方位センサ15は例えば機
体のX軸が北方位に対して何度回っているかを検出し、
Z軸の角速度センサ16は機体1がZ軸回りに回転する
ときの角速度を検出するように構成されている。加え
て、Z軸の加速度センサ17は機体1のZ軸方向への加
速度から同方向に対しての加速度を検出するように構成
され、高度センサ18は機体1と地表との距離を光学的
に検出するように構成されている。この高度センサ18
は、図4中に破線で示すように、機体1の上下方向の軸
線(Z軸)を下方へ延長させた仮想線に沿う機体1と地
表Eとの距離hを検出する構造になっている。さらにま
た、エンジン回転数検出センサ19は、エンジン4のク
ランク軸(図示せず)の回転を検出するように構成され
ている。なお、前記角速度センサ12,14,16とし
ては、本実施例では光ファイバジャイロが採用されてい
る。
Further, the geomagnetic azimuth sensor 15 detects, for example, how many times the X-axis of the fuselage rotates with respect to the north azimuth,
The Z-axis angular velocity sensor 16 is configured to detect an angular velocity when the body 1 rotates around the Z-axis. In addition, the Z-axis acceleration sensor 17 is configured to detect the acceleration of the body 1 in the Z-axis direction in the Z-axis direction, and the altitude sensor 18 optically measures the distance between the body 1 and the ground. It is configured to detect. This altitude sensor 18
Has a structure for detecting a distance h between the aircraft 1 and the ground surface E along an imaginary line obtained by extending the vertical axis (Z axis) of the aircraft 1 downward as shown by a broken line in FIG. . Further, the engine speed detection sensor 19 is configured to detect the rotation of a crankshaft (not shown) of the engine 4. In this embodiment, optical fiber gyros are used as the angular velocity sensors 12, 14, and 16.

【0020】コントローラ8は、図2に示すように、機
体1の実際の姿勢角を前記各種センサの出力値から演算
する姿勢角演算装置21と、この姿勢角演算装置21に
よって求められた機体1の実際の姿勢角や、加速度セン
サ11,13,17によって検出された加速度、高度セ
ンサ18によって検出された地表からの距離、エンジン
回転数検出センサ19によって検出されたエンジン回転
数に基づいて機体の飛行状態が操縦者の意図する状態と
なるように制御するCPU22と、このCPU22に各
センサを接続するインターフェース等から構成されてい
る。このCPU22が本発明に係る機体制御装置を構成
している
As shown in FIG. 2, the controller 8 calculates an actual attitude angle of the body 1 from the output values of the various sensors, and an attitude angle calculating device 21 for calculating the actual attitude angle of the body 1. Of the aircraft based on the actual attitude angle, the acceleration detected by the acceleration sensors 11, 13, and 17, the distance from the ground detected by the altitude sensor 18, and the engine speed detected by the engine speed detection sensor 19. It comprises a CPU 22 for controlling the flight state to a state intended by the operator, an interface for connecting each sensor to the CPU 22, and the like. This CPU 22 constitutes the airframe control device according to the present invention.

【0021】前記姿勢角演算装置21は、離陸以前の機
体静止時に機体1の地球に対する傾斜角度、方位の値を
検出してこの値を不図示のメモリに記憶させ、離陸後は
角速度センサ14,12,16によって検出された角速
度を積分してなる角度を前記離陸前の値に加算して現在
の姿勢角θX,θY,θZ を求めるように構成されてい
る。離陸以前に求める傾斜角度は加速度センサ11,1
3の出力値を用い、方位は地磁気方位センサ15の出力
値を用いている。また、機体1が静止している状態であ
ることを検出するには、角速度センサ14,12,16
が一定時間の間に予め定めた値より小さい値を継続して
出力したことを検出することによって行う。
The attitude angle calculating device 21 detects the inclination angle and azimuth of the airframe 1 with respect to the earth when the airframe is stationary before takeoff and stores the values in a memory (not shown). After the takeoff, the angular velocity sensors 14 and The current attitude angles θX, θY, θZ are obtained by adding an angle obtained by integrating the angular velocities detected by 12, 12 to the value before takeoff. The inclination angle required before takeoff is the acceleration sensor 11,1
3, and the azimuth uses the output value of the geomagnetic azimuth sensor 15. In order to detect that the body 1 is stationary, the angular velocity sensors 14, 12, 16
Is continuously output during the predetermined period of time with a value smaller than a predetermined value.

