JPH03246195A - アクチュエータシステムの安定性補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アクチュエータシステムの安定性補償回路に
関し、詳しくは２次振動項を含む系の離散制御を行うア
クチュエータシステムの安定性補償回路に関する。

（従来の技術） 従来、航空機のフライトコントロール等に用いるアクチ
ュエータシステムにおいては、質量系の影響によりその
系の中に２次振動項（振動成分）を含むため、高応答時
に安定性を確保するのが非常に困難であり、高応答を要
求される場合にはその制御ループ内に安定性を補償する
回路を付加している。

従来のこの種のアクチュエータシステムとしては、例え
ば第６図に示すようなものがある。同図において、１は
例えば液圧アクチュエータ、２は舵面であり、アクチュ
エータ１は機体３に支持され、その出力ロッド１ａを軸
方向に移動させて舵面２を操舵するようになっている。

４はサーボ弁等のコントロールバルブであり、コントロ
ールパルプ４は航空機のフライトコントロール部からの
入力信号に応じてサーボアクチュエータ１の作動油圧を
変化させ、アクチュエータ１を作動させる。

このアクチュエータシステムは第７図に示すような舵面
２をマスとする力学モデルとして考えることができ、従
来においては、このシステムの共振周波数と合致する固
有値を有するノツチフィルタをアクチュエータ１の制御
ループ内に挿入し、このノツチフィルターにより２次振
動項のピークを打ち消して安定性を補償するようにして
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のアクチュエータシステ
ムの安定性補償回路にあっては、アクチュエータシステ
ムの共振周波数が変化し易い場合や概略値しか分からな
い場合等に、ノツチフィルターの共振周波数とその制御
対象であるアクチュエータシステムの共振周波数とが一
致せず、例えば、第８図に示すようにステップ応答にお
いて２次振動項の共振周波数の振動要素があられれ、安
定性を確保することができないという問題があった。

そこで本発明は、共振周波数が概略値しか分からないア
クチュエータシステムの安定性を確実に補償するアクチ
ュエータシステムの安定性補償回路を提供することを目
的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するため、入力信号に応じ
て作動するサーボアクチュエータと該アクチュエータに
よって操作される被操作物とを有し振動成分を含んだア
クチュエータシステムに設けられ、該アクチュエータへ
の入力信号とフィードバック信号との偏差信号を制御し
てアクチュエータシステムの安定性を補償するアクチュ
エータシステムの安定性補償回路であって、前記アクチ
ュエータシステムの共振時の振動周期と近似する所定時
間、または、該振動周期以上の所定時間毎にアクチュエ
ータへの偏差信号を平均化する移動平均フィルタを設け
たことを特徴とするものである。

（作用） 本発明では、移動平均フィルタによって、アクチュエー
タシステムの共振時の振動周期と近似する所定時間、ま
たは、該振動周期以上の所定時間毎に、アクチュエータ
への偏差信号が平均化される。

したがって、制御対象であるアクチュエータシステムの
共振周波数が概略値しか分からない場合であっても、そ
の系の２時振動項のピークが確実に打ち消され、アクチ
ュエータシステムの安定性が確保される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明の一実施例を示す図であり、本発明
を航空機の舵面を操作するアクチュエータシステムに適
用した例を示している。

第１図において、１１は油圧または電気の入力信号に応
じて作動するサーボアクチュエータ、例えば電油サーボ
弁で制御される油圧シリンダである。

油圧シリンダ１１は図示しないが一端で被操作物として
の舵面（図示せず）に連結されるとともに他端で航空機
の機体に支持されており、これによって前記舵面を操作
するアクチュエータシステムを構成している。このアク
チュエータシステムは、油圧シリンダ１１の操作力伝達
系内のマス系の影響により系の中に２次振動項（振動成
分）を含んでおり、この２次振動項の共振の影響をなく
し安定性を保つように制御ループ１２が形成されている
。

