JP3248645B2 - 飛翔体の姿勢制御装置 - Google Patents
飛翔体の姿勢制御装置Info
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Description
勢の安定化に利用される姿勢制御装置に関するものであ
って、とくに、操舵翼とサイドスラスタを備えた複合制
御方式の飛翔体の姿勢制御装置に関するものである。
は、操舵翼をフィードバック制御するものが知られてお
り、この姿勢制御装置では、例えば指令信号に基づいて
操舵翼を駆動した際に、操舵翼による機体の姿勢の変化
量を検出し、その検出結果をフィードバック信号として
指令信号と比較して所定の姿勢になるまで制御を繰り返
すようにしている。また、この種の姿勢制御装置は、意
図的に経路を修正する制御のほかに、外乱などで飛翔体
の姿勢が変化した際に元の姿勢に修正する安定化の制御
も行う。
旋回時の応答速度を速くして誘導のための修正精度を高
めるために、上記の操舵翼と、機体の横方向に推進力を
発生させるサイドスラスタとを備えた複合制御方式の姿
勢制御装置を用いたものがある。このような飛翔体の姿
勢制御装置は、例えば、平成4年9月30日に丸善が発
行した「第2版・航空宇宙工学便覧」の第729および
730頁に記載されている。
うなフィードバック制御される操舵翼とサイドスラスタ
を備えた複合制御方式の飛翔体の姿勢制御装置にあって
は、意図的に経路を修正する制御としてサイドスラスタ
を作動させた際に、機体の姿勢変化を検出した操舵翼の
フィードバック制御系が安定化の制御としてその姿勢変
化を打ち消す方向に操舵翼を駆動してしまうため、結果
としてサイドスラスタの出力に対して姿勢の変化量が小
さいと共に、姿勢が安定するまでの間の振動が大きいと
いう不具合があり、良好な経路修正制御を実現するうえ
での改善が必要であった。
れたもので、フィードバック制御される操舵翼とサイド
スラスタとを用いた飛翔体の複合制御において、サイド
スラスタによる経路修正制御の際に充分な変化量を得る
ことができると共に、振動の抑制を実現することができ
る姿勢制御装置を提供することを目的としている。
姿勢制御装置は、フィードバック制御される操舵翼と、
サイドスラスタとで飛翔中に姿勢制御を行う複合制御方
式の飛翔体の姿勢制御装置において、操舵翼の制御ルー
プに、サイドスラスタの噴射開始から所定時間だけフィ
ードバック信号を遮断する規制手段を設けた構成として
おり、上記の構成を従来の課題を解決するための手段と
している。
は、飛翔体の飛翔中に経路修正としてサイドスラスタを
噴射した際に、規制手段によって所定時間だけ操舵翼の
制御ループにおけるフィードバック信号が遮断されるの
で、サイドスラスタによる機体の姿勢変化を操舵翼のフ
ィードバック制御系が検出しても、その姿勢変化を打ち
消す方向に操舵翼を駆動することがなく、サイドスラス
タの出力に見合った姿勢変化量が得られるとともに振動
が抑制され、充分な変化量が得られたのちに操舵翼のフ
ィードバック制御が行われることとなる。
の姿勢制御装置の一実施例を説明する。
イドスラスタの制御系Pと操舵翼の制御系Qに分けら
れ、図2に示すような飛翔体Aの姿勢制御を行う。図示
の姿勢制御装置は垂直面内におけるピッチ制御系であ
る。また、水平面内におけるヨー制御系は実質的にピッ
チ制御系と同じであるためここでは省略する。
推進源とする弾道飛翔体であって、頭部寄りに全周にわ
たって多数の噴射口を配列させたサイドスラスタ(イン
パルススラスタ)Bを備えると共に、尾部に90度間隔
で操舵翼Cを備え、さらに各操舵翼Cの頭部側に安定翼
Dを備えている。サイドスラスタBは、飛翔体Aに重心
G回りのモーメントを発生させる。ここで、飛翔中の飛
翔体Aの姿勢において、水平な基準線Hに対する機軸の
角度が姿勢角θであり、基準線Hに対する飛翔方向の角
度が経路角γである。
制御系Pは、サイドスラスタBの推力Tsを入力として
姿勢角レートθrを出力する伝達関数1と、同じくサイ
ドスラスタBの推力Tsを入力として経路角γを出力す
る伝達関数2を備えている。なお、姿勢角レートθr
は、サイドスラスタBの噴射による姿勢変化量である誘
導角度を時間微分して表したものである。
御系Qは、指令信号Csが入力される補償器3、アクチ
ュエータ類を作動させる操縦性増大装置4、操舵翼Cの
