JPH0539094A - Automatic autorotation landing control device for rotorcraft - Google Patents

Automatic autorotation landing control device for rotorcraft

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JPH0539094A
JPH0539094A JP15324391A JP15324391A JPH0539094A JP H0539094 A JPH0539094 A JP H0539094A JP 15324391 A JP15324391 A JP 15324391A JP 15324391 A JP15324391 A JP 15324391A JP H0539094 A JPH0539094 A JP H0539094A
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JP
Japan
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target value
control
landing
autorotation
flight
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Application number
JP15324391A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Yamakawa
榮一 山川
Ikuo Sudo
郁夫 須藤
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a landing control device with which a helicopter can be controlled automatically and safely from sinking to landing after the engine is stopped in flight of the helicopter and the helicopter is in its autorotation state. CONSTITUTION:An automatic autorotation landing control device 3 is provided with sensors 4 to detect flight condition such as an airframe posture, speed, altitude, when the helicopter is landing in autorotation condition target value, computing devices 5 to give target values of control from autorotation to landing, control computers 7 to generate control signals from the flight conditions and the target values and a target value changing data output device 6 to change control target values in order by the flight condition and a prescribed condition. At the time of generating the control signal from the flight condition and the target value, it is appropriate to use a fuzzy inference.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はヘリコプタのオートロー
テーションでの自動着陸を可能にするヘリコプタの飛行
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 helicopter flight control device which enables automatic landing by automatic rotation of a helicopter.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在のヘリコプタは一般的に飛行中にエ
ンジンが停止するという故障が発生した場合、オートロ
ーテーションによって不時着することが可能になってい
る。しかし、オートローテーションでの着陸は、高度な
操縦技術を必要とし、特にフレアを行って接地するまで
の着陸時は、やりなおすという事が不可能であり、小さ
な誤りでも地面に激突する危険があり、また制御しなけ
ればならない事項も多いため、その操作には極めて高度
な技量と経験が要求される。このようにオートローテー
ションでの着陸はパイロットに大きな負担をかけるもの
であるが、現在のところその操作は全てパイロットの技
量にのみ依存しているのが実情である。
2. Description of the Related Art In general, current helicopters are capable of being landed by autorotation in the event of engine failure during flight. However, landing by autorotation requires advanced maneuvering skills, especially when landing before flaring and touching down, it is impossible to redo, and there is a risk of crashing into the ground with a small error, Also, since there are many items that must be controlled, extremely high skill and experience are required for the operation. In this way, landing by autorotation puts a heavy burden on the pilot, but at present, all the operations depend on the pilot's skill.

【0003】オートローテーション着陸は大きく分ける
と、エンジンが停止してから、安定したオートローテー
ション降下に入るまでのオートローテーション・エント
リーの部分と、オートローテーション降下からフレアを
行い着地するまでの部分に分けられる。このうちオート
ローテーション・エントリーはエンジン停止に伴う急激
なロータ回転数低下による失速を防ぐことができればあ
る程度の時間的余裕ができ、また、その操作にはそれ程
の厳密さは必要とされず、その自動化は比較的容易であ
る。実際にオートローテーション・エントリーの部分だ
けの自動化については、例えば特開昭63−13899
号公報により既に提案されている。又、固定翼航空機に
ついてではあるが、特開平2−296595号公報に、
航空機の飛行中の姿勢制御をファジー制御を用いて行な
う技術が開示されている。
The autorotation landing can be roughly divided into an autorotation entry part from the engine stop to a stable autorotation descent, and a part from the autorotation descent to flare and landing. .. Of these, autorotation entry allows a certain amount of time if it can prevent stall due to a sudden decrease in rotor speed that accompanies engine stop, and its operation does not require such rigor. Is relatively easy. For the actual automation of only the autorotation entry part, see, for example, JP-A-63-13899.
It has already been proposed by the publication. Regarding fixed-wing aircraft, Japanese Patent Laid-Open No. 2-296595 discloses
A technique for performing attitude control during flight of an aircraft by using fuzzy control is disclosed.

