JPH04360210A - モータの負荷制御システム及びその方法 - Google Patents
モータの負荷制御システム及びその方法Info
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- JPH04360210A JPH04360210A JP3282829A JP28282991A JPH04360210A JP H04360210 A JPH04360210 A JP H04360210A JP 3282829 A JP3282829 A JP 3282829A JP 28282991 A JP28282991 A JP 28282991A JP H04360210 A JPH04360210 A JP H04360210A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
- G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
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- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
- G09B9/28—Simulation of stick forces or the like
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
- G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
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- G05G2009/04762—Force transducer, e.g. strain gauge
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- G05G2009/04766—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks providing feel, e.g. indexing means, means to create counterforce
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、検出した力に応答し
て負荷を与える制御ローダシステム（ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｏａｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）とその方法に関する。特に
、航空機の飛行シミュレーションシステムに使用される
ような、所望のダイナミック負荷を発生する負荷制御シ
ステム及びその方法に関する。
て負荷を与える制御ローダシステム（ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｏａｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）とその方法に関する。特に
、航空機の飛行シミュレーションシステムに使用される
ような、所望のダイナミック負荷を発生する負荷制御シ
ステム及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】製造システム、ロボット工学、及びシミ
ュレーションシステムなどの分野には、外部パラメータ
に応答して、モータまたはアクチュエータを制御するこ
とが必要とされる。このようなアクチュエータの制御は
、静的環境（ｓｔａｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）
にかぎらず、動的環境（ｄｙｎａｍｉｃ ｅｎｖｉｒｏ
ｎｍｅｎｔ）においても重要である。このような所でア
クチュエータの応答は、そのアクチュエータに接続され
た負荷の加速、速度、及び位置の関数として変化する。
ュレーションシステムなどの分野には、外部パラメータ
に応答して、モータまたはアクチュエータを制御するこ
とが必要とされる。このようなアクチュエータの制御は
、静的環境（ｓｔａｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）
にかぎらず、動的環境（ｄｙｎａｍｉｃ ｅｎｖｉｒｏ
ｎｍｅｎｔ）においても重要である。このような所でア
クチュエータの応答は、そのアクチュエータに接続され
た負荷の加速、速度、及び位置の関数として変化する。
【０００３】アクチュエータの動的制御に関して従来か
ら要求されていることは、航空機の飛行シミュレータな
どのシミュレータに見られる。航空機飛行シミュレータ
において、パイロットは視覚的及び聴覚的な様々の刺激
に応答して、制御スティック（ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｉ
ｃｋ） を動かす。この様なシミュレーションシステム
の目的はシミュレーションの実際感を演出することなの
で、制御スティックの動的応答（例えば”感触”）は、
ヘリコプター、商業的ジェット機、又は軍事目的の航空
機の場合でも、そのビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）に一致
したものでなければならない。
ら要求されていることは、航空機の飛行シミュレータな
どのシミュレータに見られる。航空機飛行シミュレータ
において、パイロットは視覚的及び聴覚的な様々の刺激
に応答して、制御スティック（ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｉ
ｃｋ） を動かす。この様なシミュレーションシステム
の目的はシミュレーションの実際感を演出することなの
で、制御スティックの動的応答（例えば”感触”）は、
ヘリコプター、商業的ジェット機、又は軍事目的の航空
機の場合でも、そのビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）に一致
したものでなければならない。
【０００４】従来の飛行シミュレータは、制御された負
荷を、制御スティック及びそれに関係するリンケージの
ようなターゲットに、シミュレータのアクチュエータと
ターゲットの間にある力センサを使用して与える。従来
の負荷制御装置の略図を図１に示す。基板１２に保持さ
れた油圧アクチュエータ１０は、コントローラ１８から
油圧アクチュエータ１０に与えられた制御信号に応答し
て力を発生する。パイロット力センサ１４は、油圧アク
チュエータ１０とアクチュエータの力が加わる負荷ター
ゲット１６の間に接続される。負荷ターゲット１６は、
例えばパイロットスティック、パイロットスティックと
パイロット力をパイロット力センサ１６に伝えるための
機械的リンケージを含む。同時に、パイロットは力をタ
ーゲットに与えている。
荷を、制御スティック及びそれに関係するリンケージの
ようなターゲットに、シミュレータのアクチュエータと
ターゲットの間にある力センサを使用して与える。従来
の負荷制御装置の略図を図１に示す。基板１２に保持さ
れた油圧アクチュエータ１０は、コントローラ１８から
油圧アクチュエータ１０に与えられた制御信号に応答し
て力を発生する。パイロット力センサ１４は、油圧アク
チュエータ１０とアクチュエータの力が加わる負荷ター
ゲット１６の間に接続される。負荷ターゲット１６は、
例えばパイロットスティック、パイロットスティックと
パイロット力をパイロット力センサ１６に伝えるための
機械的リンケージを含む。同時に、パイロットは力をタ
ーゲットに与えている。
【０００５】動作において、油圧アクチュエータ１０は
コントローラ１６からの制御信号に応答して力を発生す
る。油圧アクチュエータ１０からの力は、油圧アクチュ
エータ１０の力を負荷ターゲット１６に伝えるパイロッ
ト力センサ１４の一方の側に加えられる。パイロット力
センサ１４はパイロットが力を与えている負荷ターゲッ
ト１６に接続されるので、負荷ターゲット１６は反動力
をパイロット力センサ１４に与える。パイロット力セン
サ１４に与えられた力は、コントローラ１８に出力され
、コントローラ１８は検出された力に応答して、適切な
制御信号出力を油圧アクチュエータ１０に供給する。 その結果、コントローラ１８内に所定システム応答特性
を設定しておくことにより、例えばスティックにパイロ
ットにより加えられた負荷に応答して、そのパイロット
制御スティックに与えられた負荷のシミュレートを目的
として、図１の負荷制御は負荷ターゲット１６に加えら
れた力に応答する。
コントローラ１６からの制御信号に応答して力を発生す
る。油圧アクチュエータ１０からの力は、油圧アクチュ
エータ１０の力を負荷ターゲット１６に伝えるパイロッ
ト力センサ１４の一方の側に加えられる。パイロット力
センサ１４はパイロットが力を与えている負荷ターゲッ
ト１６に接続されるので、負荷ターゲット１６は反動力
をパイロット力センサ１４に与える。パイロット力セン
サ１４に与えられた力は、コントローラ１８に出力され
、コントローラ１８は検出された力に応答して、適切な
制御信号出力を油圧アクチュエータ１０に供給する。 その結果、コントローラ１８内に所定システム応答特性
を設定しておくことにより、例えばスティックにパイロ
ットにより加えられた負荷に応答して、そのパイロット
制御スティックに与えられた負荷のシミュレートを目的
として、図１の負荷制御は負荷ターゲット１６に加えら
れた力に応答する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１の従来構成におけ
る基本的問題は、パイロット力センサ１４は、油圧アク
チュエータ１０と負荷ターゲット１６により加えられた
力を区別することができないことである。総合システム
応答は、油圧アクチュエータ１０、機械的結合、及び慣
性、減衰、振動、及びスプリングのような位置に関係す
るシステム要因の制限により影響される。静的システム
において（例えば、油圧アクチュエータ１０及び負荷タ
ーゲット１６に加速が伴わないとき）、システムの制限
は明らかではないので、コントローラ１８は正確にシス
テムを制御できる。
る基本的問題は、パイロット力センサ１４は、油圧アク
チュエータ１０と負荷ターゲット１６により加えられた
力を区別することができないことである。総合システム
応答は、油圧アクチュエータ１０、機械的結合、及び慣
性、減衰、振動、及びスプリングのような位置に関係す
るシステム要因の制限により影響される。静的システム
において（例えば、油圧アクチュエータ１０及び負荷タ
ーゲット１６に加速が伴わないとき）、システムの制限
は明らかではないので、コントローラ１８は正確にシス
テムを制御できる。
【０００７】負荷ターゲットに加えられる力が変化する
ような動的システムにおいて、油圧アクチュエータ１０
により発生された力はパイロットにより発揮された力と
区別されないので、図１のシステムは、慣性力、減衰、
及び油圧アクチュエータ１０またはそれに関係する機械
的リンケージ内の振動のようなシステム制限を校正すこ
とはできない。その結果、動的応答は充分なものではな
く、航空機シミュレータにおける従来のシステムを使用
するあらゆる試みは、貧弱な”感触”を制御スティック
を動かすパイロットに与えることになる。
ような動的システムにおいて、油圧アクチュエータ１０
により発生された力はパイロットにより発揮された力と
区別されないので、図１のシステムは、慣性力、減衰、
及び油圧アクチュエータ１０またはそれに関係する機械
的リンケージ内の振動のようなシステム制限を校正すこ
とはできない。その結果、動的応答は充分なものではな
く、航空機シミュレータにおける従来のシステムを使用
するあらゆる試みは、貧弱な”感触”を制御スティック
を動かすパイロットに与えることになる。
【０００８】図１の制御ローダは油圧アクチュエータ１
０を使用する上で、他の問題を含む。油圧システムは漏
れを生じ易く、従ってシステムの信頼性及び精度を劣化
させる。油圧システムをモータに代えることも試みられ
たが、パイロット力センサ１４はモータにより与えられ
た力と負荷ターゲットに作用する外部の力を区別できな
いので、モータにより生じたリップルを取り除かなけれ
ばならない問題が生じる。 従来システムに関する他
の欠点は、コントローラ１８は油圧アクチュエータ１０
またはそれに関係する機械的リンケージ内の慣性または
減衰を補償できないので、従来システムはシミュレート
される航空機のスティックの慣性がシミュレータの機構
部より、小さいシミュレータシステムには使用できない
。 なぜならば、従来の制御ローダシステムは自己の慣性を
取り入れることができないからである。例えば、図１の
システムは比較的”重量感”のある戦闘機をシミュレー
トするには適しているが、そのシステムの慣性は、比較
的”軽量感”のあるヘリコプターをシミュレートするに
は大きすぎる。その結果、所望とする応用に適合する力
と慣性を有する、異なる制御ローダシステムが要求され
る。
０を使用する上で、他の問題を含む。油圧システムは漏
れを生じ易く、従ってシステムの信頼性及び精度を劣化
させる。油圧システムをモータに代えることも試みられ
たが、パイロット力センサ１４はモータにより与えられ
た力と負荷ターゲットに作用する外部の力を区別できな
いので、モータにより生じたリップルを取り除かなけれ
ばならない問題が生じる。 従来システムに関する他
の欠点は、コントローラ１８は油圧アクチュエータ１０
またはそれに関係する機械的リンケージ内の慣性または
減衰を補償できないので、従来システムはシミュレート
される航空機のスティックの慣性がシミュレータの機構
部より、小さいシミュレータシステムには使用できない
。 なぜならば、従来の制御ローダシステムは自己の慣性を
取り入れることができないからである。例えば、図１の
システムは比較的”重量感”のある戦闘機をシミュレー
トするには適しているが、そのシステムの慣性は、比較
的”軽量感”のあるヘリコプターをシミュレートするに
は大きすぎる。その結果、所望とする応用に適合する力
と慣性を有する、異なる制御ローダシステムが要求され
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ターゲット物体に対して
効果的にしかも正確に動的負荷を発生する制御ローダシ
ステムを提供することが非常に望まれている。従って、
本発明の目的は、ターゲット物体に外部から加えられた
他の動的力に応答して、所望の動的負荷をターゲット物
体に与える制御ローダ及び負荷制御方法を提供すること
である。
効果的にしかも正確に動的負荷を発生する制御ローダシ
ステムを提供することが非常に望まれている。従って、
本発明の目的は、ターゲット物体に外部から加えられた
他の動的力に応答して、所望の動的負荷をターゲット物
体に与える制御ローダ及び負荷制御方法を提供すること
である。
【００１０】更にこの発明の目的は、慣性、減衰、リッ
プル及び振動のようなシステムの本質的動的特性を補償
して、所望の動的負荷をターゲット物体に正確に与える
制御ローダシステム及びその方法を提供することである
。
プル及び振動のようなシステムの本質的動的特性を補償
して、所望の動的負荷をターゲット物体に正確に与える
制御ローダシステム及びその方法を提供することである
。
【００１１】更にこの発明の目的は、システムの機械的
制限によらずに、複合応答を有するコンピュータ制御の
負荷システム及びその方法を提供することである。この
ようなコンピュータ制御の負荷システムは、例えば機械
システムの製造中に、正確で一貫した設計基準の試験が
可能である。
制限によらずに、複合応答を有するコンピュータ制御の
負荷システム及びその方法を提供することである。この
ようなコンピュータ制御の負荷システムは、例えば機械
システムの製造中に、正確で一貫した設計基準の試験が
可能である。
【００１２】本願の発明者は、制御ローダシステム内の
動的力は、アクチュエータ、及び航空機シミュレータ内
の制御スティックにパイロットによって発揮された力の
ような負荷ターゲットに加えられた外部の力により発生
した力またはトルクを独立して検出する２つの力センサ
により、効果的に検出できることに着目した。アクチュ
エータによって発生したトルク及びパイロットにより発
揮された力を別々に測定することにより、この発明の制
御ローダシステム及びその方法はアクチュエータの応答
を検出でき、そして例えばパイロットの動作のような負