【0022】前記CPU22は、各アクチュエータ制御
量演算処理手段23と、姿勢維持手段24とから構成さ
れている。各アクチュエータ制御量演算処理手段23
は、送信機10から送られたパイロット指令信号に基づ
いて目標姿勢角並びに目標方位、目標高度および目標推
力等の目標値を演算する機能と、Z軸方向の加速度セン
サ17によって検出された加速度αZ やエンジン回転数
検出センサ19によって検出されたエンジン回転数に基
づいて実際の推力を求める機能と、前記姿勢角演算装置
21が求めた姿勢角θX,θY,θZ 、高度センサ18に
よって検出された地表までの距離hおよび前記実際の推
力とが前記目標姿勢角、目標高度および目標推力と一致
するように前記サーボモータ5〜7を制御する機能とを
有している。
The CPU 22 is composed of actuator control amount calculation processing means 23 and attitude maintaining means 24. Each actuator control amount calculation processing means 23
Has a function of calculating a target attitude angle and a target value such as a target azimuth, a target altitude and a target thrust based on a pilot command signal transmitted from the transmitter 10; and an acceleration αZ detected by the acceleration sensor 17 in the Z-axis direction. And a function for obtaining the actual thrust based on the engine speed detected by the engine speed detection sensor 19 and the attitude angles θX, θY, θZ obtained by the attitude angle calculation device 21 and the ground surface detected by the altitude sensor 18. And a function of controlling the servomotors 5 to 7 so that the distance h and the actual thrust coincide with the target attitude angle, the target altitude, and the target thrust.

【0023】前記姿勢維持手段24は、機体1に積載さ
れた農薬や燃料が減ったり機体1が風等の外乱を受けた
り、あるいは旋回や急激なフレア動作を行ったとしても
目標とする飛行状態を維持するように、前記姿勢角演算
装置が求めた姿勢角θX,θY、加速度センサ11,1
3,17によって検出された角速度αX,αY,αZ 、高
度センサ18によって検出された距離h等に基づいて目
標姿勢角ΘX,ΘYや地球座標系における現在の高度Hお
よび現在の上下方向加速度AZ を求め、これらをそれぞ
れ前記各アクチュエータ制御量演算処理手段23に出力
するように構成されている。なお、この姿勢維持手段2
4が求めた目標姿勢角ΘX,ΘYや現在の高度Hおよび現
在の上下方向加速度AZ を各アクチュエータ制御量演算
処理手段23が採用するのは、操縦者が送信機10を操
作して制御スイッチ(図示せず)がON状態になってい
るときのみである。
The attitude maintaining means 24 is capable of maintaining a desired flight state even if the amount of agricultural chemicals and fuel loaded on the aircraft 1 is reduced, the aircraft 1 is subjected to disturbance such as wind, or if the aircraft 1 performs a turning or rapid flare operation. So that the attitude angles θX and θY obtained by the attitude angle calculation device and the acceleration sensors 11 and 1 are maintained.
Based on the angular velocities αX, αY, αZ detected by the sensors 3 and 17 and the distance h detected by the altitude sensor 18, the target attitude angles 目標 X and ΘY, the current altitude H in the earth coordinate system, and the current vertical acceleration AZ are calculated. And outputs these to the actuator control amount calculation processing means 23. Note that this posture maintaining means 2
4 uses the target attitude angles を X, ΘY, the current altitude H, and the current vertical acceleration AZ obtained by the actuator control amount calculation processing means 23 because the operator operates the transmitter 10 to control the control switch ( (Not shown) is ON.

【0024】このため、この飛行状態維持スイッチがO
N状態にあるときには、高度センサ18によって検出さ
れた地表までの距離hや、Z軸方向の加速度センサ17
によって検出された加速度αZ は、姿勢維持手段24が
求めた前記高度H,加速度AZ に置き換えられることに
なる。
For this reason, this flight state maintaining switch is
When in the N state, the distance h to the ground surface detected by the altitude sensor 18 and the acceleration sensor 17 in the Z-axis direction
The acceleration αZ detected by the above is replaced with the altitude H and the acceleration AZ obtained by the attitude maintaining means 24.

【0025】ここで、飛行状態を維持するための前記目
標姿勢角ΘX,ΘYや現在の高度Hおよび現在の上下方向
加速度AZ を求める手法について説明する。先ず、機体
1の地球Eに対する位置を座標で示すと下記の数式
(1)のようになる。
Here, a method for obtaining the target attitude angles 求 め る X, ΘY, the current altitude H, and the current vertical acceleration AZ for maintaining the flight state will be described. First, when the position of the airframe 1 with respect to the earth E is represented by coordinates, the following equation (1) is obtained.