【0004】一方、ヘリコプタのオートローテーション
着陸の部分は小さな操作の誤りが地面への激突につなが
り、また接地の直前までロータ回転数を適正に保つ必要
があり、さらに接地の時点では機体姿勢を適切に保った
上で降下率、前進速度をほぼ0にする必要がある。しか
しながら、オートローテーション着陸の着地の部分につ
いてはこれまで自動化の提案はなされていない。
On the other hand, in the autorotation landing part of the helicopter, a small operation error leads to a collision with the ground, and it is necessary to keep the rotor rotational speed proper until just before touchdown. Further, at the time of touchdown, the aircraft attitude is appropriate. It is necessary to keep the descent rate and the forward speed almost zero while maintaining However, no proposal has been made to automate the landing part of the autorotation landing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
オートローテーション着陸における上述の問題点を解決
し、オートローテーション降下から着地に至るまで、自
動制御入力を行い、着地直前のフレア動作や着地におけ
る操作を自動的におこなう事によりオートローテーショ
ン状態でヘリコプタを安全に着陸させる事のできる制御
装置を提供することを課題とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems in autorotation landing, performs automatic control input from autorotation descent to landing, and performs flare motion and landing operation immediately before landing. It is an object of the present invention to provide a control device capable of safely landing a helicopter in an autorotation state by automatically performing the operation.

【0006】また、本発明ではパイロットが必要とする
場合には、パイロットが直接操縦することも可能な制御
装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a control device which can be operated by the pilot directly when the pilot requires it.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の自動オートロー
テーション着陸装置は上記の課題を解決するため、オー
トローテーション状態で着陸を行うときに、機体姿勢、
速度、高度などの飛行状態を検出するためのセンサと、
オートローテーション降下から着陸に至るまでの間の制
御の目標値を与える手段と、前記飛行状態と目標値から
制御信号を生成する手段と、あらかじめ定めた条件に従
って目標値を変更するためのデータを出力する手段とを
有し、前記飛行状態と前記のあらかじめ定めた条件によ
って前記制御の目標値を逐次変更してゆくように制御す
ることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the automatic autorotation landing gear of the present invention has the following features:
Sensors for detecting flight conditions such as speed and altitude,
Means for giving a target value for control from autorotation descent to landing, means for generating a control signal from the flight state and the target value, and output data for changing the target value according to predetermined conditions And a control means for sequentially changing the target value of the control according to the flight condition and the predetermined condition.

【0008】前記飛行状態と目標値から制御信号を生成
するに際しては、ファジィ推論や最適制御理論を用いる
のが適当である。
When generating a control signal from the flight state and the target value, it is appropriate to use fuzzy reasoning or optimal control theory.

【0009】又、上述の自動オートローテーション着陸
制御装置の制御信号の入力にオーバーライドしてパイロ
ットによるマニュアル制御を可能とすることが望まし
い。
Further, it is desirable to allow manual control by the pilot by overriding the input of the control signal of the automatic autorotation landing control device described above.

【0010】[0010]

【作用】ヘリコプタが通常飛行中にエンジン停止が例え
ばトルクがある値以下になったことにより検出されると
自動的に自動オートローテーション着陸制御装置による
降下着陸制御に切換えられる。制御のための飛行状態に
関するパラメータは夫々のセンサにより検出され、その
検出値とあらかじめ定めた条件にしたがって目標値を変
更するためのデータ出力手段より出力されたデータとに
より目標値生成手段により演算されて、各軸についての
制御目標値が逐次変更されて出力される。制御目標値と
センサにより検出された飛行状態とより、例えばファジ
ー推論、最適制御理論等を用いて制御信号生成手段によ
り各軸に関する制御信号が発信され、ヘリコプタはこの
制御信号により自動オートローテーション降下、着陸制
御が行なわれる。
When the helicopter detects that the engine has stopped during normal flight, for example, when the torque has become less than a certain value, it is automatically switched to the descent and landing control by the automatic autorotation landing control device. The flight condition parameters for control are detected by the respective sensors, and calculated by the target value generating means by the detected value and the data output from the data output means for changing the target value according to a predetermined condition. Then, the control target value for each axis is sequentially changed and output. From the control target value and the flight state detected by the sensor, for example, fuzzy reasoning, the control signal for each axis is transmitted by the control signal generation means using the optimal control theory, etc., the helicopter is automatic autorotation descent by this control signal, Landing control is performed.