荷ターゲットの動的応答から分離してそのアクチュエー
タを制御できる。その結果、この発明により、慣性、減
衰、振動及びリップルトルクのようなシステム要因を校
正できる。
動的力は、アクチュエータ、及び航空機シミュレータ内
の制御スティックにパイロットによって発揮された力の
ような負荷ターゲットに加えられた外部の力により発生
した力またはトルクを独立して検出する２つの力センサ
により、効果的に検出できることに着目した。アクチュ
エータによって発生したトルク及びパイロットにより発
揮された力を別々に測定することにより、この発明の制
御ローダシステム及びその方法はアクチュエータの応答
を検出でき、そして例えばパイロットの動作のような負
荷ターゲットの動的応答から分離してそのアクチュエー
タを制御できる。その結果、この発明により、慣性、減
衰、振動及びリップルトルクのようなシステム要因を校
正できる。
【００１３】システム要因を校正することに加え、この
発明により、負荷の慣性を克服して実際の質量より小さ
い質量を有しているように見えるシステムを提供するこ
とができる。例えば、シミュレータのパイロットスティ
ックが１０キログラムの実際質量を有しているとき、本
発明はパイロットを”助けて”、パイロットスティック
の実際質量を克服し、パイロットスティックの実際質量
は零または他の所望値にできる。
発明により、負荷の慣性を克服して実際の質量より小さ
い質量を有しているように見えるシステムを提供するこ
とができる。例えば、シミュレータのパイロットスティ
ックが１０キログラムの実際質量を有しているとき、本
発明はパイロットを”助けて”、パイロットスティック
の実際質量を克服し、パイロットスティックの実際質量
は零または他の所望値にできる。
【００１４】この発明のこのような特徴は、制御された
力を負荷ターゲットに与える制御ローダ及びその方法を
提供することにより達成され、この装置は、望ましくは
電気モータであるアクチュエータ、第１力センサ、第２
力センサ、及び第１及び第２センサに応答して電気モー
タを制御する制御部を具備する。第１センサは負荷ター
ゲットに与えられた外部力を検出するために設けられ、
アクチュエータからの力を負荷ターゲットに伝える機械
的リンケージに接続される。第２力センサはアクチュエ
ータに接続され、これも基板に保持され、従って、アク
チュエータは第２力センサにより基板に保持される。そ
の結果、第２力センサはアクチュエータによって発生し
た力またはトルクを測定できる。
力を負荷ターゲットに与える制御ローダ及びその方法を
提供することにより達成され、この装置は、望ましくは
電気モータであるアクチュエータ、第１力センサ、第２
力センサ、及び第１及び第２センサに応答して電気モー
タを制御する制御部を具備する。第１センサは負荷ター
ゲットに与えられた外部力を検出するために設けられ、
アクチュエータからの力を負荷ターゲットに伝える機械
的リンケージに接続される。第２力センサはアクチュエ
ータに接続され、これも基板に保持され、従って、アク
チュエータは第２力センサにより基板に保持される。そ
の結果、第２力センサはアクチュエータによって発生し
た力またはトルクを測定できる。
【００１５】制御部は制御ローダシステムに対する所望
の応答モデルを含む。第１及び第２力センサからの信号
は制御部に入力され、制御部は制御信号をアクチュエー
タに発生し、それによりアクチュエータは所望の応答を
提供する。
の応答モデルを含む。第１及び第２力センサからの信号
は制御部に入力され、制御部は制御信号をアクチュエー
タに発生し、それによりアクチュエータは所望の応答を
提供する。
【００１６】本発明は負荷ターゲットに加えられた外部
力とアクチュエータにより発生したトルクの両方を測定
できるので、制御部はアクチュエータが所望の動的応答
を確実に発生するのに必要な制御信号を実際に決定でき
る。その結果、この発明により、システムの制約が校正
されるだけでなく、アクチュエータはあらゆる所望応答
を発生できる。
力とアクチュエータにより発生したトルクの両方を測定
できるので、制御部はアクチュエータが所望の動的応答
を確実に発生するのに必要な制御信号を実際に決定でき
る。その結果、この発明により、システムの制約が校正
されるだけでなく、アクチュエータはあらゆる所望応答
を発生できる。
【００１７】
【実施例】好適実施例の詳細が開示される。この明細書
を通して同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
を通して同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【００１８】図２は本発明による好適実施例のブロック
図を示す。アクチュエータ２０はトルクセンサ２２に搭
載され、トルクセンサ２２は基板２４に搭載されている
。基板２４はこの発明の制御ローダのための構造体、ま
たはハウジングである。アクチュエータ２０は電気モー
タが望ましいが、油圧アクチュエータでもよい。この実
施例におけるトルクセンサ２２はトルクを測定するスト
レインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）であるが、実
施例は力を測定するように変更できる。アクチュエータ
２０は回転できるように接続されたシャフト２６を有す
る。シャフト２６は変換器２８に接続される。変換器２
８はシャフト２６の回転運動をシャフト３０のような部
材上の線形運動に変換する。変換器２８はギアシステム
、プーリー／ケーブルシステム、またはレバーアームで
ある。
図を示す。アクチュエータ２０はトルクセンサ２２に搭
載され、トルクセンサ２２は基板２４に搭載されている
。基板２４はこの発明の制御ローダのための構造体、ま
たはハウジングである。アクチュエータ２０は電気モー
タが望ましいが、油圧アクチュエータでもよい。この実
施例におけるトルクセンサ２２はトルクを測定するスト
レインゲージ（ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ）であるが、実
施例は力を測定するように変更できる。アクチュエータ
２０は回転できるように接続されたシャフト２６を有す
る。シャフト２６は変換器２８に接続される。変換器２
８はシャフト２６の回転運動をシャフト３０のような部
材上の線形運動に変換する。変換器２８はギアシステム
、プーリー／ケーブルシステム、またはレバーアームで
ある。
【００１９】シャフト３０はターゲット力センサ３２に
接続される。ターゲット力センサ３２は、シミュレータ
のパイロット力スティックのようなシャフト部３０ｂに
接続された負荷ターゲットに外部から加えられた力ＦＩ
Ｎを測定する。ターゲット力センサ３２は例えば、いわ
ゆる張力／圧縮力負荷セル（ｔｅｎｓｉｏｎ／ｃｏｍｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄｃｅｌｌ）である。トルクセ
ンサ２２は、制御部５０で検出されたターゲットに対応
する信号ＴＯＲＫを出力する。そしてトルク力センサ３
２は制御部５０に、検出された力ＦＩＮに対応する信号
ＦＯＲＣを出力する。
接続される。ターゲット力センサ３２は、シミュレータ
のパイロット力スティックのようなシャフト部３０ｂに
接続された負荷ターゲットに外部から加えられた力ＦＩ
Ｎを測定する。ターゲット力センサ３２は例えば、いわ
ゆる張力／圧縮力負荷セル（ｔｅｎｓｉｏｎ／ｃｏｍｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄｃｅｌｌ）である。トルクセ
ンサ２２は、制御部５０で検出されたターゲットに対応
する信号ＴＯＲＫを出力する。そしてトルク力センサ３
２は制御部５０に、検出された力ＦＩＮに対応する信号
ＦＯＲＣを出力する。
【００２０】アクチュエータ２０は、シャフト２６の相
対角度及び相対角速度を各々検出するために角度位置セ
ンサ２７及び角速度センサ２９を含んでいるのが望まし
い。位置及び速度は、例えばアクチュエータ２０に接続
されているシャフト２６の端部にある決定器（ｒｅｓｏ
ｌｖｅｒ）を使用して検出できる。アクチュエータ２０
は角速度に対応する信号ＯＭＥＧＡ、及び角度位置に対
応する信号ＴＨＥＴＡを出力する。信号ＯＭＥＧＡ及び
ＴＨＥＴＡは制御部５０に入力される。
対角度及び相対角速度を各々検出するために角度位置セ
ンサ２７及び角速度センサ２９を含んでいるのが望まし
い。位置及び速度は、例えばアクチュエータ２０に接続
されているシャフト２６の端部にある決定器（ｒｅｓｏ
ｌｖｅｒ）を使用して検出できる。アクチュエータ２０
は角速度に対応する信号ＯＭＥＧＡ、及び角度位置に対
応する信号ＴＨＥＴＡを出力する。信号ＯＭＥＧＡ及び
ＴＨＥＴＡは制御部５０に入力される。
【００２１】制御部５０はコンピュータまたは他のマイ
クロプロセッサ・ベースのシステムが望ましい。制御部
５０は単独またはホストコンピュータ１５０に接続され
て使用できる。ホストコンピュータ１５０はアクチュエ
ータシステムの動作を再現する。ホストコンピュータ１
５０はこの動作を再現するためのセンサ信号を格納でき
る。従って、この発明の制御ローダは飛行シミュレーシ
ョンにおけるパイロットスティックを制御するのに使用
され、ホストコンピュータ１５０はパイロットの応答を
再現できる。また、あらゆる数の制御方法が、ホストコ
ンピュータ１５０から制御部５０にロード（ｄｏｗｎ−
ｌｏａｄ）できる。
クロプロセッサ・ベースのシステムが望ましい。制御部
５０は単独またはホストコンピュータ１５０に接続され
て使用できる。ホストコンピュータ１５０はアクチュエ
ータシステムの動作を再現する。ホストコンピュータ１
５０はこの動作を再現するためのセンサ信号を格納でき
る。従って、この発明の制御ローダは飛行シミュレーシ
ョンにおけるパイロットスティックを制御するのに使用
され、ホストコンピュータ１５０はパイロットの応答を
再現できる。また、あらゆる数の制御方法が、ホストコ
ンピュータ１５０から制御部５０にロード（ｄｏｗｎ−
ｌｏａｄ）できる。
【００２２】制御部５０は力信号ＴＯＲＫ、ＦＯＲＣ、
そしてまた速度と位置信号ＯＭＥＧＡ及びＴＨＥＴＡに
応答して、制御信号をアクチュエータ２０に出力する。 制御部５０は図９を参照して更に詳細に後述されている
。
そしてまた速度と位置信号ＯＭＥＧＡ及びＴＨＥＴＡに
応答して、制御信号をアクチュエータ２０に出力する。 制御部５０は図９を参照して更に詳細に後述されている
。
【００２３】図３は図２で示されたアクチュエータ２０
及びトルクセンサ２２の断面図である。アクチュエータ
２０は、モータハウジング３４、モータハウジング３４
に固定されたステータ３６、及びモータシャフト３８に
固定されたロータ４０を含む電気モータである。モータ
シャフト３８はモータハウジング３４に、モータベアリ
ング４２によって回転可能に設けられる。従ってロータ
４０はモータシャフト３８に固定され、モータシャフト
３８はロータ４０と共に回転する。モータシャフト３８
はシャフト２６に接続されている。
及びトルクセンサ２２の断面図である。アクチュエータ
２０は、モータハウジング３４、モータハウジング３４
に固定されたステータ３６、及びモータシャフト３８に
固定されたロータ４０を含む電気モータである。モータ
シャフト３８はモータハウジング３４に、モータベアリ
ング４２によって回転可能に設けられる。従ってロータ
４０はモータシャフト３８に固定され、モータシャフト
３８はロータ４０と共に回転する。モータシャフト３８
はシャフト２６に接続されている。
【００２４】アクチュエータ２０は搭載ボルト４４によ
ってトルクセンサ２２に固定される。そしてトルクセン
サ２２は搭載ボルト４６により基板２４に固定される。 トルクセンサ２２は基板２４とアクチュエータ２０の間
に固定されるので、トルクセンサ２２はアクチュエータ
２０によるあらゆるトルクを検出できる。つまり、トル
クセンサ２２と力センサ３２の間には質量があるので、
トルクセンサ２２はアクチュエータ２０によるあらゆる
トルクを検出する。
ってトルクセンサ２２に固定される。そしてトルクセン
サ２２は搭載ボルト４６により基板２４に固定される。 トルクセンサ２２は基板２４とアクチュエータ２０の間
に固定されるので、トルクセンサ２２はアクチュエータ
２０によるあらゆるトルクを検出できる。つまり、トル
クセンサ２２と力センサ３２の間には質量があるので、
トルクセンサ２２はアクチュエータ２０によるあらゆる
トルクを検出する。
【００２５】外部から負荷ターゲットに加えられた力Ｆ
ＩＮとモータシャフト３８のトルクの間の関係は、図３
及び図４を参照してこれより説明される。図４はアクチ
ュエータ２０とトルクセンサ２２のフロントビューであ
る。この図はモータシャフト３８と力ＦＩＮの間の関係
を示すために、変換器２８、シャフト３０、及びターゲ
ット力センサ３２を含む。
ＩＮとモータシャフト３８のトルクの間の関係は、図３
及び図４を参照してこれより説明される。図４はアクチ
ュエータ２０とトルクセンサ２２のフロントビューであ
る。この図はモータシャフト３８と力ＦＩＮの間の関係
を示すために、変換器２８、シャフト３０、及びターゲ
ット力センサ３２を含む。
【００２６】図４に示されるように、負荷ターゲットに
加えられた力（例えばパイロットにより発揮された力）
ＦＩＮは、シャフト３０から変換器２８に伝えられる。 変換器２８は、式ｑＩＮ＝ＦＩＮ＊Ｌ、（ここでＬは変
換定数、例えば出力アーム４８の長さＬである）に従っ
て、力ＦＩＮをモータシャフト３８のトルクｑＩＮに変
換する。 入力トルクｑＩＮはモータトルクｑｒｏｔｏｒ に加え
られる。 ｑｒｏｔｏｒはロータ４０によってモータシャフト３８
に与えられるトルクである。トルクｑｒｏｔｏｒ はス
テータ３６とロータ４０の間の電磁作用により発生する
。
加えられた力（例えばパイロットにより発揮された力）
ＦＩＮは、シャフト３０から変換器２８に伝えられる。 変換器２８は、式ｑＩＮ＝ＦＩＮ＊Ｌ、（ここでＬは変
換定数、例えば出力アーム４８の長さＬである）に従っ
て、力ＦＩＮをモータシャフト３８のトルクｑＩＮに変
換する。 入力トルクｑＩＮはモータトルクｑｒｏｔｏｒ に加え
られる。 ｑｒｏｔｏｒはロータ４０によってモータシャフト３８
に与えられるトルクである。トルクｑｒｏｔｏｒ はス
テータ３６とロータ４０の間の電磁作用により発生する
。
【００２７】モータシャフト３８上の正味トルクｑｎｅ
ｔ は ｑｎｅｔ＝ｑＩＮ＋ｑｒｏｔｏｒ である。 結果的な正味トルクｑｎｅｔ が零ではないとき、モー
タシャフト３８は加速を受ける。ｑＩＮはターゲット力
センサ３２により検出された力ＦＩＮ及び変換定数Ｌに
よって決定されるので、モータシャフト３８の加速を判
断するためにトルクｑｒｏｔｏｒ が測定されなければ
ならない。
ｔ は ｑｎｅｔ＝ｑＩＮ＋ｑｒｏｔｏｒ である。 結果的な正味トルクｑｎｅｔ が零ではないとき、モー
タシャフト３８は加速を受ける。ｑＩＮはターゲット力
センサ３２により検出された力ＦＩＮ及び変換定数Ｌに
よって決定されるので、モータシャフト３８の加速を判
断するためにトルクｑｒｏｔｏｒ が測定されなければ
ならない。
【００２８】モータ４０により与えられるトルクｑｒｏ
ｔｏｒ はロータ４０とステータ３６の電磁作用で発生
するので、ステータ３６は大きさが同じで反対方向のト
ルクｑｓｔａｔｏｒをモータハウジング３４に与える（
例えばｑｓｔａｔｏｒ＝−ｑｒｏｔｏｒ ）。モータハ
ウジング３４がトルクセンサ２２に、モータボルト４４
を用いて固定されることにより、トルクセンサ２２はス
テータ３６によりモータハウジング３４に与えられた反
動トルクを測定する。従ってｑｓｅｎｓｏｒ＝−ｑｓｔ
ａｔｏｒである。このようにして、ロータ４０からモー
タシャフト３８に加えられたトルクｑｒｏｔｏｒ はト
ルクセンサ２２によって、ｑｒｏｔｏｒ ＝ｑｓｅｎｓ
ｏｒのように測定される。最後に、ロータ４０はモータ
シャフト３８に固定されているので、モータシャフト３
８から変換器２８に与えられたトルクｑｍｏｔｏｒ は
ｑｍｏｔｏｒ ＝ｑｒｏｔｏｒ である。従って、トル
クセンサ２２はモータトルクｑｍｏｔｏｒ を、外部か
らシャフト３０に加えられた負荷トルク力ＦＩＮから独
立して測定する。
ｔｏｒ はロータ４０とステータ３６の電磁作用で発生
するので、ステータ３６は大きさが同じで反対方向のト
ルクｑｓｔａｔｏｒをモータハウジング３４に与える（
例えばｑｓｔａｔｏｒ＝−ｑｒｏｔｏｒ ）。モータハ
ウジング３４がトルクセンサ２２に、モータボルト４４
を用いて固定されることにより、トルクセンサ２２はス
テータ３６によりモータハウジング３４に与えられた反
動トルクを測定する。従ってｑｓｅｎｓｏｒ＝−ｑｓｔ
