JPH042479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、操縦系統にコンピユータを含む電気
式操縦装置を備えた乗物、例えば航空機（この航
空機の中には、パイロツトが当該航空機には直接
搭乗してないが、他機あるいは地上にいる場合の
所謂無人機を含む）、スペースシヤトル、自動車、
船舶等の乗物、に発生するパイロツト誘導振動
（Pilot Induced Oscillation）（以下PIOと略称す
る）を防止する装置に関する。

〔従来の技術〕

操縦系統にコンピユータを含む電気式操縦装置
を備えた航空機等の乗物においては、ほとんど例
外なくPIOと呼ばれる振動が発生する。PIOと
は、「航空宇宙工学便覧」によれば、パイロツト
−操縦系統−飛行機の閉ループに現れる自励振動
のことで、主として人間の判断と動作との時間遅
れ、操縦系統の時間遅れ、或いは操縦力と操縦面
との位相差などに起因する振動のことである。こ
のPIOは、操縦者の操縦状態如何によつて発生す
るものであるが、操縦者がその振動を制御しよう
として操縦操作を続行すると、いつまでも継続す
る上、場合によつては益々増大するという性質を
有している。PIOの増大を許すと、乗物の安全を
脅かすことになり、特に乗物が航空機である場
合、重大な事故を引き起こすおそれがある。PIO
は操縦を緩やかにすると収まる傾向を持つている
が、PIOであることを操縦者が適確に認識するこ
とが比較的困難であるため、PIOであることに気
付かずにそのまま操縦を続行し、PIOを継続させ
ている場合が多い。このようなPIO防止策とし
て、従来は電気式操縦装置のコンピユータに与え
る制御則を、PIOが発生しないように組立てる努
力がなされてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のようなPIO防止策を講じても
PIOの発生を完全に防止することはできなかつ
た。その理由は、例えば航空機の場合に例をとる
と、航空機のすべての飛行条件および人間が行な
うすべての操縦パターンについて、PIOが全く発
生しないように、操縦系統の中にある非線形性の
影響等を考慮に入れながら制御則を組立てること
は非常に困難であり、現実には不可能に近いため
である。したがつてPIOの発生は現在でも依然と
して防止されない状態にあるというのが実状であ
る。

そこで本発明は、PIOの発生を初期段階で適確
に検出でき、PIOを速やかに抑制することがで
き、乗物の安全性を確保できるPIO防止装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するた
めに次のような手段を講じた。

すなわち、パイロツト操縦部からのコマンドに
応じて予定される機体運動の応答モデルを演算す
る演算手段と、上記コマンドに基づいて作動する
制御則演算器の出力によつて駆動される実際の機
体に生じる機体運動の応答データを検知する検知
手段と、前記演算手段により演算された機体運動
の応答モデルの内容と前記検知手段により検知さ
れた実際の機体運動の応答データの内容とを比較
し、その差からパイロツト誘導振動の発生を検出
する振動発生検出手段と、この振動発生検出手段
によりパイロツト誘導振動の発生が検出されたと
き制御則ゲイン調整器により前記制御則演算器の
制御則ゲインを低下させて上記パイロツト誘導振
動を抑制する振動抑制手段と、を備えるようにし
た。

なおPIOを抑制する振動抑制手段としては、上
記PIOが発生したことを操縦者に報知するPIO表
示器を含んで構成されたものであることが望まし
い。

〔作用〕

上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち演算された機体運動の応答モデルの
内容と、検知された実際の機体運動の応答データ
の内容とが、振動発生検出手段の比較器において
比較され、その差からPIOの発生が自動的に検出
される。そしてPIOの発生が検出されると、制御
則ゲイン調整器により前記制御則演算器の制御則
ゲインが低下させられる。このため発生したPIO
は直ちにしかも適確に抑制されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明を航空機の電気式操縦装置に適
用した一実施例の構成を示すブロツク図である。
パイロツト操縦部１の操縦状態はフオースまたは
ストロークセンサ２により検出され、パイロツト
コマンドとして制御則演算器３に供給される。制
御則演算器３は所定の制御則ゲインにより制御則
の演算を行なう。制御則演算器３の出力信号舵操
舵コマンドとしてアクチユエータ４に与えられ
る。アクチユエータ４は操舵コマンドに応じた操
舵動作を実行し、機体運動部５を駆動する。機体
運動部５の動作は機体運動センサ６により検出さ
れ、速度信号、加速度信号、角速度信号等が得ら
れる。これらの信号は前記制御則演算器３にフイ
ードバツクされ、パイロツトの操縦に応じた航空
機の飛行が行なわれる。