【0011】前記の目標値の変化のための条件は対象と
なる機体の特性を考慮し、また、パイロットの操縦のノ
ウハウを反映させ、経験から得られた目標値変更の条件
を取り入れたものにしており、最も望ましいと考えられ
る数値をコンピュータにあらかじめ入力してある。ま
た、機種によっては、機体重量や高度、気温などにより
最適な変更条件が大きく変わるので、その場合には、そ
れに合せて、変更条件を自動的に変える事も可能にして
いる。
The condition for changing the target value should be one that takes into account the characteristics of the target airframe, reflects the pilot's operational know-how, and incorporates the condition for changing the target value obtained from experience. The most desirable value is entered in the computer beforehand. In addition, depending on the model, the optimum change conditions greatly change depending on the weight, altitude, temperature, etc., so in that case, it is possible to automatically change the change conditions accordingly.

【0012】さらに制御信号生成にファジィ推論を用い
ることにより、目標値の変化に素早く対応するように大
きな操作を行う場合と、目標値付近で動きを安定させる
場合とで制御のゲインが非線形に変化するようになる。
Furthermore, by using fuzzy inference for control signal generation, the control gain changes non-linearly when a large operation is performed to quickly respond to a change in the target value and when the movement is stabilized near the target value. Come to do.

【0013】以上の如く、本発明の制御装置により、ヘ
リコプタにおいて、オートローテーション降下からフレ
アを行って着陸するまでの一連の動作を自動にかつ安全
に達成することが可能になる。
As described above, the control device of the present invention makes it possible for the helicopter to automatically and safely achieve a series of operations from autorotation descent to flare and landing.

【0014】[0014]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明による自動オートローテーシ
ョン着陸制御装置をとり入れたヘリコプタの飛行制御系
の一実施例のブロック図で、制御計算機にファジィ推論
を使用した例である。なお、紙面の都合上、図1は図1
a、図1bに分割されている。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a flight control system of a helicopter incorporating an automatic autorotation landing control device according to the present invention, which is an example using fuzzy inference for a control computer. Note that, due to space limitations, FIG.
a, FIG. 1b.

【0016】この制御装置を使用して、オートローテー
ション降下から着陸に至るまでの間、どのような方法で
制御を行うかを、図1を参照して以下に説明する。
With reference to FIG. 1, a description will be given below of how the control device is used to perform control from the automatic rotation descent to the landing.

【0017】通常飛行を行っている場合、パイロット1
によるパイロット操舵信号δyp、δxp、δzp、δcpp
制御装置からの制御信号δy、δx、δz、δcpとの切換
部2は図に実線で示すようにパイロット操舵信号の方に
接続されているが、エンジン停止が検出されると(例え
ばトルクQがある値Qo以下になった場合)、接続が図
に破線で示す如く切換り自動オートローテーション着陸
制御装置3からの制御信号δy、δx、δz、δcpにより
操舵するようになる。自動オートローテーション着陸制
御装置3は、制御のための飛行状態に関する種々のパラ
メータをモニタするためのセンサ群4と、これらのセン
サによりモニタされたパラメータよりオートローテーシ
ョンから着陸迄の間のピッチ軸、ロール軸、ヨー軸及び
CP軸についての制御の目標値を夫々演算する目標値演
算装置51,52,53,54より成る目標値演算装置
群5と、これら各目標値演算装置51〜54により演算
される目標値を高度、降下率に応じてあらかじめ定めた
条件により逐次変更するための目標値変更データを各軸
毎の目標値演算装置に出力するための目標値変更データ
出力装置6と、上記各センサ4によりモニタされた飛行
状態の各パラメータと上記目標値演算装置群5により演
算された各目標値より制御信号を生成するためのピッチ
軸、ロール軸、ヨー軸、CP軸の各制御計算機71,7
2,73,74より成る制御計算機群7とにより構成さ
れている。
When flying normally, pilot 1
The pilot steering signals δ yp , δ xp , δ zp , and δ cpp and the control signals δ y , δ x , δ z , and δ cp from the control unit are switched by the switching unit 2 as shown by the solid line in the figure. However, when the engine stop is detected (for example, when the torque Q becomes a certain value Q o or less), the connection is switched as shown by a broken line in the figure, and the automatic autorotation landing control device 3 The steering is performed by the control signals δ y , δ x , δ z , δ cp . The automatic autorotation landing control device 3 includes a sensor group 4 for monitoring various parameters related to flight conditions for control, and a pitch axis and roll from autorotation to landing based on the parameters monitored by these sensors. A target value calculation device group 5 including target value calculation devices 51, 52, 53, 54 for calculating control target values for the axes, the yaw axis, and the CP axis, and the target value calculation devices 51-54. A target value change data output device 6 for outputting target value change data for sequentially changing the target value according to a predetermined condition according to altitude and descent rate to the target value calculation device for each axis; A control signal is generated from each parameter of the flight state monitored by the sensor 4 and each target value calculated by the target value calculation device group 5. Pitch axis for the roll axis, yaw axis, the control computer of the CP axis 71,7
The control computer group 7 is composed of 2, 73 and 74.