【0026】[0026]

【数1】 そして、この式(1)を座標変換すると下記の数式
(2)のようになる。
(Equation 1) Then, when the equation (1) is subjected to coordinate transformation, the following equation (2) is obtained.

【0027】[0027]

【数2】 なお、上記式(1)および式(2)においてEおよびE
-1は下記の式(3)、式(4)のようになる。
(Equation 2) Note that E and E in the above formulas (1) and (2)
-1 is represented by the following equations (3) and (4).

【0028】[0028]

【数3】 これらの数式より地球座標系の加速度と機体座標系の加
速度は下記の式(5)のようになる。なお、式(5)に
おいて(αEX,αEY,αEZ)は地球座標系での加速度を
示し、(αBX,αBY,αBZ) は機体座標系での加速度
を示す。また、式(6)に機体座標系での加速度(αB
X,αBY,αBZ)と、機体1に搭載された各加速度セン
サ13,11,17の出力(αX,αY,αZ) の関係を
示す。
(Equation 3) From these equations, the acceleration in the earth coordinate system and the acceleration in the body coordinate system are expressed by the following equation (5). In equation (5), (αEX, αEY, αEZ) indicates acceleration in the earth coordinate system, and (αBX, αBY, αBZ) indicates acceleration in the body coordinate system. Equation (6) shows the acceleration in the body coordinate system (αB
X, αBY, αBZ) and the outputs (αX, αY, αZ) of the acceleration sensors 13, 11, 17 mounted on the body 1 are shown.

【0029】[0029]

【数4】 ここで、機体1が地球に対して左右、前後および上下方
向に加速度をもたないためには、下記の式(7)のよう
になればよい。
(Equation 4) Here, in order for the body 1 to have no acceleration in the left, right, front and rear, and up and down directions with respect to the earth, the following equation (7) may be used.

【0030】[0030]

【数5】 そして、上記式(5)および式(6)より下記の式
(8)が得られる。なお、式中のgは重力加速度であ
る。
(Equation 5) Then, the following equation (8) is obtained from the above equations (5) and (6). Note that g in the equation is a gravitational acceleration.

【0031】[0031]

【数6】 この式(8)および前記式(7)より、 αEX=cosθYαX+sinθXsinθYαY+sinθYcosθXαZ=0・・・・(9) αEY=cosθXαY−sinθXαZ=0・・・・(10) となる。なお、Z軸回りの角度θZ=0としている。こ
の式(9)、式(10)を変形してY軸回りの角度θY
、X軸回りの角度θXを求めると、下記の式(11)、
式(12)のようになる。
(Equation 6) From Expression (8) and Expression (7), αEX = cosθYαX + sinθXsinθYαY + sinθYcosθXαZ = 0 = 0 (9) αEY = cosθXαY−sinθXαZ = 0 (10) The angle θZ around the Z axis is set to zero. Equations (9) and (10) are transformed into an angle θY about the Y axis.
, And the angle θX about the X axis, the following equation (11) is obtained.
Equation (12) is obtained.

【0032】[0032]

【数7】 この式(11)、式(12)より、機体1が外乱等によ
って左右、前後方向に進むのを抑えるには、姿勢角演算
装置21が求めたθX,θYを、前記αY /gから求めた
θXと、−αX /gから求めたθYに一致するように制御
すればよい。これにより姿勢維持手段24が求める目標
姿勢角ΘX,ΘYは、ΘX=αY/g、 ΘY=−αX/gと
なる。
(Equation 7) From Expressions (11) and (12), in order to prevent the body 1 from moving in the left-right and front-rear directions due to disturbance or the like, θX and θY determined by the attitude angle calculation device 21 were determined from the αY / g. The control may be performed so as to match θX and θY obtained from -αX / g. Accordingly, the target posture angles ΘX and ΘY determined by the posture maintaining means 24 are な る X = αY / g and ΘY = −αX / g.