ａｔｏｒである。このようにして、ロータ４０からモー
タシャフト３８に加えられたトルクｑｒｏｔｏｒ はト
ルクセンサ２２によって、ｑｒｏｔｏｒ ＝ｑｓｅｎｓ
ｏｒのように測定される。最後に、ロータ４０はモータ
シャフト３８に固定されているので、モータシャフト３
８から変換器２８に与えられたトルクｑｍｏｔｏｒ は
ｑｍｏｔｏｒ ＝ｑｒｏｔｏｒ である。従って、トル
クセンサ２２はモータトルクｑｍｏｔｏｒ を、外部か
らシャフト３０に加えられた負荷トルク力ＦＩＮから独
立して測定する。
【００２９】図５、６、及び７は、図２で示された変換
器２８の一例を示す。図５はシャフト２６及びシャフト
３０に接続された変換器２８の側面図である。変換器２
８はシャフト２６に固定された小型プーリ２００、シャ
フト３９ａに接続された大型プーリ２０２、及び上部ケ
ーブル２０４と下部ケーブル２０６を含み、小型プーリ
２００から大型プーリ２０２にトルクを伝える。上部ケ
ーブル２０４はスタッドシャンク（ｓｔｕｄ ｓｈａｎ
ｋ）２０８を有し、これは大型プーリ２０２に張力ナッ
ト２１０により保持される。同様に、下部ケーブル２０
６はスタッドシャンク２１２を有し、これは張力ナット
２１４により大型プーリ２０２に保持される。上部ケー
ブル２０４は第１の溝２１６により大型プーリ２０２の
辺りで案内され、同様に下部ケーブル２０６は第１の溝
２１６に隣接する第２の溝２１８により案内される。第
１の溝２１６及び第２の溝２１８は両方とも大型プーリ
エッジ２２０に対して充分な深さを有し、上部ケーブル
と下部ケーブルの２０４及び２０６の滑りを防止してい
る。
器２８の一例を示す。図５はシャフト２６及びシャフト
３０に接続された変換器２８の側面図である。変換器２
８はシャフト２６に固定された小型プーリ２００、シャ
フト３９ａに接続された大型プーリ２０２、及び上部ケ
ーブル２０４と下部ケーブル２０６を含み、小型プーリ
２００から大型プーリ２０２にトルクを伝える。上部ケ
ーブル２０４はスタッドシャンク（ｓｔｕｄ ｓｈａｎ
ｋ）２０８を有し、これは大型プーリ２０２に張力ナッ
ト２１０により保持される。同様に、下部ケーブル２０
６はスタッドシャンク２１２を有し、これは張力ナット
２１４により大型プーリ２０２に保持される。上部ケー
ブル２０４は第１の溝２１６により大型プーリ２０２の
辺りで案内され、同様に下部ケーブル２０６は第１の溝
２１６に隣接する第２の溝２１８により案内される。第
１の溝２１６及び第２の溝２１８は両方とも大型プーリ
エッジ２２０に対して充分な深さを有し、上部ケーブル
と下部ケーブルの２０４及び２０６の滑りを防止してい
る。
【００３０】上部ケーブル２０４は上部ケーブル・ボー
ルシャンク（ｂａｌｌｓｈａｎｋ）２２２及び下部ケー
ブル２０６は下部ケーブル・ボールシャンク２２４を有
し、これらは小型プーリ２００に保持されている。図６
及び７はフロントビュー（大型プーリ２０２に面してい
る）及びリアビュー（大型プーリ２０２の反対に面して
いる）である。図６に示されるように、第１ボールエン
ドシート２２６及び第２ボールエンドシート２２８は、
上部ケーブル・ボールシャンク２２２及び下部ケーブル
・ボールシャンク２２４を収容するために各々設けられ
てる。小型プーリ２００は第１案内溝２３０を含み、こ
の溝は各ケーブルを第２の溝２３２に案内する。第２の
溝は、ケーブルの最初の巻取の後、溝２３０及び２３２
内のケーブルがプーリ２００の表面と同一表面レベルを
形成するように配置され、それにより、ケーブルの次の
巻取が小型プーリ２００について行われる。その結果、
小型プーリ２００は複数の巻取を上部ケーブル２０４及
び下部ケーブル２０６により収容できるので、プーリ２
００とそのケーブルの間の追加表面領域のために、小型
プーリ２００は増加した張力によりケーブルを引っ張る
ことができる。
ルシャンク（ｂａｌｌｓｈａｎｋ）２２２及び下部ケー
ブル２０６は下部ケーブル・ボールシャンク２２４を有
し、これらは小型プーリ２００に保持されている。図６
及び７はフロントビュー（大型プーリ２０２に面してい
る）及びリアビュー（大型プーリ２０２の反対に面して
いる）である。図６に示されるように、第１ボールエン
ドシート２２６及び第２ボールエンドシート２２８は、
上部ケーブル・ボールシャンク２２２及び下部ケーブル
・ボールシャンク２２４を収容するために各々設けられ
てる。小型プーリ２００は第１案内溝２３０を含み、こ
の溝は各ケーブルを第２の溝２３２に案内する。第２の
溝は、ケーブルの最初の巻取の後、溝２３０及び２３２
内のケーブルがプーリ２００の表面と同一表面レベルを
形成するように配置され、それにより、ケーブルの次の
巻取が小型プーリ２００について行われる。その結果、
小型プーリ２００は複数の巻取を上部ケーブル２０４及
び下部ケーブル２０６により収容できるので、プーリ２
００とそのケーブルの間の追加表面領域のために、小型
プーリ２００は増加した張力によりケーブルを引っ張る
ことができる。
【００３１】ケーブルの張力はケーブルの滑りを減らす
ために、アクチュエータ２０の最大トルクより大きいの
が望ましい。各ケーブルの張力は張力ナット２１０及び
２１４により調節できる。
ために、アクチュエータ２０の最大トルクより大きいの
が望ましい。各ケーブルの張力は張力ナット２１０及び
２１４により調節できる。
【００３２】大型プーリ２０２は、ブラケット２３４及
びアイボルト（ｅｙｅｂｏｌｔ）２３６により部材３０
ａに一端で接続される。アイボルト２３６はスフェリカ
ル・ベアリング（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｂｅａｒｉｎｇ
）により、ブラケット２３４に回転できるように接続さ
れる。部材３０ａはパイロットトルクセンサ３２に接続
され、このセンサは部材３０ｂに接続される。部材３０
ｂは負荷ターゲットに接続され、この場合は、器具をシ
ミュレートする。
びアイボルト（ｅｙｅｂｏｌｔ）２３６により部材３０
ａに一端で接続される。アイボルト２３６はスフェリカ
ル・ベアリング（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｂｅａｒｉｎｇ
）により、ブラケット２３４に回転できるように接続さ
れる。部材３０ａはパイロットトルクセンサ３２に接続
され、このセンサは部材３０ｂに接続される。部材３０
ｂは負荷ターゲットに接続され、この場合は、器具をシ
ミュレートする。
【００３３】シミュレート制御機器は支持部２３８に回
転できるように接続されたパイロット制御スティック２
４０及び固定支持部２３８を含む。パイロット制御ステ
ィック２４０は末端部２４０ａのシャフト３０ｂに回転
できるように接続され、連結部の反対側の端部２４０ｂ
から外部パイロット力ＦＩＮを受ける。従って、シャフ
ト２６が回転するとき、その回転トルクはケーブル２０
４及び２０６により伝えられ、その結果、トルクから、
パイロット制御スティック２３８に与えられる力への変
換が行われる。同様に、スティック２４０にパイロット
により与えられた力ＦＩＮはセンサ３２によって検出さ
れ、ケーブル２０４及び２０６を介してシャフト２６に
伝えられる。
転できるように接続されたパイロット制御スティック２
４０及び固定支持部２３８を含む。パイロット制御ステ
ィック２４０は末端部２４０ａのシャフト３０ｂに回転
できるように接続され、連結部の反対側の端部２４０ｂ
から外部パイロット力ＦＩＮを受ける。従って、シャフ
ト２６が回転するとき、その回転トルクはケーブル２０
４及び２０６により伝えられ、その結果、トルクから、
パイロット制御スティック２３８に与えられる力への変
換が行われる。同様に、スティック２４０にパイロット
により与えられた力ＦＩＮはセンサ３２によって検出さ
れ、ケーブル２０４及び２０６を介してシャフト２６に
伝えられる。
【００３４】図８は図２で開示された制御部５０のブロ
ック図である。制御部５０はステータ３６及びロータ４
０の間の電磁的相互作用を、モータ電流信号ｉＭ を出
力することにより制御する。制御部５０はモータ電流信
号ｉＭ を。信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、ＦＯＲＣ及
びＴＯＲＫに応答して発生する。これらの信号は、各々
シャフト２６の角速度、シャフト２６の角度位置、力Ｆ
ＩＮ、及びモータトルクｑｍｔｏｒを示す。
ック図である。制御部５０はステータ３６及びロータ４
０の間の電磁的相互作用を、モータ電流信号ｉＭ を出
力することにより制御する。制御部５０はモータ電流信
号ｉＭ を。信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、ＦＯＲＣ及
びＴＯＲＫに応答して発生する。これらの信号は、各々
シャフト２６の角速度、シャフト２６の角度位置、力Ｆ
ＩＮ、及びモータトルクｑｍｔｏｒを示す。
【００３５】信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、ＦＯＲＣ及
びＴＯＲＫは、例えば遮断周波数４００Ｈｚを有するロ
ーパスフィルタ５４を通過した後、Ａ／Ｄ変換器５２に
よってデジタル化される。デジタル化されたＦＯＲＣ信
号は所望の応答モデル部５６及びシステム応答モデル部
５８に入力される。所望応答モデル部５６は、負荷ター
ゲット上で検出された力ＦＩＮ（例えばシミュレータ内
のパイロットにより与えられた力）に応答して、シミュ
レーションを受けている装置（例えばロボットアーム、
商業用航空機の制御スティック、またはヘリコプターの
制御スティックなど）の所望応答を決定する機能を果た
す。従って所望応答モデル部５６は所望加速Ａｄ、所望
速度Ｖｄ及び所望位置Ｘｄを判断する。これらの値は装
置が検出された力ＦＩＮを受けてる場合はシミュレーシ
ョン（例えば、パイロットの制御スティック）されてい
る装置が受けるであろう値である。
びＴＯＲＫは、例えば遮断周波数４００Ｈｚを有するロ
ーパスフィルタ５４を通過した後、Ａ／Ｄ変換器５２に
よってデジタル化される。デジタル化されたＦＯＲＣ信
号は所望の応答モデル部５６及びシステム応答モデル部
５８に入力される。所望応答モデル部５６は、負荷ター
ゲット上で検出された力ＦＩＮ（例えばシミュレータ内
のパイロットにより与えられた力）に応答して、シミュ
レーションを受けている装置（例えばロボットアーム、
商業用航空機の制御スティック、またはヘリコプターの
制御スティックなど）の所望応答を決定する機能を果た
す。従って所望応答モデル部５６は所望加速Ａｄ、所望
速度Ｖｄ及び所望位置Ｘｄを判断する。これらの値は装
置が検出された力ＦＩＮを受けてる場合はシミュレーシ
ョン（例えば、パイロットの制御スティック）されてい
る装置が受けるであろう値である。
【００３６】システム応答モデル部５８は、負荷ターゲ
ット上の力ＦＩＮに対するシミュレータシステム自身の
予想される応答を決定する。つまり、システム応答モデ
ル部５８は、どの様にアクチュエータ２０が力ＦＩＮに
対して応答すべきかを決定することにより、制御ローダ
システム自身の慣性、信号、減衰、摩擦などを補償する
。シミュレータはこのような特徴を有するので、システ
ム応答モデル部５８はその様な要因に対するフィードフ
ォワード補償を提供する。
ット上の力ＦＩＮに対するシミュレータシステム自身の
予想される応答を決定する。つまり、システム応答モデ
ル部５８は、どの様にアクチュエータ２０が力ＦＩＮに
対して応答すべきかを決定することにより、制御ローダ
システム自身の慣性、信号、減衰、摩擦などを補償する
。シミュレータはこのような特徴を有するので、システ
ム応答モデル部５８はその様な要因に対するフィードフ
ォワード補償を提供する。
【００３７】図８に示されるように、システム応答モデ
ル５８はシミュレーションを受けている装置のデジタル
化された信号ＦＯＲＣ´、所望速度Ｖｄ、及び所望位置
Ｘｄに応答する。シミュレータが特定モデルに対してフ
ィードバック制御されなければ、システム応答モデル５
８は、与えられた位置に対する力ＦＩＮから生じる負荷
ターゲットの予想される加速Ａｅ、及び負荷ターゲット
の速度を出力する。
ル５８はシミュレーションを受けている装置のデジタル
化された信号ＦＯＲＣ´、所望速度Ｖｄ、及び所望位置
Ｘｄに応答する。シミュレータが特定モデルに対してフ
ィードバック制御されなければ、システム応答モデル５
８は、与えられた位置に対する力ＦＩＮから生じる負荷
ターゲットの予想される加速Ａｅ、及び負荷ターゲット
の速度を出力する。
【００３８】予想されるオープンループシステム加速Ａ
ｅは、デジタルインバータ６２を通過した後、加算器６
０内で所望加速Ａｄと比較される。その結果、信号はマ
ルチププライア（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）６４内で定数
Ｋが乗算され、このマルチププライアは信号ＭＣＡ を
出力する。定数Ｋはシャフト２６の断面を有する平面内
の（例えばこの平面はトルクｑｒｏｔｏｒ を含む）慣
性モーメントを示す。信号ＭＣＡ は、実際のシミュレ
ータ応答により校正されるとき、与えられた定数ＦＩＮ
に対する所望トルクをシステムに与えるモータコマンド
信号を示す。従って信号ＭＣＡ は必要なトルクの大き
さを示し、それにより、所望のシステム加速が特定ＦＩ
Ｎに対して達成される。
ｅは、デジタルインバータ６２を通過した後、加算器６
０内で所望加速Ａｄと比較される。その結果、信号はマ
ルチププライア（ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）６４内で定数
Ｋが乗算され、このマルチププライアは信号ＭＣＡ を
出力する。定数Ｋはシャフト２６の断面を有する平面内
の（例えばこの平面はトルクｑｒｏｔｏｒ を含む）慣
性モーメントを示す。信号ＭＣＡ は、実際のシミュレ
ータ応答により校正されるとき、与えられた定数ＦＩＮ
に対する所望トルクをシステムに与えるモータコマンド
信号を示す。従って信号ＭＣＡ は必要なトルクの大き
さを示し、それにより、所望のシステム加速が特定ＦＩ
Ｎに対して達成される。
【００３９】デジタル化されたＯＭＥＧＡ´及びＴＨＥ
ＴＡ´信号は位置計算手段６６に入力され、この手段は
角度位置センサ２７と角速度センサ２９により測定され
た実測値に基づいて、予想されるシャフト２６の速度Ｖ
ｅ及び位置Ｘｅを判断する。位置計算手段６６に入力さ
れた測定された速度は、シャフト２６の位置を、測定さ
れた位置入力のみで決定したときのあらゆるシステムラ
グ（ｓｙｓｔｅｍ ｌａｇ）を取り除く。シャフト２６
の角速度を示すデジタル化されたＯＭＥＧＡ信号は、予
想される速度Ｖｅとして、位置計算手段６６から直接出
力される。予想される位置信号及び速度信号、Ｘｅ及び
Ｖｅは、所望モデルが位置及び速度に関してＦＩＮに応
答するように、所望位置信号及び速度信号Ｘｄ及びＶｄ
と比較され、各エラーは加算器６８から出力される。加
算器６８の出力は、所望応答に比べたときの、位置及び
速度に関するシステムの動的状態を示す。加算器６８の
位置及び速度のエラー信号は、フィードバック・ゲイン
マルチププライア７０内で各フィードバックゲインによ
り乗算され、位置エラーＭＣＸ のためのモータコマン
ド信号、及び速度エラーＭＣＣ のためのモータコマン
ド信号を出力する。
ＴＡ´信号は位置計算手段６６に入力され、この手段は
角度位置センサ２７と角速度センサ２９により測定され
た実測値に基づいて、予想されるシャフト２６の速度Ｖ
ｅ及び位置Ｘｅを判断する。位置計算手段６６に入力さ
れた測定された速度は、シャフト２６の位置を、測定さ
れた位置入力のみで決定したときのあらゆるシステムラ
グ（ｓｙｓｔｅｍ ｌａｇ）を取り除く。シャフト２６
の角速度を示すデジタル化されたＯＭＥＧＡ信号は、予
想される速度Ｖｅとして、位置計算手段６６から直接出
力される。予想される位置信号及び速度信号、Ｘｅ及び
Ｖｅは、所望モデルが位置及び速度に関してＦＩＮに応
答するように、所望位置信号及び速度信号Ｘｄ及びＶｄ
と比較され、各エラーは加算器６８から出力される。加
算器６８の出力は、所望応答に比べたときの、位置及び
速度に関するシステムの動的状態を示す。加算器６８の
位置及び速度のエラー信号は、フィードバック・ゲイン
マルチププライア７０内で各フィードバックゲインによ
り乗算され、位置エラーＭＣＸ のためのモータコマン
ド信号、及び速度エラーＭＣＣ のためのモータコマン
ド信号を出力する。
【００４０】３つのモータコマンド信号ＭＣＸ 、ＭＣ
Ｖ 及びＭＣＡ は加算器７２により結合され、所望モ
ータトルクＭＣとして補償器７４に入力される。補償器