【0018】制御装置3より発信された制御信号、又は
パイロット1によるパイロット操舵信号はメインロータ
ピッチ方向アクチュエータ81、メインロータロール方
向アクチュエータ82及びテールロータのアクチュエー
タ83より成るアクチュエータ群8の各アクチュエータ
に入力され、これらのロータを制御して機体運動9を制
御する。機体運動状況はコックピット内表示装置10に
表示される。
The control signal transmitted from the control device 3 or the pilot steering signal from the pilot 1 is input to each actuator of the actuator group 8 including the main rotor pitch direction actuator 81, the main rotor roll direction actuator 82 and the tail rotor actuator 83. Then, the rotor movement is controlled by controlling these rotors. The body movement status is displayed on the display device 10 in the cockpit.

【0019】自動オートローテーション着陸制御装置に
よる制御のためのパラメータとして、以下の数値をモニ
タする。
The following numerical values are monitored as parameters for control by the automatic autorotation landing controller.

【0020】 Θ:ピッチ姿勢角 V :速度 Φ:ロール姿勢角 V′:加速度 Ψ:ヨー姿勢角 H :高度 Q:ピッチ・レート H′:降下率 P:ロール・レート Nr:メインロータ
回転数 R:ヨー・レート Nr′:メインロー
タ回転数変化率 上記のピッチ姿勢角Θ及びピッチレートQを夫々検知す
るためピッチ姿勢センサ及びピッチレートセンサ41が
設けられ、上記の速度V及び加速度V′を夫々検知する
ため速度センサ及び加速度センサ42が設けられ、上記
のロール姿勢角Φ及びロールレートPを検知するためロ
ール姿勢センサ及びロール・レートセンサ43が設けら
れ、ヨー姿勢角Ψ及びヨー・レートを検知するためにヨ
ー姿勢センサ及びヨー・レートセンサ44が設けられ、
高度H及び降下率H′を検知するため高度センサ及び降
下率センサ45が設けられ、メインロータ回転数Nr
び同回転数変化率Nr′を検知するためロータ回転数セ
ンサ46が設けられている。
Θ: Pitch attitude angle V: Velocity Φ: Roll attitude angle V ′: Acceleration Ψ: Yaw attitude angle H: Altitude Q: Pitch rate H ′: Descent rate P: Roll rate N r : Main rotor rotation speed R: Yaw rate N r ′: Main rotor rotation speed change rate A pitch attitude sensor and a pitch rate sensor 41 are provided to detect the pitch attitude angle Θ and the pitch rate Q, respectively, and the speed V and the acceleration V ′ described above are provided. To detect the roll attitude angle Φ and the roll rate P, and a roll attitude sensor and roll rate sensor 43 to detect the roll attitude angle Φ and the roll rate P, respectively. A yaw attitude sensor and yaw rate sensor 44 to detect
An altitude sensor and a descent rate sensor 45 are provided to detect the altitude H and the descent rate H ′, and a rotor speed sensor 46 is provided to detect the main rotor rotational speed N r and the rotational speed change rate N r ′. There is.

【0021】なお、ピッチ・レートセンサ、ロール・レ
ートセンサ、ヨー・レートセンサにより検知されたピッ
チ・レートQ、ロール・レートP及びヨー・レートRよ
り夫々の変化率Q′、P′及びR′が求められる。
The rate of change Q ', P', and R'from the pitch rate Q, roll rate P, and yaw rate R detected by the pitch rate sensor, roll rate sensor, and yaw rate sensor, respectively. Is required.

【0022】又、高度センサ及び降下率センサ45によ
る高度H及び降下率H′の検出値は目標値演算装置(C
P軸)54に入力される他、目標値変更データ出力装置
6にも入力される。
Further, the detected values of the altitude H and the descent rate H'by the altitude sensor and the descent rate sensor 45 are the target value calculation device (C
In addition to being input to the P-axis) 54, it is also input to the target value change data output device 6.