【0033】また、前記(5)式のZ成分を計算する
と、下記の式(13)が得られる。 αEZ=−sinθYαX+cosθYsinθXαY+cosθXcosθYαZ+g・・・(13)
When the Z component of the above equation (5) is calculated, the following equation (13) is obtained. αEZ = -sinθYαX + cosθYsinθXαY + cosθXcosθYαZ + g (13)

【0034】すなわち、機体1が傾斜しても高度が低下
しないような推力を得るためには、Z軸方向の加速度セ
ンサ17によって検出されたαZ を前記式(13)に示
すαEZに代えればよいことになる。これにより、姿勢維
持手段24が求める現在加速度AZは、 AZ=g−sinθYαX+cosθYsinθXαY+cosθXcosθYαZ・・・(14) となる。
That is, in order to obtain a thrust that does not lower the altitude even when the body 1 is tilted, αZ detected by the acceleration sensor 17 in the Z-axis direction may be replaced with αEZ shown in the above equation (13). Will be. As a result, the current acceleration AZ obtained by the attitude maintaining means 24 is as follows: AZ = g−sin θYαX + cos θY sin Sin θXαY + cos θXcos θYαZ (14)

【0035】さらに、機体1が旋回を行ったり急激なフ
レア動作を行ったときに高度が低下しないようにするに
は、下記の式(15)に示すようになればよい。
In order to prevent the altitude from lowering when the aircraft 1 turns or performs a sudden flare operation, the following equation (15) may be used.

【0036】[0036]

【数8】 この式(15)からZEを求めると、ZE=Z・cosθXco
sθY・・・・(16)となる。この式(16)から、高
度センサ18によって検出された距離をhとすると、機
体1の実際の高度Hは、H=hcosθXcosθY・・・・
(17)となる。この高度検出状態を図4に示す。
(Equation 8) When ZE is obtained from this equation (15), ZE = Z · cos θXco
sθY (16) From this equation (16), assuming that the distance detected by the altitude sensor 18 is h, the actual altitude H of the body 1 is H = hcosθXcosθY.
(17). FIG. 4 shows this altitude detection state.

【0037】すなわち、制御スイッチがON操作された
ときに高度センサ18によって検出された距離hから地
球座標系における目標高度H0 を計算するには、下記の
式(18)を用いて行えばよい。 H0 =hcosθXcosθY・・・・(18)
That is, to calculate the target altitude H0 in the earth coordinate system from the distance h detected by the altitude sensor 18 when the control switch is turned ON, the following equation (18) may be used. H0 = hcosθXcosθY (18)

【0038】なお、目標高度H0 としては、上述したよ
うに前記(18)式から求める以外に、以下に述べるよ
うに設定することもできる。例えば飛行高度が決められ
ていてこの高度を保持させるような場合には、設定高度
をCPU22に予め記憶させておき、この設定高度を目
標高度H0 とする。また、送信機10の昇降操作用ステ
ィック(図示せず)の傾斜角を検出するセンサによって
検出された値と対応させて目標高度H0 を増減させるこ
ともできる。このとき、スティックの傾斜角に対応する
目標高度H0 は、CPU22の不図示のメモリに予め記
憶させておく。
The target altitude H0 can be set as described below, in addition to the above-mentioned equation (18). For example, when the flight altitude is determined and the altitude is to be maintained, the set altitude is stored in the CPU 22 in advance, and the set altitude is set as the target altitude H0. Further, the target altitude H0 can be increased or decreased in accordance with a value detected by a sensor for detecting the inclination angle of the elevating operation stick (not shown) of the transmitter 10. At this time, the target altitude H0 corresponding to the stick inclination angle is stored in a memory (not shown) of the CPU 22 in advance.

【0039】一方、制御スイッチがON状態であるとき
の目標上下方向加速度AZ0としては、設定加速度をCP
U22に予め記憶させておき、この設定加速度を目標上
下方向加速度AZ0としたり、送信機10の昇降操作用ス
ティック(図示せず)の傾斜角を検出するセンサによっ
て検出された値と対応させて目標上下方向加速度AZ0を
増減させることもできる。この場合、スティックの傾斜
角に対応する目標上下方向加速度AZ0は、CPU22の
不図示のメモリに予め記憶させておく。
On the other hand, as the target vertical acceleration AZ0 when the control switch is ON, the set acceleration is CP
The set acceleration is stored in advance in U22, and the set acceleration is set as a target vertical acceleration AZ0, or the target acceleration is correlated with a value detected by a sensor that detects a tilt angle of an elevating operation stick (not shown) of the transmitter 10. The vertical acceleration AZ0 can be increased or decreased. In this case, the target vertical acceleration AZ0 corresponding to the stick tilt angle is stored in a memory (not shown) of the CPU 22 in advance.