７４は、デジタル化されたモータトルク信号ＴＯＲＫ´
及び所望のモータトルクＭＣに応答して、校正信号を発
生する。校正信号はＤ／Ａコンバータ７６により変換さ
れ、モータ電流信号ｉＭ として出力される。従って、
制御部５０は、実際のトルク、速度及び位置を校正し、
それらが所望のトルク、速度、及び位置に各々従うよう
に、モータ電流信号ｉＭ を発生する。
Ｖ 及びＭＣＡ は加算器７２により結合され、所望モ
ータトルクＭＣとして補償器７４に入力される。補償器
７４は、デジタル化されたモータトルク信号ＴＯＲＫ´
及び所望のモータトルクＭＣに応答して、校正信号を発
生する。校正信号はＤ／Ａコンバータ７６により変換さ
れ、モータ電流信号ｉＭ として出力される。従って、
制御部５０は、実際のトルク、速度及び位置を校正し、
それらが所望のトルク、速度、及び位置に各々従うよう
に、モータ電流信号ｉＭ を発生する。
【００４１】図９は図８のシステム応答モデル部５８の
一例を示すブロック図である。システム応答モデル部５
８は、アクチュエータ２０に接続される負荷ターゲット
に対する測定された力に基づいてオープンシミュレータ
自身の予想される加速Ａｅを判断し、所望応答モデル５
６によって決定されるように、入力した力ＦＩＮに対す
る所望速度及び位置を決定する。この例では、信号ＦＯ
ＲＣ´はＡ／Ｄコンバータ５２からの測定されデジタル
化された力信号を示す。システムの安定（後述）を提供
するために、所望速度及び位置信号Ｖｄ及びＸＤ は、
信号ＯＭＥＧＡ´及びＴＨＥＴＡ´とは反対に、負荷タ
ーゲットの位置及び速度として用いられる。バッファ７
８を通過した後、位置信号ＸＤは第１の力判断手段８０
に入力され、及び速度信号ＶＤ は第２の力判断手段８
２に入力される。第１の力判断手段８０は、例えばシミ
ュレータ自身の非線形なスプリング力を特徴付けるため
に、第１の力（またはトルク）を位置の関数として判断
する。 第２の力判断手段８２は、例えばシミュレータ自身の減
衰または摩擦応答を特徴付けるために、第２の力（また
はトルク）を速度の関数として決定する。従って、第１
の力判断手段８０及び第２の力判断手段８２は、アクチ
ュエータ２０の振動、リップル、減衰、摩擦などや、そ
れに関係する機械的リンケージのような要因を補償する
ために、トルクとして示されるシミュレータ自身の応答
を出力する。第１の力判断手段８０及び第２の力判断手
段８２は、例えば共にマイクロプロセッサ・ベースの論
理回路またはＲＯＭのルックアップテーブル（ｌｏｏｋ
−ｕｐ ｔａｂｌｅ）である。
一例を示すブロック図である。システム応答モデル部５
８は、アクチュエータ２０に接続される負荷ターゲット
に対する測定された力に基づいてオープンシミュレータ
自身の予想される加速Ａｅを判断し、所望応答モデル５
６によって決定されるように、入力した力ＦＩＮに対す
る所望速度及び位置を決定する。この例では、信号ＦＯ
ＲＣ´はＡ／Ｄコンバータ５２からの測定されデジタル
化された力信号を示す。システムの安定（後述）を提供
するために、所望速度及び位置信号Ｖｄ及びＸＤ は、
信号ＯＭＥＧＡ´及びＴＨＥＴＡ´とは反対に、負荷タ
ーゲットの位置及び速度として用いられる。バッファ７
８を通過した後、位置信号ＸＤは第１の力判断手段８０
に入力され、及び速度信号ＶＤ は第２の力判断手段８
２に入力される。第１の力判断手段８０は、例えばシミ
ュレータ自身の非線形なスプリング力を特徴付けるため
に、第１の力（またはトルク）を位置の関数として判断
する。 第２の力判断手段８２は、例えばシミュレータ自身の減
衰または摩擦応答を特徴付けるために、第２の力（また
はトルク）を速度の関数として決定する。従って、第１
の力判断手段８０及び第２の力判断手段８２は、アクチ
ュエータ２０の振動、リップル、減衰、摩擦などや、そ
れに関係する機械的リンケージのような要因を補償する
ために、トルクとして示されるシミュレータ自身の応答
を出力する。第１の力判断手段８０及び第２の力判断手
段８２は、例えば共にマイクロプロセッサ・ベースの論
理回路またはＲＯＭのルックアップテーブル（ｌｏｏｋ
−ｕｐ ｔａｂｌｅ）である。
【００４２】第１の力判断手段８０及び第２の力判断手
段８２は、トルクの尺度を有し、ターゲット力センサ３
２からの力を示す信号ＦＯＲＣと共に、加算器８４に入
力される。ターゲット力ＦＩＮ及びシステムトルクはシ
ミュレータ自身の総合質量を克服しなければならないの
で、加算器８４から出力される総合値は、システム慣性
要因ＪＳＹＳ により慣性補償器８６内で割られる。シ
ステム慣性要因ＪＳＹＳ はシャフト２６についてのシ
ステム質量を示す。その結果、慣性補償器８６はシステ
ムの予想される加速Ａｅ、つまりシミュレータ自身の加
速を出力する。第１の力判断手段８０、第２の力判断手
段８２、及び慣性補償器８６から出力される値は、シス
テムの外部の測定によって決定することもできる。
段８２は、トルクの尺度を有し、ターゲット力センサ３
２からの力を示す信号ＦＯＲＣと共に、加算器８４に入
力される。ターゲット力ＦＩＮ及びシステムトルクはシ
ミュレータ自身の総合質量を克服しなければならないの
で、加算器８４から出力される総合値は、システム慣性
要因ＪＳＹＳ により慣性補償器８６内で割られる。シ
ステム慣性要因ＪＳＹＳ はシャフト２６についてのシ
ステム質量を示す。その結果、慣性補償器８６はシステ
ムの予想される加速Ａｅ、つまりシミュレータ自身の加
速を出力する。第１の力判断手段８０、第２の力判断手
段８２、及び慣性補償器８６から出力される値は、シス
テムの外部の測定によって決定することもできる。
【００４３】図１０は図８で開示された所望応答モデル
部５６を示すブロック部の一例である。所望応答モデル
部５６は、所望応答を示すコマンドを出力する。この所
望応答は、アクチュエータ２０が、与えられたシミュレ
ーション環境において負荷ターゲットに加える応答、例
えばボーイング７６７航空機内の制御スティックの応答
である。図１０に示されるように、所望応答モデル部５
６は、力信号ＦＯＲＣ´に応答する与えられたモデルに
対する二次応答関数を含む。加算器８８の出力は、所望
加速のシステムＡｄを得るために、デバイダ９０内の参
照慣性Ｊｒｅｆ により分割される。所望加速信号Ａｄ
は、所望速度応答Ｖｄを得るために、デジタル積分器９
２を通過する。同様に、速度信号Ｖｄは所望位置応答Ｘ
ｄを得るために、デジタル積分器９４を通過する。設計
の問題として、加速、速度及び位置に対する動的な値は
、その応用が全体として一貫しているかぎり、角度また
は線形ターム（ｔｅｒｍ）で表現される。
部５６を示すブロック部の一例である。所望応答モデル
部５６は、所望応答を示すコマンドを出力する。この所
望応答は、アクチュエータ２０が、与えられたシミュレ
ーション環境において負荷ターゲットに加える応答、例
えばボーイング７６７航空機内の制御スティックの応答
である。図１０に示されるように、所望応答モデル部５
６は、力信号ＦＯＲＣ´に応答する与えられたモデルに
対する二次応答関数を含む。加算器８８の出力は、所望
加速のシステムＡｄを得るために、デバイダ９０内の参
照慣性Ｊｒｅｆ により分割される。所望加速信号Ａｄ
は、所望速度応答Ｖｄを得るために、デジタル積分器９
２を通過する。同様に、速度信号Ｖｄは所望位置応答Ｘ
ｄを得るために、デジタル積分器９４を通過する。設計
の問題として、加速、速度及び位置に対する動的な値は
、その応用が全体として一貫しているかぎり、角度また
は線形ターム（ｔｅｒｍ）で表現される。
【００４４】速度信号Ｖｄはモデルトルク（または力）
を所望速度の関数として発生するために、減衰回路９６
を通過する。同様に位置信号Ｘｄはモデルトルク（また
は力）を所望位置の関数として発生するために、スプリ
ング回路９８を通過する。そして、これらの動的力は所
望システムの動的応答をＡｄ、Ｖｄ、及びＸｄのターム
で得るために、加算器８８内で、検出された負荷ターゲ
ット力ＦＯＲＣ´と加算される。図１０で開示された所
望応答モデル部５６が所望応答を達成できるようにする
パラメータは、理論的に、またはシミュレートされた装
置の実際の測定値によって決定される。
を所望速度の関数として発生するために、減衰回路９６
を通過する。同様に位置信号Ｘｄはモデルトルク（また
は力）を所望位置の関数として発生するために、スプリ
ング回路９８を通過する。そして、これらの動的力は所
望システムの動的応答をＡｄ、Ｖｄ、及びＸｄのターム
で得るために、加算器８８内で、検出された負荷ターゲ
ット力ＦＯＲＣ´と加算される。図１０で開示された所
望応答モデル部５６が所望応答を達成できるようにする
パラメータは、理論的に、またはシミュレートされた装
置の実際の測定値によって決定される。
【００４５】所望応答モデル部５６及びシステム応答モ
デル部５８は二次のシステムとして特徴付けられたが、
本分野の当業者は、更に高次のシステムを、実際のまた
は所望のシステム応答をさらに正確に特徴付けるために
使用できることが判る。
デル部５８は二次のシステムとして特徴付けられたが、
本分野の当業者は、更に高次のシステムを、実際のまた
は所望のシステム応答をさらに正確に特徴付けるために
使用できることが判る。
【００４６】図１１は図８に開示された位置計算手段６
６を示すブロック図の一例である。位置計算手段６６は
Ｋａｌｍａｎフィルタとして実施できる。このフィルタ
は位置ＴＨＥＴＡ´を状態測定値（ｓｔａｔｅ ｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔ）として、及び角速度ＯＭＥＧＡ´を
測定された妨害（ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄｉｓｔｕｒｂａ
ｎｃｅ）として扱う。位置計算手段６６は、測定された
位置ＴＨＥＴＡ´を位置ＯＭＥＧＡ´内の変化率に関し
て最適化することにより、負荷ターゲットの位置の測定
値を改善する。位置信号を改善することにより、更にノ
イズが減少された良い解が得られ、システムのあらゆる
位置に関するラグを減少させることができる。その結果
、この発明によるシステムは、負荷ターゲットの位置が
重要な応用分野で、更に正確な応答を発生できる。例え
ば、Ａ／Ｄコンバータ５２が１２ビットデジタル信号を
発生する場合、位置計算手段６６の結果はノイズを改善
し、センサの分解能を改善する。その結果、フィードバ
ックエラーは極小に押さえられる。
６を示すブロック図の一例である。位置計算手段６６は
Ｋａｌｍａｎフィルタとして実施できる。このフィルタ
は位置ＴＨＥＴＡ´を状態測定値（ｓｔａｔｅ ｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔ）として、及び角速度ＯＭＥＧＡ´を
測定された妨害（ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄｉｓｔｕｒｂａ
ｎｃｅ）として扱う。位置計算手段６６は、測定された
位置ＴＨＥＴＡ´を位置ＯＭＥＧＡ´内の変化率に関し
て最適化することにより、負荷ターゲットの位置の測定
値を改善する。位置信号を改善することにより、更にノ
イズが減少された良い解が得られ、システムのあらゆる
位置に関するラグを減少させることができる。その結果
、この発明によるシステムは、負荷ターゲットの位置が
重要な応用分野で、更に正確な応答を発生できる。例え
ば、Ａ／Ｄコンバータ５２が１２ビットデジタル信号を
発生する場合、位置計算手段６６の結果はノイズを改善
し、センサの分解能を改善する。その結果、フィードバ
ックエラーは極小に押さえられる。
【００４７】図１１に示されるように、アンプ１００は
、デジタル化されたＯＭＥＧＡ´信号に所定のゲインを
掛け合わせ、その結果を加算器１０２へ出力する。図８
の所望応答モデル部５６が所望速度Ｖｄを出力するのに
対応して、ＯＭＥＧＡ´信号もインバータ１０４により
反転され、予想される速度をＶｅとして出力する。信号
Ｘ´を出力するために、加算器１０２の出力はデジタル
積分器１０４によって積分される。値Ｘ´はインバータ
１０６により反転され、この結果は加算器１０８により
デジタル信号ＴＨＥＴＡ´に加算される。加算器１０８
の出力は、アンプ１１０により所定ゲインで乗算され、
加算器１１２によって信号Ｘ´と加算される。従って、
加算器１１２はインバータ１１４によって反転され、改
善された位置信号を出力する。これは所望位置信号Ｘｄ
と比較される。
、デジタル化されたＯＭＥＧＡ´信号に所定のゲインを
掛け合わせ、その結果を加算器１０２へ出力する。図８
の所望応答モデル部５６が所望速度Ｖｄを出力するのに
対応して、ＯＭＥＧＡ´信号もインバータ１０４により
反転され、予想される速度をＶｅとして出力する。信号
Ｘ´を出力するために、加算器１０２の出力はデジタル
積分器１０４によって積分される。値Ｘ´はインバータ
１０６により反転され、この結果は加算器１０８により
デジタル信号ＴＨＥＴＡ´に加算される。加算器１０８
の出力は、アンプ１１０により所定ゲインで乗算され、
加算器１１２によって信号Ｘ´と加算される。従って、
加算器１１２はインバータ１１４によって反転され、改
善された位置信号を出力する。これは所望位置信号Ｘｄ
と比較される。
【００４８】図１２は図８に開示された補償器７４を示
すブロック図である。補償器７４は、実際のトルクと所
望トルクの間の差に関するモータ電流信号ｉＭ を出力
する。加算器１１６からのトルクエラー信号はデジタル
フィルタ１１８によって濾波され、アンプ１２０内の定
数により乗算される。アンプ１２０の出力はモータ制御
エラー信号ＭＣと、加算器１２２によって加算され、そ
の結果はフィードフォワードアンプ１２４によりバイア
スされ、モータ電流信号ｉＭ が得られる。補償器７４
のフィードバック・フィルタシステムは低周波数（例え
ば１０Ｈｚ以下）で、大きなゲインを有し、高周波数で
は低いゲインである。周波数１０Ｈｚでの高いゲインは
リップルトルクなどのモータトルク発生エラーを減衰し
、高周波数（例えば５０〜１５０Ｈｚ）でゲインが低い
ことにより、システムの安定性が補償される。更に低め
られたゲインにより、システムの共振周波数が５０Ｈｚ
以上の場合に、問題が生じることはない。
すブロック図である。補償器７４は、実際のトルクと所
望トルクの間の差に関するモータ電流信号ｉＭ を出力
する。加算器１１６からのトルクエラー信号はデジタル
フィルタ１１８によって濾波され、アンプ１２０内の定
数により乗算される。アンプ１２０の出力はモータ制御
エラー信号ＭＣと、加算器１２２によって加算され、そ
の結果はフィードフォワードアンプ１２４によりバイア
スされ、モータ電流信号ｉＭ が得られる。補償器７４
のフィードバック・フィルタシステムは低周波数（例え
ば１０Ｈｚ以下）で、大きなゲインを有し、高周波数で
は低いゲインである。周波数１０Ｈｚでの高いゲインは
リップルトルクなどのモータトルク発生エラーを減衰し
、高周波数（例えば５０〜１５０Ｈｚ）でゲインが低い
ことにより、システムの安定性が補償される。更に低め
られたゲインにより、システムの共振周波数が５０Ｈｚ
以上の場合に、問題が生じることはない。
【００４９】制御部５０の動作が図８を参照してこれよ
り説明される。この実施例で、負荷ターゲットは飛行シ
ミュレータの制御スティックを仮定するが、あらゆる二
次システムをシャフト３０に接続される負荷ターゲット
として使用できる。制御部５０には前述のように初期条
件及びシステム定数がプリロードされ、更に所望の飛行
シミュレータスティックのために必要なパラメータがプ
リロードされる。入力信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、Ｆ
ＯＲＣ、及びＴＯＲＫは各々、シャフト２６の角速度、
シミュレータスティックによりシャフト部３０ｂに与え
られ検出された力ＦＩＮ、及びアクチュエータ２０によ
るトルクを示す。これら４つのセンサは一次元の動作の
ためのものであり、シミュレータスティックが２次元の
動きを有するときは、更に４つのセンサ組が必要である
。 飛行シミュレータスティックが使用されているとき、４
つの入力信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、ＦＯＲＣ、及び
ＴＯＲＫは、Ａ／Ｄコンバータ５２によるアナログ／デ
ジタル変換に悪影響する高域ノイズを防止するために、
ローパスフィルタ５４により濾波される。濾波された信
号は、例えば１０００Ｈｚのサンプリング周波数で、１
２ビットデジタル信号にデジタル化される。所望応答モ
デル部５６は、ターゲット力センサ３２からのデジタル