一方、フオースまたはストロークセンサ２から
のパイロツトコマンドは、評価用機体応答モデル
演算器７に与えられる。評価用機体応答モデル演
算器７は、与えられたパイロツトコマンドに応じ
て予定される機体運動の応答モデルを演算して出
力する。また前記機体運動センサ６の出力信号
は、評価用機体応答演算器８に与えられる。評価
用機体応答演算器８は、機体運動センサ６から入
力する実際の機体運動に基づく情報から、実際の
機体に生じる機体運動の応答データを演算して出
力する。評価用機体応答モデル演算器７の出力信
号と、評価用機体応答演算器８の出力信号とは、
比較器９に与えられる。比較器９は両信号を比較
してその差を求め、その差が予め設定したレベル
より小さいか大きいかを判定する。その差が予め
設定したレベルより小さいときは、機体運動が予
定通り行なわれている場合であり、何等問題がな
いので終了信号SOが送出される。したがつてこ
れ以上の制御は行なわれない。その差が予め設定
したレベルより大きいときは、PIOが発生したと
き（発生が予測される場合も含む）であり、操作
信号Ｓ１が制御則ゲイン調整器１０およびPIO表
示器１１に与えられる。制御則ゲイン調整器１０
は上記操作信号Ｓ１を与えられると、制御則演算
器３の制御則ゲインを低下させる。またPIO表示
器１１は前記信号を与えられると、PIOが発生し
たことを表示する。

このように構成された本実施例によれば、次の
ような作用効果を奏する。PIOは第２図のような
制御系において、パイロツトゲイン｜Gp｜が第
３図のボード線図に示すゲインマージンGmより
大きくなつたとき、すなわち｜Gp｜＞Gmになつ
たときに系が不安定となつて発生する。なお第２
図のＧはＭ／Ｆで表わせる。しかるに前記実施例
においては、パイロツトのコマンドにより予定さ
れる搭乗機体の運動と、実際の機体運動との差に
よりPIOの発生を検出し、PIOの発生が検出され
たとき制御則演算器３の制御則ゲインGcを低下
させるようにしているので、制御則ゲインGcの
低下により｜Ｇ｜が低下してGmが大きくなり、
｜Gp｜＜Gmとなる。かくしてPIOが抑制され
る。またPIOの発生が検出されたとき、PIO表示
器１１によりその旨が表示されるので、パイロツ
トはその表示内容からPIOの発生を知ることがで
きる。したがつて、仮に前記制御則ゲインGcの
調整が何等かの故障により不十分であつたり、全
く行なわれない場合であつても、パイロツトが操
縦度合いを緩め、｜Gp｜を｜Gp｜＜Gmとするこ
とによりPIOを抑制できる。

なお本発明は前記一実施例に限定されるもので
はない。また前記実施例ではPIOの発生を操縦者
に報知する報知手段としてPIO表示器１１を用い
た場合を示したが、ブザー等の音響による報知手
段を独立にまたは表示器と併用するようにしても
よい。さらに前記実施例では本発明を航空機用の
電気式操縦装置に適用した例を示したが、航空機
以外の電気式操縦装置に広く適用可能であるのは
勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、演算された機体運動の応答モ
デルの内容と、検知された実際の機体運動の応答
データの内容とが、振動発生検出手段の比較器に
おいて比較され、その差からPIOの発生が自動的
に検出される。そしてPIOの発生が検出される
と、制御則ゲイン調整器により前記制御則演算器
の制御則ゲインが低下させられる。このため発生
したPIOは直ちにしかも適確に抑制されることに
なる。かくして本発明によれば、PIOの発生を初
期段階で適確に検出でき、発生したPIOを速やか
に抑制することができ、乗物の安全性を確保する
ことのできるパイロツト誘導振動防止装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明を航空機の電気式操縦
装置に適用した一実施例を示す図で、第１図は構
成を示すブロツク図、第２図および第３図は同実
施例の作用を説明するための制御系のブロツク図
およびボード線図である。 １……パイロツト操縦部、２……フオースまた
はストロークセンサ、３……制御則演算器、４…
…アクチユエータ、５……機体運動部、６……機
体運動センサ、７……評価用機体応答モデル演算
器、８……評価用機体応答演算器、９……比較
器、１０……制御則ゲイン調整器、１１……PIO
表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パイロツト操縦部からのコマンドに応じて予
   定される機体運動の応答モデルを演算する演算手
   段と、 上記コマンドに基づいて作動する制御則演算器
   の出力によつて駆動される実際の機体に生じる機
   体運動の応答データを検知する検知手段と、 前記演算手段により演算された機体運動の応答
   モデルの内容と前記検知手段により検知された実
   際の機体運動の応答データの内容とを比較し、そ
   の差からパイロツト誘導振動の発生を検出する振
   動発生検出手段と、 この振動発生検出手段によりパイロツト誘導振
   動の発生が検出されたとき、制御則ゲイン調整器
   により前記制御則演算器の制御則ゲインを低下さ
   せて上記パイロツト誘導振動を抑制する振動抑制
   手段と、 を具備したことを特徴とするパイロツト誘導振動
   防止装置。 ２ パイロツト誘導振動を抑制する振動抑制手段
   は、上記パイロツト誘導振動が発生したことを操
   縦者に報知するパイロツト誘導振動表示器を含ん
   で構成されたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のパイロツト誘導振動防止装
   置。