舵角δを入力として経路角γを出力する伝達関数5、同
じく操舵翼Cの舵角δを入力として姿勢角レートθrを
出力する伝達関数6、および姿勢変化時の角速度を検出
するレートジャイロ7を備えると共に、レートジャイロ
7の検出結果であるフィードバック信号Fbと指令信号
Csと比較する第1比較器11を備えており、この制御
ループに、サイドスラスタBの噴射開始から所定時間だ
けフィードバック信号Fsを遮断する規制手段8が設け
てある。
の遮断時間は、サイドスラスタBの推力Ts、機体形状
やサイドスラスタBの位置、および飛翔速度の関数であ
り、サイドスラスタBの噴射前に決定される。図3はサ
イドスラスタBを噴射している際の時間経過に伴う姿勢
角レートθrの変化を示すグラフであって、頭上げの方
向を正としており、例えば頭上げの動作を行う場合、姿
勢角レートθrが第1回目の正の値を示している時間を
規制手段8の遮断時間Δtとする。
角レートθrは第2比較器12に入力され、各制御系
P,Qから出力された各経路角γは第3比較器13に入
力されるようになっており、これらのデータは飛翔体A
の位置などを検出する図示しない誘導ループに送られ
る。
置は、飛翔体Aの飛翔中において、経路修正としてサイ
ドスラスタBを噴射した際に、規制手段8によって所定
時間Δtだけ操舵翼Cの制御ループにおけるフィードバ
ック信号Fsを遮断する。このとき、操舵翼Cの制御系
Qは指令信号Csを0とし、サイドスラスタBによる機
体の姿勢変化を検出して姿勢角レートθrの振動を抑制
するように働いているが、上記の如くフィードバック信
号Fsが遮断されているので、サイドスラスタBによる
姿勢変化を打ち消す方向に操舵翼Cを駆動することがな
い。
をするに際し、規制手段8がない場合には、図4中の点
線で示すようにサイドスラスタBの噴射とともに舵角δ
が負の方向に駆動されるが、規制手段8を備えた姿勢制
御装置では遮断時間Δtの間は舵角δの変化がなく、遮
断時間Δtの経過後には、図4中の実線で示すように操
舵翼Cが正方向のみに駆動される。
合った姿勢変化量が得られ、その後に操舵翼Cのフィー
ドバック制御が行われるので、図5中の実線で示すよう
に、規制手段8がない場合(点線)に比べて大きな経路
角γが得られ、図6中の実線で示すように、規制手段8
がない場合(点線)に比べて大きな姿勢角θが得られる
こととなり、とくに姿勢角θに関しては姿勢が安定する
までの間の振動が小さくなる。
体の姿勢制御装置によれば、フィードバック制御される
操舵翼とサイドスラスタとを用いた複合制御において、
サイドスラスタによる経路修正の際に、操舵翼の制御に
よる打ち消し分が除去されるので、サイドスラスタの出
力に見合った充分な変化量を得ることができると共に、
姿勢が安定するまでの間の振動を抑制することができ、
これに伴って経路修正時の応答速度の高速化や修正精度
の向上をも実現することができる。
例においてピッチ制御系を説明するブロック図である。
である。
レートの変化を示すグラフである。
の舵角の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 フィードバック制御される操舵翼と、サ
イドスラスタとで飛翔中に姿勢制御を行う複合制御方式
の飛翔体の姿勢制御装置において、操舵翼の制御ループ
に、サイドスラスタの噴射開始から所定時間だけフィー
ドバック信号を遮断する規制手段を設けたことを特徴と
する飛翔体の姿勢制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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JP27977793A Expired - Fee Related JP3248645B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 飛翔体の姿勢制御装置 |
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-
1993
- 1993-11-09 JP JP27977793A patent/JP3248645B2/ja not_active Expired - Fee Related
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