化されたＦＯＲＣ信号に基づいて、システムの所望応答
（例えばＡｄ，Ｖｄ及びＸｄ）を出力する。シャフト３
０はシミュレータスティックに接続されるので、システ
ムのあらゆる所望応答がシミュレータスティックに伝え
られ、パイロットがシミュレータスティックに与えた力
ＦＩＮに基づくシミュレータスティックの所望応答を感
じることができる。
り説明される。この実施例で、負荷ターゲットは飛行シ
ミュレータの制御スティックを仮定するが、あらゆる二
次システムをシャフト３０に接続される負荷ターゲット
として使用できる。制御部５０には前述のように初期条
件及びシステム定数がプリロードされ、更に所望の飛行
シミュレータスティックのために必要なパラメータがプ
リロードされる。入力信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、Ｆ
ＯＲＣ、及びＴＯＲＫは各々、シャフト２６の角速度、
シミュレータスティックによりシャフト部３０ｂに与え
られ検出された力ＦＩＮ、及びアクチュエータ２０によ
るトルクを示す。これら４つのセンサは一次元の動作の
ためのものであり、シミュレータスティックが２次元の
動きを有するときは、更に４つのセンサ組が必要である
。 飛行シミュレータスティックが使用されているとき、４
つの入力信号ＯＭＥＧＡ、ＴＨＥＴＡ、ＦＯＲＣ、及び
ＴＯＲＫは、Ａ／Ｄコンバータ５２によるアナログ／デ
ジタル変換に悪影響する高域ノイズを防止するために、
ローパスフィルタ５４により濾波される。濾波された信
号は、例えば１０００Ｈｚのサンプリング周波数で、１
２ビットデジタル信号にデジタル化される。所望応答モ
デル部５６は、ターゲット力センサ３２からのデジタル
化されたＦＯＲＣ信号に基づいて、システムの所望応答
（例えばＡｄ，Ｖｄ及びＸｄ）を出力する。シャフト３
０はシミュレータスティックに接続されるので、システ
ムのあらゆる所望応答がシミュレータスティックに伝え
られ、パイロットがシミュレータスティックに与えた力
ＦＩＮに基づくシミュレータスティックの所望応答を感
じることができる。
【００５０】システム応答モデル部５８はシミュレータ
スティックに接続されたシステムの期待される加速応答
Ａｅを決定する。加算器６８及びフィードバックゲイン
・マルチプレクサ７０は追加トルクの値を決定する。こ
の追加トルクは、シャフト２６の速度及び位置を所望の
速度及び位置に校正すために、所定時間の間、与えなけ
ればならないトルクである。同様に、加算器６０及びマ
ルチププライア６４は、シャフト２６の加速を校正すた
めに、安定して与えなければならない追加トルクの値を
決定する。
スティックに接続されたシステムの期待される加速応答
Ａｅを決定する。加算器６８及びフィードバックゲイン
・マルチプレクサ７０は追加トルクの値を決定する。こ
の追加トルクは、シャフト２６の速度及び位置を所望の
速度及び位置に校正すために、所定時間の間、与えなけ
ればならないトルクである。同様に、加算器６０及びマ
ルチププライア６４は、シャフト２６の加速を校正すた
めに、安定して与えなければならない追加トルクの値を
決定する。
【００５１】モータトルク制御信号ＭＣは、測定された
トルク信号ＴＯＲＫ´と共に補償器７４に入力される。 この補償器７４はフィードバックのノイズを濾波した後
にデジタルトルク信号を発生する。Ｄ／Ａコンバータ７
６はデジタルトルク信号を、アクチュエータ２０を駆動
するアナログ信号ｉＭ に変換する。従って、アクチュ
エータ２０により発生したトルクｑｍｏｔｏｒ は、シ
ミュレータスティックの加速、速度及び位置を制御する
ために、システムの所望応答及び実際の応答に従って校
正される。
トルク信号ＴＯＲＫ´と共に補償器７４に入力される。 この補償器７４はフィードバックのノイズを濾波した後
にデジタルトルク信号を発生する。Ｄ／Ａコンバータ７
６はデジタルトルク信号を、アクチュエータ２０を駆動
するアナログ信号ｉＭ に変換する。従って、アクチュ
エータ２０により発生したトルクｑｍｏｔｏｒ は、シ
ミュレータスティックの加速、速度及び位置を制御する
ために、システムの所望応答及び実際の応答に従って校
正される。
【００５２】図６に示されるように、システム応答モデ
ル部５８からフィードフォワードで見積もられた加速に
基づく、所望応答モデル部５６内の所望加速の校正によ
り、力のフィードバックループは改良された動的応答を
有することができる。更に、図６に示されるフィードバ
ックシステムのフィードフォワード部は、リップルトル
ク減衰を更に改善する。リップルトルクは電気モータに
一定のモータ電流が与えられたときの位置に関係する出
力変化である。これは、ロータとステータ極の距離が、
ロータがステータを横切るとき増加及び減少するためで
ある。従って、ロータ極がステータ極に近接していると
き、モータ巻線に流れている電流が同じでも、力は大き
い。
ル部５８からフィードフォワードで見積もられた加速に
基づく、所望応答モデル部５６内の所望加速の校正によ
り、力のフィードバックループは改良された動的応答を
有することができる。更に、図６に示されるフィードバ
ックシステムのフィードフォワード部は、リップルトル
ク減衰を更に改善する。リップルトルクは電気モータに
一定のモータ電流が与えられたときの位置に関係する出
力変化である。これは、ロータとステータ極の距離が、
ロータがステータを横切るとき増加及び減少するためで
ある。従って、ロータ極がステータ極に近接していると
き、モータ巻線に流れている電流が同じでも、力は大き
い。
【００５３】従って、リップルトルクの特性は図７に示
される応答関数に含み、それによりリップルトルクが校
正される。
される応答関数に含み、それによりリップルトルクが校
正される。
【００５４】この発明の他の特徴は、システムに与えら
れた力が、力ＦＩＮによるものか、またはアクチュエー
タ２０によるものかを判断できることである。従って所
望システム応答による実際のシステム応答の検証は、著
しく改善される。更に、所望システム（例えばヘリコプ
ターのシミュレーション）が、システムの慣性（例えば
アクチュエータ２０及びそれに関連する機械的リンケー
ジ）より物理的慣性が小さい場合、本発明の制御システ
ムは自身の慣性を、ターゲット力ＦＩＮと同一方向のト
ルクを発生することによりこの問題を克服できる。その
結果、比較的大型の制御システムが、小さい慣性を有す
るシステムのシミュレーションを効果的に提供できる。
れた力が、力ＦＩＮによるものか、またはアクチュエー
タ２０によるものかを判断できることである。従って所
望システム応答による実際のシステム応答の検証は、著
しく改善される。更に、所望システム（例えばヘリコプ
ターのシミュレーション）が、システムの慣性（例えば
アクチュエータ２０及びそれに関連する機械的リンケー
ジ）より物理的慣性が小さい場合、本発明の制御システ
ムは自身の慣性を、ターゲット力ＦＩＮと同一方向のト
ルクを発生することによりこの問題を克服できる。その
結果、比較的大型の制御システムが、小さい慣性を有す
るシステムのシミュレーションを効果的に提供できる。
【００５５】勿論、この発明の実施例はかなり変更する
ことができる。一つの変形は、電動のアクチュエータ２
０を油圧アクチュエータに変更することである。油圧ア
クチュエータは電気モータほど応答性がないので、この
変更により電気モータのリップルの発生がなくなる。更
に、シミュレータスティックの所望応答がシステムの本
質的慣性より少ない慣性を有する質量の少ないシステム
の場合、油圧アクチュエータは力ＦＩＮと同一方向のト
ルクを発生することによって、パイロットを”助ける”
ことができない。これにもかかわらず、力センサ及びト
ルクセンサは、従来システムに比べて、油圧アクチュエ
ータの応答を改善できる。
ことができる。一つの変形は、電動のアクチュエータ２
０を油圧アクチュエータに変更することである。油圧ア
クチュエータは電気モータほど応答性がないので、この
変更により電気モータのリップルの発生がなくなる。更
に、シミュレータスティックの所望応答がシステムの本
質的慣性より少ない慣性を有する質量の少ないシステム
の場合、油圧アクチュエータは力ＦＩＮと同一方向のト
ルクを発生することによって、パイロットを”助ける”
ことができない。これにもかかわらず、力センサ及びト
ルクセンサは、従来システムに比べて、油圧アクチュエ
ータの応答を改善できる。
【００５６】アクチュエータ２０に供給された電流は、
アクチュエータ２０によって発生したトルクに対応する
ので、トルクセンサ２２もまた、トルクセンサ２２内の
ストレインゲージを、アクチュエータ２０に供給された
電流ｉＭ を用いてモータ電流を測定する電流センサに
代えることによって変更できる。これは、アクチュエー
タ２０が、大きな力を必要としない複数のロータを有す
るサーボディスクモータの場合は特に有効である。
アクチュエータ２０によって発生したトルクに対応する
ので、トルクセンサ２２もまた、トルクセンサ２２内の
ストレインゲージを、アクチュエータ２０に供給された
電流ｉＭ を用いてモータ電流を測定する電流センサに
代えることによって変更できる。これは、アクチュエー
タ２０が、大きな力を必要としない複数のロータを有す
るサーボディスクモータの場合は特に有効である。
【００５７】最後に、トルクセンサ２２とターゲット力
センサ３２の相対位置は、アクチュエータ２０からの力
が力ＦＩＮから独立に判断できるかぎり再配置できる。 従って、第１力センサは実質質量の一方の側にある必要
があり、第２センサは質量の他方にある必要がある。質
量の対向する側に２つのセンサを配置することにより、
アクチュエータの力は、ターゲット物体に与えられた外
部からの力から分離できる。
センサ３２の相対位置は、アクチュエータ２０からの力
が力ＦＩＮから独立に判断できるかぎり再配置できる。 従って、第１力センサは実質質量の一方の側にある必要
があり、第２センサは質量の他方にある必要がある。質
量の対向する側に２つのセンサを配置することにより、
アクチュエータの力は、ターゲット物体に与えられた外
部からの力から分離できる。
【００５８】この発明は現在最も実用的で好適と考えら
れる実施例により説明されたが、本発明はこの実施例の
みに限られるのではなく、特許請求の範囲に含まれる様
々の修正やそれと同等の構成を意図するものである。
れる実施例により説明されたが、本発明はこの実施例の
みに限られるのではなく、特許請求の範囲に含まれる様
々の修正やそれと同等の構成を意図するものである。
【図１】従来の制御負荷を示すブロック図。
【図２】この発明の好適実施例を示すブロック図。
【図３】この発明によるモータトルクセンサに接続され
るモータの断面略図。
るモータの断面略図。
【図４】図３のモータトルクセンサとモータの概略フロ
ントビュー。
ントビュー。
【図５】制御スティックセンサとモータの間の機械的リ
ンケージを示す略図。
ンケージを示す略図。
【図６】制御スティックセンサとモータの間の機械的リ
ンケージを示す略図。
ンケージを示す略図。
【図７】制御スティックセンサとモータの間の機械的リ
ンケージを示す略図。
ンケージを示す略図。
【図８】図２の制御部を示すブロック図。
【図９】図６の制御部のシステム応答モデルのブロック
図。
図。
【図１０】図６の制御部の所望応答モデルのブロック図
。
。
【図１１】図６の制御部の概算器のブロック図。
【図１２】図６の制御部のトルク補償器ののブロック図
。
。
１０…油圧アクチュエータ、１４…パイロット力センサ
、１６…負荷ターゲット、１８…コントローラ、２０…
アクチュエータ、２７…角度位置センサ、２９…角速度
センサ、２６・３０…シャフト、２８…変換器、３２…
ターゲット力センサ、２２…トルクセンサ、４４…モー
タボルト、３６…ステータ、４０…ロータ、２００…小
型プーリ、２０２…大型プーリ、５４…ローパスフィル
タ、５２…Ａ／Ｄ変換器、７０…フィードバック・ゲイ
ンマルチププライア、７８…バッファ、１００・１１０
…アンプ、１２４…フィードフォワードアンプ。
、１６…負荷ターゲット、１８…コントローラ、２０…
アクチュエータ、２７…角度位置センサ、２９…角速度
センサ、２６・３０…シャフト、２８…変換器、３２…
ターゲット力センサ、２２…トルクセンサ、４４…モー
タボルト、３６…ステータ、４０…ロータ、２００…小
型プーリ、２０２…大型プーリ、５４…ローパスフィル
タ、５２…Ａ／Ｄ変換器、７０…フィードバック・ゲイ
ンマルチププライア、７８…バッファ、１００・１１０
…アンプ、１２４…フィードフォワードアンプ。
Claims (27)
- 【請求項１】 負荷ターゲットに与えられた力に応答
して、前記負荷ターゲットを制御する装置において、前
記負荷ターゲットに与えられた前記力を検出し、第１力
信号を出力する第１手段と、制御信号に応答して前記負
荷ターゲットに第２の力を与えるアクチュエータと、前
記第２の力を検出して、第２力信号を出力する第２手段
と、前記第１及び第２力信号に応答して前記制御信号を
出力する制御手段であって、前記制御信号は、前記第１
の力に関する所望の関係に従って、前記第２の力を前記
アクチュエータが発生するように出力され、を具備する
ことを特徴とする負荷ターゲット制御装置。 - 【請求項２】 前記負荷ターゲットの位置を検出し、
位置信号を出力する手段と、前記負荷ターゲットの速度
を検出し、速度信号を出力する手段であって、前記制御
信号は前記位置及び速度信号と、前記第１の力に対する
所望速度及び所望位置の間の差に各々応答して出力され
、を更に具備することを特徴とする請求項１記載の制御
装置。 - 【請求項３】 前記第２手段は基板に固定され、前記
アクチュエータは前記第２手段に固定されることを特徴
とする請求項２記載の制御装置。 - 【請求項４】 前記第２手段は、前記アクチュエータ
のトルクを測定し、前記測定したトルクを前記第２力信
号として出力することを特徴とする請求項３記載の制御
装置。 - 【請求項５】 前記アクチュエータは、アクチュエー
タハウジングと、前記アクチュエータハウジングに回転
可能に接続されるシャフトと、ここで前記アクチュエー
タは前記シャフトにトルクを与え、及び反作用力を前記
アクチュエータハウジングに与え、前記反作用力は前記
ストレインゲージにより前記アクチュエータのトルクと
して検出され、及び前記シャフトと前記負荷ターゲット
に接続され、前記シャフトの前記トルクを前記負荷ター
ゲットの前記第２の力に変換する変換手段と、を具備す
ることを特徴とする請求項１記載の制御装置。 - 【請求項６】 前記制御手段は、前記第１力信号と前
記第１の力に対する前記所望の関係に従って、所望応答
信号を発生する手段であって、前記所望応答信号は前記
第１の力に応答して、前記負荷ターゲットの所望加速を
示す所望加速信号と、所望位置を示す所望位置信号と、
所望速度を示す所望速度信号とを含み、前記第１力信号
と前記装置の物理的特徴に従って、システム応答信号を
発生する手段と、前記位置及び速度信号、及び前記所望
位置及び所望速度信号に応答してコマンド信号を発生す
る手段と、ここで前記コマンド信号発生手段は、前記位
置及び速度信号、及び前記所望位置及び所望速度信号の
間の前記差異を各々判断し、前記所望応答信号、前記シ
ステム応答信号及び前記コマンド信号に応答して、モー
タ制御信号を発生する手段と、ここで前記モータ制御信
号は、前記システム応答信号と前記コマンド信号により
校正されて、前記負荷ターゲットの前記所望応答を示し
、前記第２力信号と前記モータ制御信号に応答して前記
制御信号を発生する補償手段であって、これにより、前
記アクチュエータは前記負荷ターゲットを前記所望関係
に従って制御し、を具備することを特徴とする請求項２
記載の制御装置。 - 【請求項７】 前記コマンド信号を発生する手段はＫ
ａｌｍａｎフィルタを具備することを特徴とする請求項
６記載の制御装置。 - 【請求項８】 前記所望応答信号を発生する手段は、
前記第１力信号と前記所望関係に従って、前記所望加速
信号を発生する手段と、前記所望加速信号に従って、前
記所望速度信号を発生する手段と、及び前記所望速度信
号に応答して前記所望位置信号を発生する手段と、を具
備することを特徴とする請求項６記載の制御装置。 - 【請求項９】 前記システム応答信号を発生する手段
は、前記所望速度信号及び前記装置の物理的特徴に応答
して第１力信号を発生する手段と、前記所望位置信号及
び前記物理的特徴に応答して、第２位力信号を発生する
手段と、前記第１力信号、前記第１位力信号、及び前記
第２位力信号を結合して、システム力信号を出力する手
段と、及び前記システム力信号に応答して、前記システ
ム応答信号を出力する慣性補償手段と、を具備すること