制御ループ１２は、図外のフライトコントロール部から
のコマンド信号（入力信号）と前記舵面の舵角信号等の
フィードハック信号とを加え合せ点１３を介しサンプリ
ング周期Ｔで入力するデジタルフィルタ１４と、デジタ
ルフィルタ１４のデジタル出力をアナログ量（例えば、
前記電磁弁へのアナログ出力）に変換するとともにこれ
を所定時間保持するＤ／Ａ変換器１５とを有しており、
両者により油圧シリンダ１１（電油サーボ弁）への、コ
マンド信号とフィードバック信号との偏差信号を制御す
るようになっている。デジタルフィルタ１４は移動平均
フィルタとしての機能を有し、次式で表される通過特性
を有している。

但し、Ｙ：フィルタ出力、 Ｘ：フィルタ入力、 ｚ：ｚ演算子、 Ｍ：移動平均に使用するデータ数 また、デジタルフィルタ１４の移動平均時間（Ｍ×サン
プル周期Ｔ）は前記アクチュエータシステムに含まれる
２次振動項の共振時の振動周期とほぼ等しい所定時間、
または、該振動周期以上の所定時間（例えば移動平均時
間は１．２倍にして前記振動周期となる程度の値を下限
とする）となっており、この移動平均時間毎に油圧シリ
ンダ１１への偏差信号をデジタルフィルタ１４によって
平均化し、その平均化した偏差信号を油圧シリンダ１１
に与えることによってアクチュエータシステムの安定性
を補償するようにしている。

このような構成によれば、例えばステップ応答試験にお
いて、第２図に示すような結果を得ることができる。同
図はデジタルフィルタ１４の移動平均時間を前記振動周
期と等しくした場合のものであり同図において、縦軸は
舵面の角度（度）を、横軸は時間（秒）をあられしてお
り、安定した応答であることがわかる。第３図〜第５図
は、本実施例におけるデジタルフィルタ１４の移動平均
時間をそれぞれ前記振動周期の０．９倍（第３図）　、
１．１倍（第４図）　、０．７倍（第５図）にした場合
のステップ応答線図を示すものであり、第３図および第
４図は良好な応答特性を示している。すなわち、本実施
例においては、油圧シリンダ１１等からなるアクチュエ
ータシステムの共振周波数の概略値さえ分かれば、その
２次振動項を含む系の安定性を確保でき、系の特性（共
振周波数）が変化しやすい場合であっても安定した、ロ
バストな安定性補償回路を提供することができる。

なお、本実施例においては、アクチュエータを油圧シリ
ンダとしたが、電動式のアクチュエータであってもよい
ことは言うまでもない。

（効果） 本発明によれば、移動平均フィルタによって、アクチュ
エータシステムの共振時の振動周期と近似する所定時間
、または、該振動周期以上の所定時間毎にアクチュエー
タへの偏差信号を平均化するようにしているので、制御
対象であるアクチュエータシステムの共振周波数が概略
値しか分からない場合であっても、その系の２時振動項
のピークを打ち消して、アクチュエータシステムの安定
性を確実に補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係るアクチュエータシステム
の安定性補償回路の一実施例を示す図であり、第１図は
そのブロック図、第２図はそのステップ応答特性図、第
３図〜第５図はそれぞれその移動平均フィルタの移動平
均時間を変更した場合のステップ応答特性図、第６図〜
第８図は従来例を示す図であり、第６図はその全体概略
構成図、第７図はその物理モデル図、第８図はそのステ
ップ応答特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号に応じて作動するサーボアクチュエータと該ア
   クチュエータによって操作される被操作物とを有し振動
   成分を含んだアクチュエータシステムに設けられ、該ア
   クチュエータへの入力信号とフィードバック信号との偏
   差信号を制御してアクチュエータシステムの安定性を補
   償するアクチュエータシステムの安定性補償回路であっ
   て、前記アクチュエータシステムの共振時の振動周期と
   近似する所定時間、または、該振動周期以上の所定時間
   毎にアクチュエータへの偏差信号を平均化する移動平均
   フィルタを設けたことを特徴とするアクチュエータシス
   テムの安定性補償回路。