【0040】上述したように構成されたコントローラ8
を備えた無人ヘリコプタでは、コントローラ8によって
現在の機体1の飛行状態が操縦者の意図する目標飛行状
態となるようにサーボモータ5〜7が制御される。この
ときには、姿勢角演算装置21が求めた実際の姿勢角θ
X,θY,θZ と、Z軸方向の加速度センサ17によって
検出された機体Z軸方向の加速度αZ と、高度センサ1
8によって検出された地表までの距離hと、エンジン回
転数センサ19によって検出されたエンジン回転数等の
データに基づいて制御が行われる。
The controller 8 configured as described above
In the unmanned helicopter provided with, the servo motors 5 to 7 are controlled by the controller 8 so that the current flight state of the aircraft 1 becomes a target flight state intended by the operator. At this time, the actual posture angle θ obtained by the posture angle calculation device 21
X, θY, θZ, an acceleration αZ in the body Z-axis direction detected by the acceleration sensor 17 in the Z-axis direction, and an altitude sensor 1
The control is performed based on data such as the distance h to the ground detected by 8 and the engine speed detected by the engine speed sensor 19.

【0041】そして、飛行中に飛行状態維持スイッチを
ON操作すると、コントローラ8の各アクチュエータ制
御量演算処理手段23は、姿勢維持手段24が求めた目
標姿勢角ΘX,ΘY、地球座標系における現在の高度Hお
よび現在の上下方向の加速度AZ を使用して飛行状態を
制御するようになる。言い換えれば、機体1に左右、前
後方向への加速度αX,αYが加わると、姿勢角演算装置
21が求めた機体姿勢角θX,θYが前記加速度に応じた
目標値と一致するように制御されることになる。
When the flight state maintaining switch is turned on during the flight, each actuator control amount calculation processing means 23 of the controller 8 outputs the target attitude angles ΘX, ΘY obtained by the attitude maintaining means 24 and the current attitude angles in the earth coordinate system. The flight state is controlled using the altitude H and the current vertical acceleration AZ. In other words, when accelerations αX and αY in the left-right and front-rear directions are applied to the body 1, the body posture angles θX and θY obtained by the posture angle calculation device 21 are controlled so as to coincide with target values corresponding to the accelerations. Will be.

【0042】目標姿勢角ΘX,ΘYを使用して制御を行う
と、機体1に加わる左右方向や前後方向への加速度α
X,αYに応じて機体1の姿勢が変化する。このため、機
体1に搭載された農薬や燃料が減少することに起因して
機体1が軽くなり、メインロータ2およびテールロータ
3の推力が減って機体1に左右何れかの方向へ加速度が
加わるときには、この加速度に応じて機体1が傾斜し、
左右方向への推力は機体1が傾斜することによって打ち
消される。また、このときに機体1が例えば風を受けて
左右、前後方向に流されるような場合にも、前記同様に
傾斜され、風上に向けて推力が生じるように制御され
る。
When control is performed using the target attitude angles ΘX and ΘY, the acceleration α applied to the body 1 in the left-right direction and the front-back direction is obtained.
The attitude of the body 1 changes according to X and αY. As a result, the weight of the body 1 is reduced due to the decrease in the amount of pesticides and fuel mounted on the body 1, the thrust of the main rotor 2 and the tail rotor 3 is reduced, and acceleration is applied to the body 1 in either the left or right direction. Sometimes, the aircraft 1 tilts according to this acceleration,
The thrust in the left-right direction is canceled by the inclination of the body 1. Also, at this time, even when the airframe 1 is swept in the left, right, front and rear directions by, for example, receiving the wind, the airbag 1 is tilted in the same manner as described above, and is controlled so as to generate a thrust toward the windward side.

【0043】したがって、テールロータ3の推力や風等
の外乱による影響を操縦者が何等操作することなく打ち
消すことができるようになる。
Therefore, the influence of disturbance such as thrust of the tail rotor 3 and wind can be canceled without any operation by the operator.