を特徴とする請求項８記載の制御装置。 - 【請求項１０】 前記所望関係は前記所望速度信号及
び前記所望位置信号に応答することを特徴とする請求項
８記載の制御装置。 - 【請求項１１】 前記第２手段は電流センサを具備し
、前記アクチュエータはサーボモータを具備することを
特徴とする請求項２記載の制御装置。 - 【請求項１２】 前記制御手段は、前記第１力信号及
び前記第１の力に対する前記所望関係に従って、所望応
答信号を発生する手段と、前記第１力信号と前記装置の
物理的特徴に従って、システム応答信号を発生する手段
と、及び前記所望応答信号、前記システム応答信号、及
び前記第２力信号に応答して、前記制御信号を発生する
補償手段であって、これにより前記アクチュエータは前
記負荷ターゲットを前記所望関係に従って制御し、を具
備することを特徴とする請求項１記載の制御装置。 - 【請求項１３】 前記所望応答信号を発生する手段は
、前記第１力信号及び前記所望関係に従って、所望加速
信号を発生する手段と、前記所望加速信号に従って、所
望速度を発生する手段と、及び前記所望速度信号に従っ
て所望位置信号を発生する手段と、ここで前記所望応答
信号は前記所望加速、速度及び位置信号を含み、を具備
することを特徴とする請求項１２記載の制御装置。 - 【請求項１４】 前記システム応答信号を発生する手
段は、前記所望速度信号及び前記装置の前記物理的特徴
に応答して、第１位力信号を発生する手段と、前記所望
位置信号及び前記物理的特徴に応答して第２位力信号を
発生する手段と、前記第１力信号、前記第１位力信号及
び前記第２位力信号を結合して、システム力信号を出力
する手段と、及び前記システム力信号に応答して前記シ
ステム応答信号を出力する手段と、を具備することを特
徴とする請求項１３記載の制御装置。 - 【請求項１５】 所望の動的システムをシミュレート
する装置において、加えられた力に応答する部材と、前
記加えられた力を検出し、力信号を出力する手段と、前
記制御信号に応答して、モータトルクを発生するアクチ
ュエータと、前記モータトルクを前記部材に結合する手
段と、前記モータトルクを検出し、トルク信号を出力す
る手段と、前記制御信号を発生する手段であって、これ
により前記部材は前記所望の動的システムをシミュレー
トし、ここで前記発生する手段は、前記力信号に応答し
て、及び前記所望システムに従って、所望応答信号を出
力する所望応答手段と、前記所望応答信号及び前記シス
テム応答信号の組み合わせに応答してトルクコマンド信
号を発生するトルクコマンド発生手段と、及び前記トル
クコマンド信号及び前記トルク信号に応答して前記制御
信号を出力する校正手段と、を具備することを特徴とす
るシミュレーション装置。 - 【請求項１６】 前記部材の位置を検出し、位置信号
を出力する手段と、及び前記部材の速度を検出し、速度
信号を出力する手段と、ここで前記制御信号は前記位置
及び速度信号に応答して出力され、を更に具備すること
を特徴とする請求項１５記載のシミュレーション装置。 - 【請求項１７】 前記モータトルク検出手段は基板に
固定され、前記アクチュエータは前記モータトルク検出
手段に固定されることを特徴とする請求項１５記載のシ
ミュレーション装置。 - 【請求項１８】 前記アクチュエータはシャフトを具
備し、及び前記部材に前記モータのトルクを結合する前
記手段は、前記アクチュエータのシャフトに固定される
第１プーリと、前記部材の端部で回転可能に接続された
第２プーリと、及び前記第１及び第２プーリを結合し、
前記モータトルクを前記第２プーリに伝えるケーブル手
段と、ここで前記ケーブル手段は前記第２プーリに接続
され、前記第１プーリに複数回巻かれ、を具備すること
を特徴とする請求項１７記載のシミュレーション装置。 - 【請求項１９】 前記所望応答手段は、前記力信号及
び前記所望システムに従って、所望加速信号を発生する
手段と、前記所望加速信号及び所望システムに従って、
所望速度信号を発生する手段と、及び前記所望速度信号
、及び前記所望システムに従って、所望位置信号を発生
する手段と、前記所望加速信号、前記所望速度信号、及
び所望位置信号を結合して前記所望応答信号を発生する
手段と、を具備することを特徴とする請求項１５記載の
制御装置。 - 【請求項２０】 航空機シミュレータ装置において、
パイロット及び制御された負荷により加えられた力に応
答するシミュレート制御機器と、前記パイロットにより
加えられた前記力を検出する第１手段と、ここで前記力
検出手段は前記シミュレータ制御機器に接続され、及び
力信号を出力し、前記制御された負荷を制御信号に応答
して前記シミュレート制御機器に与えるアクチュエータ
と、ここで前記アクチュエータの第１の端部は前記シミ
ュレート制御機器に接続され、前記アクチュエータによ
って制御された負荷を検出する第２手段と、ここで前記
第２手段は前記アクチュエータの第２の端部に接続され
、前記検出された制御された負荷に応答してトルク信号
を出力し、及び前記力信号及び前記トルク信号に応答し
て前記制御信号を発生する制御手段と、ここで前記制御
信号は、前記シミュレートされている航空機のシミュレ
ートしている制御機器の前記第１の力に対する所望関係
に従って、前記アクチュエータが前記制御された負荷を
前記シミュレート制御機器に与えるように出力され、を
具備することを特徴とする航空機シミュレータ装置。 - 【請求項２１】 前記シミュレータ装置を制御し、各
航空機に対応する複数の所望関係を格納するホストコン
ピュータを更に具備することを特徴とする請求項２０記
載のシミュレータ装置。 - 【請求項２２】 前記ホストコンピュータは、パイロ
ットにより与えられた前記力を、前記シミュレートされ
ている航空機に対応して、再生する手段を具備すること
を特徴とする請求項２１記載のシミュレータ装置。 - 【請求項２３】 前記シミュレート制御機器の位置を
検出し、位置信号を出力する手段と、前記シミュレート
制御機器の速度を検出し、速度信号を出力する手段と、
ここで前記制御信号は前記位置及び速度信号に応答して
発生され、を更に具備することを特徴とする請求項２０
記載のシミュレータ装置。 - 【請求項２４】 所望システムをシミュレートする方
法において、制御システムの部材に加えられた力を検出
するステップと、ここで前記部材はアクチュエータに接
続され、前記アクチュエータにより発生したトルクを検
出するステップと、前記検出した力に応答して、前記ア
クチュエータにより前記部材に与えられた所望トルクを
判断することにより、前記検出された力に従って、前記
制御システムの所望応答を決定するステップと、前記検
出されたトルクが前記所望トルクに近づくように前記ア
クチュエータを制御するステップと、を有することを特
徴とするシミュレーション方法。 - 【請求項２５】 前記制御するステップは、前記検出
された力と前記制御システムの物理的特徴に従って、前
記制御システムの実際の応答を判断するステップと、前
記実際のシステム応答により前記システム応答を校正す
るステップと、及び前記検出されたトルクを前記校正さ
れた所望システム応答に近づけるように調節することに
より前記アクチュエータを制御するステップと、を有す
ることを特徴とする請求項２４記載のシミュレーション
方法。 - 【請求項２６】 前記部材の位置を検出し位置信号を
出力するステップと、前記部材の速度を検出し速度信号
を出力するステップと、ここで前記偏倚は前記位置信号
及び速度信号に従って判断され、を更に有することを特
徴とする請求項２４記載のシミュレーション方法。 - 【請求項２７】 パイロットにより加えられた力に応
答して航空機をシミュレートする方法において、前記パ
イロットによりシミュレート制御機器に加えられた前記
力を検出するステップと、前記シミュレート制御機器の
位置を検出するステップと、前記シミュレート制御機器
の速度を検出するステップと、アクチュエータにより前
記シミュレート制御機器に加えられたトルクを検出する
ステップと、前記パイロットにより加えられ、検出され
た力に対する前記シミュレートされる航空機のシミュレ
ート制御機器の所望応答を決定するステップと、前記シ
ミュレート制御機器の前記検出された力、前記検出され
た位置、及び前記検出された速度に基づいて、前記シミ
ュレート制御機器の実際の応答を判断するステップと、
及び前記アクチュエータを制御して前記シミュレート制
御装置にトルクを発生させるステップと、それにより前
記検出されたトルクは前記実際の応答により校正されて
前記所望応答に近づき、前記シミュレート制御機器は前
記航空機の前記応答をシミュレートし、を有することを
特徴とするシミュレーション方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/604,479 US5209661A (en) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Motor control desired dynamic load of a simulating system and method |
| US604479 | 1990-10-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04360210A true JPH04360210A (ja) | 1992-12-14 |
Family
ID=24419773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3282829A Pending JPH04360210A (ja) | 1990-10-29 | 1991-10-29 | モータの負荷制御システム及びその方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5209661A (ja) |
| EP (1) | EP0483773A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04360210A (ja) |
| CA (1) | CA2054327A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002196660A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-07-12 | Visteon Global Technologies Inc | 疑似操舵感装置 |
| JP2012512104A (ja) * | 2008-12-17 | 2012-05-31 | ザ・ボーイング・カンパニー | 燃料補給ブームに掛かる力の自動的軽減 |
Families Citing this family (100)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5605462A (en) * | 1991-07-12 | 1997-02-25 | Denne Developments Ltd. | Motion imparting apparatus |
| US5889670A (en) | 1991-10-24 | 1999-03-30 | Immersion Corporation | Method and apparatus for tactilely responsive user interface |
| JPH05184178A (ja) * | 1992-01-09 | 1993-07-23 | Nissan Motor Co Ltd | アクチュエータ制御装置 |
| US5790108A (en) | 1992-10-23 | 1998-08-04 | University Of British Columbia | Controller |
| US5370535A (en) * | 1992-11-16 | 1994-12-06 | Cae-Link Corporation | Apparatus and method for primary control loading for vehicle simulation |
| US7345672B2 (en) * | 1992-12-02 | 2008-03-18 | Immersion Corporation | Force feedback system and actuator power management |
| US6801008B1 (en) | 1992-12-02 | 2004-10-05 | Immersion Corporation | Force feedback system and actuator power management |
| US5563632A (en) * | 1993-04-30 | 1996-10-08 | Microtouch Systems, Inc. | Method of and apparatus for the elimination of the effects of internal interference in force measurement systems, including touch - input computer and related displays employing touch force location measurement techniques |
| US6437771B1 (en) * | 1995-01-18 | 2002-08-20 | Immersion Corporation | Force feedback device including flexure member between actuator and user object |
| US5739811A (en) | 1993-07-16 | 1998-04-14 | Immersion Human Interface Corporation | Method and apparatus for controlling human-computer interface systems providing force feedback |
| US5734373A (en) * | 1993-07-16 | 1998-03-31 | Immersion Human Interface Corporation | Method and apparatus for controlling force feedback interface systems utilizing a host computer |
| WO1995002801A1 (en) * | 1993-07-16 | 1995-01-26 | Immersion Human Interface | Three-dimensional mechanical mouse |
| US5805140A (en) | 1993-07-16 | 1998-09-08 | Immersion Corporation | High bandwidth force feedback interface using voice coils and flexures |
| FR2708112B1 (fr) * | 1993-07-22 | 1995-09-01 | Ratier Figeac Soc | Dispositif de commande à manche de pilotage, notamment mini-manche asservi pour aéronef. |
| US5412299A (en) * | 1993-12-21 | 1995-05-02 | Honeywell, Inc. | Variable servo loop compensation in an active hand controller |
| US6004134A (en) * | 1994-05-19 | 1999-12-21 | Exos, Inc. | Interactive simulation including force feedback |
| US5623582A (en) | 1994-07-14 | 1997-04-22 | Immersion Human Interface Corporation | Computer interface or control input device for laparoscopic surgical instrument and other elongated mechanical objects |