【0044】さらに、現在の高度Hおよび角速度AZ を
使用して制御を行うと、機体1に加わる左右方向や前後
方向への加速度αX,αYや、姿勢角θX,θYに応じて高
度や推力が制御されるようになる。言い換えれば、機体
1に加速度αX,αYが加わっったり姿勢角θX,θYが変
化すると、Z軸方向の加速度センサ17および高度セン
サ18の出力がこの加速度αX,αYや姿勢角θX,θYに
応じた値に補正されることになる。このため、機体1を
旋回させたり急激なフレア動作を行ったりして機体1の
Z軸が鉛直方向に対して傾斜したとしても、機体1の高
度は目標高度に維持される。
Further, when control is performed using the current altitude H and the angular velocity AZ, the altitude and thrust are changed according to the acceleration αX, αY applied to the body 1 in the left-right direction and the front-rear direction, and the attitude angles θX, θY. Become controlled. In other words, when the accelerations αX and αY are applied to the body 1 or the attitude angles θX and θY change, the outputs of the acceleration sensor 17 and the altitude sensor 18 in the Z-axis direction are changed according to the accelerations αX and αY and the attitude angles θX and θY. Will be corrected to the calculated value. Therefore, even if the Z-axis of the airframe 1 is inclined with respect to the vertical direction by turning the airframe 1 or performing a sudden flare operation, the altitude of the airframe 1 is maintained at the target altitude.

【0045】なお、本実施例では現在の高度Hと現在の
上下方向の加速度AZ との両方を利用して高度制御を行
う例について説明したが、高度制御を行うに当たっては
これらの一方のみを採用するだけでもよい。
In this embodiment, an example has been described in which altitude control is performed by using both the current altitude H and the current vertical acceleration AZ. However, only one of these is employed in performing altitude control. Just do it.

【0046】さらに、本実施例では無人ヘリコプタの飛
行制御を行う例について説明したが、制御対象とする飛
行体としては、無線操縦される飛行船や飛行機等であっ
てもよい。
Further, in this embodiment, an example in which flight control of an unmanned helicopter is performed has been described. However, a flying object to be controlled may be an airship or an airplane that is wirelessly controlled.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように第1の発明に係る飛
行体の姿勢制御装置は、機体の前後、左右方向への加速
度(αX,αY)を検出する前後方向用加速度センサ、左
右方向用加速度センサと、前記2方向の軸線の鉛直線に
対する傾斜角からなる機体姿勢角(θX,θY)を求める
姿勢角演算装置と、前記前後方向用加速度センサによっ
て検出された前後方向への加速度(αX) および左右方
向用加速度センサによって検出された左右方向への加速
度(αY) を、gを重力加速度とする下記の数式 ΘX=αY/g ΘY=−αX/g に代入して目標姿勢角(ΘX,ΘY)を求め、この目標姿
勢角(ΘX,ΘY)に前記姿勢角演算装置が求めた機体姿
勢角(θX,θY)が一致するように機体を制御する機体
制御装置とを備えたため、機体に左右、前後方向への加
速度が加わると、姿勢角演算装置が求めた機体姿勢角が
前記加速度に応じた値に修正される。
As described above, the flying object attitude control apparatus according to the first aspect of the present invention includes a longitudinal acceleration sensor for detecting longitudinal (left and right) accelerations (αX, αY) of the aircraft, and a left-right acceleration sensor. An acceleration sensor, a posture angle calculating device for calculating a body posture angle (θX, θY) composed of an inclination angle of the two axes with respect to a vertical line, and a longitudinal acceleration (αX) detected by the longitudinal acceleration sensor. ) And the lateral acceleration (αY) detected by the lateral acceleration sensor are substituted into the following formula gX = αY / g ΘY = -αX / g, where g is the gravitational acceleration, and the target attitude angle (ΘX , ΘY), and a body control device for controlling the body so that the body posture angles (θX, θY) obtained by the posture angle calculation device coincide with the target posture angles (ΘX, ΘY). Acceleration in the left, right, front and back directions If, aircraft attitude angle attitude angle calculation unit has calculated is corrected to a value corresponding to the acceleration.

【0048】このため、テールロータの推力や風等の外
乱による影響を操縦者が何等操作することなく打ち消す
ことができるようになる。
Therefore, the influence of disturbance such as thrust of the tail rotor and wind can be canceled without any operation by the operator.

【0049】第2の発明に係る飛行体の姿勢制御装置
は、第1の発明に係る飛行体の姿勢制御装置において、
機体の上下方向の軸線を下方へ延長させた仮想線に沿う
機体と地表との距離(h)を検出する高度センサを設け
ると共に、機体制御装置に、前記高度センサによって検
出された距離(h)と、姿勢角演算装置が求めた機体姿
勢角(θX,θY)を下記の数式H=hcosθXcosθYに代
入して地球座標系における現在の高度Hを求め、この現
在の高度Hが操縦者によって設定された地球座標系にお
ける目標高度に一致するように制御する高度制御手段を
設けたものであり、第3の発明に係る飛行体の姿勢制御
装置は、第1の発明に係る飛行体の姿勢制御装置におい
て、機体の上下方向の加速度(αZ)を検出する上下方
向用加速度センサを設けると共に、機体制御装置に、前
記上下方向用加速度センサによって検出された上下方向
への加速度(αZ) と、前後方向用加速度センサおよび
左右方向用加速度センサによって検出された前後、左右
方向への加速度(αX,αY)とを、gを重力加速度とす
る下記の数式 AZ =g−sinθYαX+cosθYsinθXαY+cosθXcosθY
αZ に代入して地球座標系における現在の上下方向への加速
度AZ を求め、この現在の上下方向への加速度AZ が操
縦者によって設定された地球座標系における目標上下方
向加速度に一致するように制御する高度制御手段を設け
たものであるため、機体に前後、左右方向への加速度が
加わったり、機体の姿勢角が変化すると、地球座標系に
おける機体の現在の高度Hや上下方向の加速度AZ が目
標とする高度、加速度と一致するように制御される。
The attitude control device for a flying object according to the second invention is the attitude control device for a flying object according to the first invention, wherein:
An altitude sensor is provided for detecting the distance (h) between the aircraft and the ground along an imaginary line obtained by extending the vertical axis of the aircraft downward, and the aircraft controller has a distance (h) detected by the altitude sensor. And the aircraft attitude angle (θX, θY) obtained by the attitude angle calculation device is substituted into the following equation H = hcosθXcosθY to obtain the current altitude H in the earth coordinate system, and the current altitude H is set by the pilot. Altitude control means for performing control so that the altitude coincides with a target altitude in the earth coordinate system, wherein the attitude control device for an air vehicle according to the third invention is provided with an attitude control device for an air vehicle according to the first invention , A vertical acceleration sensor for detecting the vertical acceleration (αZ) of the body is provided, and the vertical control (αZ) detected by the vertical acceleration sensor is provided to the body control device. The following equation where the acceleration (αX, αY) in the front / rear and left / right directions detected by the direction acceleration sensor and the left / right direction acceleration sensor is g as gravitational acceleration: AZ = g−sin θYαX + cos θY sin θXαY + cos θXcos θY
Substitute αZ to obtain the current vertical acceleration AZ in the earth coordinate system, and control so that the current vertical acceleration AZ matches the target vertical acceleration in the earth coordinate system set by the pilot. When the aircraft is subjected to longitudinal and lateral acceleration or the attitude angle of the aircraft changes, the current altitude H and the vertical acceleration AZ of the aircraft in the earth coordinate system are changed. Control is performed so as to match the target altitude and acceleration.

【0050】このため、機体を旋回させたり急激なフレ
ア動作を行ったりして機体の上下方向の軸線が鉛直方向
に対して傾斜したとしても、機体の高度は目標高度に維
持される。
Therefore, even if the vertical axis of the aircraft is inclined with respect to the vertical direction by turning the aircraft or performing a sudden flare operation, the altitude of the aircraft is maintained at the target altitude.

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

【図1】 本発明に係る飛行体の姿勢制御装置を搭載し
た無人ヘリコプタの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unmanned helicopter equipped with a flying object attitude control device according to the present invention.

【図2】 本発明に係る飛行体の姿勢制御装置の全体構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of a flying object attitude control device according to the present invention.

【図3】 要部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part.