| US5821920A (en) | 1994-07-14 | 1998-10-13 | Immersion Human Interface Corporation | Control input device for interfacing an elongated flexible object with a computer system |
| JPH0866893A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-12 | Fanuc Ltd | 衝突検出方法 |
| US20030040361A1 (en) * | 1994-09-21 | 2003-02-27 | Craig Thorner | Method and apparatus for generating tactile feedback via relatively low-burden and/or zero burden telemetry |
| US5591082A (en) * | 1995-01-05 | 1997-01-07 | Thrustmaster, Inc. | Side-mounted throttle and weapons controller for computer video games and flight simulation |
| US5593109A (en) * | 1995-01-10 | 1997-01-14 | Lucas Western, Inc. | Actuator system and method |
| US5691898A (en) | 1995-09-27 | 1997-11-25 | Immersion Human Interface Corp. | Safe and low cost computer peripherals with force feedback for consumer applications |
| JPH0924898A (ja) * | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Teijin Seiki Co Ltd | 小型航空機の操縦装置 |
| US5959613A (en) | 1995-12-01 | 1999-09-28 | Immersion Corporation | Method and apparatus for shaping force signals for a force feedback device |
| US5999168A (en) | 1995-09-27 | 1999-12-07 | Immersion Corporation | Haptic accelerator for force feedback computer peripherals |
| US5754023A (en) | 1995-10-26 | 1998-05-19 | Cybernet Systems Corporation | Gyro-stabilized platforms for force-feedback applications |
| US5768122A (en) * | 1995-11-14 | 1998-06-16 | Coard Technology | Virtual motion programming and control |
| US6639581B1 (en) | 1995-11-17 | 2003-10-28 | Immersion Corporation | Flexure mechanism for interface device |
| US5825308A (en) * | 1996-11-26 | 1998-10-20 | Immersion Human Interface Corporation | Force feedback interface having isotonic and isometric functionality |
| US6704001B1 (en) | 1995-11-17 | 2004-03-09 | Immersion Corporation | Force feedback device including actuator with moving magnet |
| JP2000501033A (ja) | 1995-11-30 | 2000-02-02 | ヴァーチャル テクノロジーズ インコーポレイテッド | 触覚をフィードバックする人間／機械インターフェース |
| JPH10127946A (ja) * | 1996-11-05 | 1998-05-19 | Konami Co Ltd | 操作レバー装置 |
| US6411276B1 (en) | 1996-11-13 | 2002-06-25 | Immersion Corporation | Hybrid control of haptic feedback for host computer and interface device |
| US6686911B1 (en) | 1996-11-26 | 2004-02-03 | Immersion Corporation | Control knob with control modes and force feedback |
| WO1998033136A1 (en) * | 1997-01-27 | 1998-07-30 | Immersion Human Interface Corporation | Method and apparatus for providing high bandwidth, realistic force feedback including an improved actuator |
| GB9706447D0 (en) | 1997-03-27 | 1997-10-15 | British Aerospace | Electronic control apparatus |
| US7472047B2 (en) * | 1997-05-12 | 2008-12-30 | Immersion Corporation | System and method for constraining a graphical hand from penetrating simulated graphical objects |
| US6520037B2 (en) | 1997-06-06 | 2003-02-18 | Deutsches Zentrum Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. | Gear unit |
| DE19723812C1 (de) * | 1997-06-06 | 1999-02-11 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Getriebeeinheit |
| US7102621B2 (en) * | 1997-09-30 | 2006-09-05 | 3M Innovative Properties Company | Force measurement system correcting for inertial interference |
| US6252583B1 (en) | 1997-11-14 | 2001-06-26 | Immersion Corporation | Memory and force output management for a force feedback system |
| US7031949B2 (en) * | 1998-01-22 | 2006-04-18 | Mts Systems Corporation | Method and apparatus for generating input signals in a physical system |
| US6676569B1 (en) * | 1998-06-09 | 2004-01-13 | Scott Brian Radow | Bipedal locomotion training and performance evaluation device and method |
| US6285972B1 (en) | 1998-10-21 | 2001-09-04 | Mts Systems Corporation | Generating a nonlinear model and generating drive signals for simulation testing using the same |
| ES2330979T3 (es) * | 1998-11-13 | 2009-12-17 | Mts Systems Corporation | Medida del ancho de banda repetible de un sistema para ensayos simulados. |
| US6424356B2 (en) | 1999-05-05 | 2002-07-23 | Immersion Corporation | Command of force sensations in a forceback system using force effect suites |
| US6903721B2 (en) * | 1999-05-11 | 2005-06-07 | Immersion Corporation | Method and apparatus for compensating for position slip in interface devices |
| DE20080209U1 (de) | 1999-09-28 | 2001-08-09 | Immersion Corp | Steuerung von haptischen Empfindungen für Schnittstellenvorrichtungen mit Vibrotaktiler Rückkopplung |
| DE60043861D1 (de) * | 1999-12-29 | 2010-04-01 | Delphi Tech Inc | Verfahren und system zum verbessern der motorfahrzeugstabilität unter benützung eines elektrischen servolenksystems |
| JP2002062944A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Alps Electric Co Ltd | 車載用入力装置 |
| US7062357B2 (en) | 2000-09-21 | 2006-06-13 | Mts Systems Corporation | Multiple region convolver with tapering |
| US6619960B1 (en) * | 2001-02-06 | 2003-09-16 | Aviation Simulation Trainers, Inc. | Linear control loading system |
| IL143255A (en) | 2001-05-20 | 2015-09-24 | Simbionix Ltd | Endoscopic ultrasonography simulation |
| US7154470B2 (en) * | 2001-07-17 | 2006-12-26 | Immersion Corporation | Envelope modulator for haptic feedback devices |
| US6637311B2 (en) | 2002-01-08 | 2003-10-28 | Caterpillar Inc | Sensory feedback system for an electro-hydraulically controlled system |
| US20030183728A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-02 | The Boeing Company | Aircraft control surface controller and associated method |
| US6904823B2 (en) | 2002-04-03 | 2005-06-14 | Immersion Corporation | Haptic shifting devices |
| US7369115B2 (en) * | 2002-04-25 | 2008-05-06 | Immersion Corporation | Haptic devices having multiple operational modes including at least one resonant mode |
| GB0213718D0 (en) * | 2002-06-14 | 2002-07-24 | Thales Plc | Apparatus and method of electrical control loading |
| US7195486B2 (en) * | 2002-08-06 | 2007-03-27 | Mcgraw Robert W | Reconfigurable simulation structure |
| JP4490963B2 (ja) | 2003-02-15 | 2010-06-30 | ガルフストリーム・エアロスペース・コーポレイション | 航空機キャビン大気組成制御方法 |
| US7850456B2 (en) | 2003-07-15 | 2010-12-14 | Simbionix Ltd. | Surgical simulation device, system and method |
| US7285932B2 (en) * | 2003-10-28 | 2007-10-23 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for loss of control inhibitor systems |
| US7982711B2 (en) * | 2003-12-19 | 2011-07-19 | Immersion Corporation | Haptic profiling system and method |
| US7424989B2 (en) | 2004-03-11 | 2008-09-16 | The Boeing Company | Intelligent multifunctional actuation system for vibration and buffet suppression |
| CA2467008A1 (en) * | 2004-05-10 | 2005-11-10 | Fernando Petruzziello | Recurrent training machine |
| US7027961B2 (en) * | 2004-05-18 | 2006-04-11 | Woodward Governor Company | Inertia identification for electric actuators with observer based controls |
| US7403826B2 (en) * | 2004-12-01 | 2008-07-22 | Canadian Space Agency | Method and system for torque/force control of hydraulic actuators |
| US9099012B2 (en) * | 2005-03-14 | 2015-08-04 | Cubic Corporation | Adjustment of altitude measurements |
| US8784107B2 (en) * | 2005-03-14 | 2014-07-22 | Cubic Corporation | Flight training system |
| US8794970B2 (en) * | 2005-03-14 | 2014-08-05 | Steven G. Testrake | Control systems to emulate jet aircraft in reciprocating engine-powered trainers |