【図4】 高度補正を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining altitude correction;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…機体、2…メインロータ、3…テールロータ、4…
エンジン、5…エンジンコントローラサーボモータ、6
…コレクティブサーボモータ、7…ラダーサーボモー
タ、8…コントローラ、9…受信機、10…送信機、1
1…加速度センサ、12…角速度センサ、13…加速度
センサ、14…角速度センサ、15…地磁気方位セン
サ、16…角速度センサ、21…姿勢角演算装置、22
…CPU、23…各アクチュエータ制御量演算処理手
段、24…姿勢維持手段。
1. Airframe, 2. Main rotor, 3. Tail rotor, 4.
Engine, 5 ... Engine controller servo motor, 6
... collective servo motor, 7 ... ladder servo motor, 8 ... controller, 9 ... receiver, 10 ... transmitter, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... acceleration sensor, 12 ... angular velocity sensor, 13 ... acceleration sensor, 14 ... angular velocity sensor, 15 ... geomagnetic direction sensor, 16 ... angular velocity sensor, 21 ... attitude angle calculation device, 22
... CPU, 23... Each actuator control amount calculation processing means, 24.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B64C 13/16 B64C 27/04 B64C 39/02 G05D 1/08 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B64C 13/16 B64C 27/04 B64C 39/02 G05D 1/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 機体の前後、左右方向への加速度(α
X,αY)を検出する前後方向用加速度センサ、左右方向
用加速度センサと、前記2方向の軸線の鉛直線に対する
傾斜角からなる機体姿勢角(θX,θY)を求める姿勢角
演算装置と、前記前後方向用加速度センサによって検出
された前後方向への加速度(αX) および左右方向用加
速度センサによって検出された左右方向への加速度(α
Y) を、gを重力加速度とする下記の数式 ΘX=αY/g ΘY=−αX/g に代入して目標姿勢角(ΘX,ΘY)を求め、この目標姿
勢角(ΘX,ΘY)に前記姿勢角演算装置が求めた機体姿
勢角(θX,θY)が一致するように機体を制御する機体
制御装置とを備えたことを特徴とする飛行体の姿勢制御
装置。
1. An acceleration (α) in the longitudinal and lateral directions of an airframe.
X, αY), a front-rear direction acceleration sensor, a left-right direction acceleration sensor, and a posture angle calculation device for calculating an aircraft posture angle (θX, θY) comprising an inclination angle of the two directions with respect to a vertical line. The longitudinal acceleration (αX) detected by the longitudinal acceleration sensor and the lateral acceleration (α) detected by the lateral acceleration sensor
Y) is substituted into the following formula gX = αY / g ΘY = −αX / g, where g is the gravitational acceleration, to obtain a target attitude angle (ΘX, ΘY). An attitude control device for a flying object, comprising: an airframe control device that controls the aircraft so that the attitude angles (θX, θY) obtained by the attitude angle calculation device match.
【請求項2】 請求項1記載の飛行体の姿勢制御装置に
おいて、機体の上下方向の軸線を下方へ延長させた仮想
線に沿う機体と地表との距離(h)を検出する高度セン
サを設けると共に、機体制御装置に、前記高度センサに
よって検出された距離(h)と、姿勢角演算装置が求め
た機体姿勢角(θX,θY)とを下記の数式 H=hcosθXcosθY に代入して地球座標系における現在の高度Hを求め、こ
の現在の高度Hが操縦者によって設定された地球座標系
における目標高度に一致するように制御する高度制御手
段を設けたことを特徴とする飛行体の姿勢制御装置。
2. A flying object attitude control apparatus according to claim 1, further comprising an altitude sensor for detecting a distance (h) between the aircraft and the ground surface along an imaginary line extending downward in the vertical axis of the aircraft. At the same time, the distance (h) detected by the altitude sensor and the body attitude angles (θX, θY) obtained by the attitude angle calculation device are substituted into the following formula H = hcosθXcosθY in the body coordinate system. And a height control means for controlling the current height H to be equal to a target height in the earth coordinate system set by the pilot. .
【請求項3】 請求項1記載の飛行体の姿勢制御装置に
おいて、機体の上下方向の加速度(αZ) を検出する上
下方向用加速度センサを設けると共に、機体制御装置
に、前記上下方向用加速度センサによって検出された上
下方向への加速度(αZ) と、前後方向用加速度センサ
および左右方向用加速度センサによって検出された前
後、左右方向への加速度(αX,αY)とを、gを重力加
速度とする下記の数式 AZ =g−sinθYαX+cosθYsinθXαY+cosθXcosθY
αZ に代入して地球座標系における現在の上下方向への加速
度AZ を求め、この現在の上下方向への加速度AZ が操
縦者によって設定された地球座標系における目標上下方
向加速度に一致するように制御するする高度制御手段を
設けたことを特徴とする飛行体の姿勢制御装置。
3. The flying object attitude control device according to claim 1, further comprising a vertical acceleration sensor for detecting a vertical acceleration (αZ) of the airframe, and wherein the airframe control device includes the vertical acceleration sensor. The acceleration in the vertical direction (αZ) detected by the acceleration sensor and the acceleration in the front-rear and left-right directions (αX, αY) detected by the acceleration sensor for the front-rear direction and the acceleration sensor for the left-right direction are referred to as g. The following equation: AZ = g-sinθYαX + cosθYsinθXαY + cosθXcosθY
Substitute αZ to obtain the current vertical acceleration AZ in the earth coordinate system, and control so that the current vertical acceleration AZ matches the target vertical acceleration in the earth coordinate system set by the pilot. An attitude control device for a flying object provided with altitude control means for performing the following operations.
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