| US7984878B2 (en) * | 2006-01-17 | 2011-07-26 | Gulfstream Aerospace Corporation | Apparatus and method for backup control in a distributed flight control system |
| US7878461B2 (en) * | 2006-01-17 | 2011-02-01 | Gulfstream Aerospace Corporation | System and method for an integrated backup control system |
| US20070235594A1 (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Honeywell International, Inc. | Pilot flight control stick feedback system |
| DE102006018522B4 (de) * | 2006-04-21 | 2008-01-03 | Preh Gmbh | Steuerung für eine Bedieneinheit |
| US8725321B2 (en) * | 2006-05-17 | 2014-05-13 | Textron Innovations Inc. | Flight control system |
| US9340278B2 (en) | 2006-05-17 | 2016-05-17 | Textron Innovations, Inc. | Flight control system |
| JP4842741B2 (ja) * | 2006-09-01 | 2011-12-21 | ヤマハ発動機株式会社 | 鞍乗型車両 |
| CA2612426C (en) * | 2006-11-27 | 2016-03-29 | Neil M. Cole | Training system and method |
| US8543338B2 (en) | 2007-01-16 | 2013-09-24 | Simbionix Ltd. | System and method for performing computerized simulations for image-guided procedures using a patient specific model |
| GB2459225B (en) | 2007-01-16 | 2011-07-20 | Simbionix Ltd | Preoperative surgical simulation |
| CN101286281B (zh) * | 2008-06-03 | 2010-04-14 | 清华大学 | 刚弹液耦合航天器物理仿真实验系统 |
| CN101793605B (zh) * | 2010-03-31 | 2012-01-25 | 哈尔滨工业大学 | 基于伺服电机的动态加载方法 |
| DE102010022200A1 (de) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Steuerknüppelsystem |
| KR100989555B1 (ko) * | 2010-06-24 | 2010-10-25 | 주식회사 바로텍시너지 | 조종력 재현장치용 액츄에이터 |
| CN102175471A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-09-07 | 清华大学 | 机电式直线加载器 |
| RU2465563C2 (ru) * | 2011-01-31 | 2012-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Нагрузочный стенд для испытаний рулевой машины |
| US8798887B2 (en) * | 2011-11-30 | 2014-08-05 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for estimating the mass of a vehicle |
| GB2511827B (en) * | 2013-03-14 | 2015-08-12 | Jaguar Land Rover Ltd | Control unit for a vehicle suspension |
| GB201409409D0 (en) * | 2014-05-28 | 2014-07-09 | Bae Systems Plc | Inceptor apparatus |
| RU2591121C1 (ru) * | 2015-02-24 | 2016-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Нагрузочный стенд для испытаний рулевой машины |
| US10514185B2 (en) * | 2015-11-23 | 2019-12-24 | Focal Line Solar LLC | Integrated tracking drive and mount |
| US20170323239A1 (en) | 2016-05-06 | 2017-11-09 | General Electric Company | Constrained time computing control system to simulate and optimize aircraft operations with dynamic thermodynamic state and asset utilization attainment |
| EP3503075A1 (en) | 2017-12-22 | 2019-06-26 | Thales | Method, system and computer program product for compensation of simulator control loading mechanical effects |
| EP3739559B1 (en) * | 2019-05-13 | 2024-03-20 | Ratier-Figeac SAS | Cockpit controls simulation |
| EP3855413A1 (en) * | 2020-01-27 | 2021-07-28 | Tru Simulation + Training, Inc. | Control loading with slotted motor |
| US20230211871A1 (en) * | 2020-06-11 | 2023-07-06 | Bae Systems Plc | Control system and method |
| EP3922550A1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-12-15 | BAE SYSTEMS plc | Control system and method |
| EP4068248A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-05 | CAE Inc. | Calibration adaptor bracket, apparatus and method |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2808659A (en) * | 1954-07-22 | 1957-10-08 | Dehmel Richard Carl | Control loading simulating apparatus for flight trainers |
| GB958325A (en) * | 1962-07-08 | 1964-05-21 | Communications Patents Ltd | Improvements in or relating to ground-based flight training or simulating apparatus |
| US3463866A (en) * | 1964-06-18 | 1969-08-26 | Singer General Precision | Flight simulator control loading system |
| US3568572A (en) * | 1969-03-19 | 1971-03-09 | Nasa | Energy limiter for hydraulic actuators |
| DE2807902C2 (de) * | 1978-02-24 | 1980-04-30 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen | Steuereinrichtung mit aktiver Kraft rückführung |
| FR2419548A1 (fr) * | 1978-03-09 | 1979-10-05 | Materiel Telephonique | Simulateur electro-hydraulique de commande de vol |
| US4236325A (en) * | 1978-12-26 | 1980-12-02 | The Singer Company | Simulator control loading inertia compensator |
| NL8006091A (nl) * | 1980-11-07 | 1982-06-01 | Fokker Bv | Vluchtnabootser. |
| EP0265738B1 (en) * | 1982-01-22 | 1991-10-09 | British Aerospace Public Limited Company | Control apparatus |
| US4463605A (en) * | 1982-05-18 | 1984-08-07 | The Boeing Company | Simulator circuit for electrohydraulically controlled aircraft surfaces |
| US4427388A (en) * | 1982-08-11 | 1984-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Yoke mover |
| US4504233A (en) * | 1982-12-20 | 1985-03-12 | The Singer Company | High performance control loading system for manually-operable controls in a vehicle simulator |
| US4603388A (en) * | 1983-02-16 | 1986-07-29 | Sperry Corporation | VTOL altitude hold system with automatic ground effect compensation |
| JPS6081560A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-09 | Nissan Motor Co Ltd | 無段変速機の制御装置 |
| US4889108A (en) * | 1984-01-06 | 1989-12-26 | Loredan Biomedical, Inc. | Exercise and diagnostic system and method |
| US4691694A (en) * | 1984-11-29 | 1987-09-08 | Biodex Corporation | Muscle exercise and rehabilitation apparatus |
| WO1988000545A1 (en) * | 1986-07-19 | 1988-01-28 | Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag | Servo-assisted steering system, specially for motor vehicles |
| US4800721A (en) * | 1987-02-13 | 1989-01-31 | Caterpillar Inc. | Force feedback lever |
| US4939655A (en) * | 1987-06-29 | 1990-07-03 | General Motors Corporation | Vehicle leveling system with stop mode |
| USH703H (en) * | 1987-07-30 | 1989-11-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Manual control apparatus with electable mechanical impedance |
| JPH01122716A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-16 | Hitachi Ltd | 自動車のアクティブサスペンション制御方式 |
| JP2770982B2 (ja) * | 1989-05-25 | 1998-07-02 | 株式会社豊田中央研究所 | マニピユレータの位置と力の協調制御装置 |
| US4947697A (en) * | 1989-06-28 | 1990-08-14 | Cae Electronics Ltd. | System for measuring force versus position of a flight controller in an aircraft or flight simulator |
| US5076517A (en) * | 1989-08-14 | 1991-12-31 | United Technologies Corporation | Programmable, linear collective control system for a helicopter |
-
1990
- 1990-10-29 US US07/604,479 patent/US5209661A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-28 CA CA002054327A patent/CA2054327A1/en not_active Abandoned
- 1991-10-29 JP JP3282829A patent/JPH04360210A/ja active Pending
- 1991-10-29 EP EP91118451A patent/EP0483773A1/en not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-03-19 US US08/034,762 patent/US5435729A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-23 US US08/409,068 patent/US5634794A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002196660A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-07-12 | Visteon Global Technologies Inc | 疑似操舵感装置 |
| JP2012512104A (ja) * | 2008-12-17 | 2012-05-31 | ザ・ボーイング・カンパニー | 燃料補給ブームに掛かる力の自動的軽減 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5435729A (en) | 1995-07-25 |
| US5209661A (en) | 1993-05-11 |
| CA2054327A1 (en) | 1992-04-30 |
| US5634794A (en) | 1997-06-03 |
| EP0483773A1 (en) | 1992-05-06 |
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