【0023】ピッチ軸の制御においては、ピッチ姿勢セ
ンサ、ピッチレートセンサ、速度センサ、加速度センサ
から得られたピッチ姿勢角Θ、ピッチレートQ、その変
化率Q′、速度V、加速度V′と目標値変更データ出力
装置6によって出力されるピッチ軸に関する目標値変更
のためのデータを目標値演算装置(ピッチ軸)51に供
給し、ピッチ・レートの目標値Qrefを算出し、Qref
値とQの値から目標値と現在の値の誤差Qerrを出し、
errとQの値をピッチ軸の制御計算機71に供給す
る。制御計算機71ではそれらの値とファジィ・データ
記憶装置71aに記憶されているメンバーシップ関数な
どにより、ファジィ推論を行い、ピッチ軸方向の操舵量
δyを算出する。算出されたδyの信号は、メイン・ロー
タのピッチ方向のアクチュエータ81に供給され、これ
により、ピッチ軸の制御が行われ、速度の維持や変更、
またフレア時の姿勢角の変更などが実行される。
In the control of the pitch axis, the pitch attitude angle Θ obtained from the pitch attitude sensor, the pitch rate sensor, the speed sensor and the acceleration sensor, the pitch rate Q, the rate of change Q ', the speed V, the acceleration V'and the target. supplying data for target value changes to the pitch axis which is output by the value change data output device 6 to the target value computing unit (pitch axis) 51, calculates a target value Q ref pitch rate, the value of Q ref The error Q err between the target value and the current value is calculated from the values of and
The values of Q err and Q are supplied to the pitch axis control computer 71. The control computer 71 performs fuzzy inference based on those values and the membership function stored in the fuzzy data storage device 71a to calculate the steering amount δ y in the pitch axis direction. The signal of the calculated δ y is supplied to the actuator 81 in the pitch direction of the main rotor, whereby the pitch axis is controlled and the speed is maintained or changed.
In addition, the posture angle is changed during flare.

【0024】ロール軸はロール姿勢センサ、ロール・レ
ートセンサ43から得られたロール姿勢角Φ、ロールレ
ートP、及びその変化率P′と目標値変更データ出力装
置6によって出力される目標値変更のためのデータを目
標値演算装置(ロール軸)52に供給し、ロール・レー
トの目標値Prefを算出し、Prefの値とPの値から目標
値と現在の値との誤差Perrを出し、そのPerrとPの値
をロール軸の制御計算機72に供給する。制御計算機7
2ではそれらの値とファジィ・データ記憶装置72aに
記憶されているメンバーシップ関数などによりファジィ
推論を行いロール軸方向の操舵量δxを算出する。算出
されたδxの信号はメイン・ロータのロール方向のアク
チュエータ82に供給され、これにより、ロール軸方向
の制御が行われ、オートローテーション着陸中のロール
姿勢の適切な値の保持が達成できる。
The roll axis is the roll posture sensor, the roll posture angle Φ obtained from the roll rate sensor 43, the roll rate P, and its change rate P'and the target value change data output device 6 for changing the target value. data supplied to the target value computing unit (roll axis) 52 for, calculates a target value P ref of the roll rate, the error P err between the target value and the current value from the values of the P in P ref Then, the P err and P values are supplied to the roll axis control computer 72. Control computer 7
In step 2, fuzzy inference is performed by using those values and the membership function stored in the fuzzy data storage device 72a to calculate the steering amount δ x in the roll axis direction. The calculated δ x signal is supplied to the roll-direction actuator 82 of the main rotor, whereby the roll-axis direction control is performed, and it is possible to maintain an appropriate value of the roll attitude during autorotation landing.

【0025】ヨー軸はヨー姿勢センサ、ヨーレートセン
サ44から得られたヨー姿勢角Ψ、ヨー・レートR、及
びその変化率R′と目標値変更データ出力装置6によっ
て出力される目標値変更のためのデータを目標値演算装
置(ヨー軸)53に供給し、ヨー・レートの目標値R
refを算出し、Rrefの値とRの値から目標値と現在の値
との誤差Rerrを出し、そのRerrとRの値をヨー軸の制
御計算機73に供給する。制御計算機73では、それら
の値とファジィ・データ記憶装置73aに記憶されてい
るメンバーシップ関数などにより、ファジィ推論を行
い、ヨー軸方向の操舵量δzを算出する。算出されたδz
の信号はテール・ロータのアクチュエータ83に供給さ
れ、それによりヨー軸方向の制御が行われ、オートロー
テーション着陸中のヨー姿勢を適切に保持し、不必要な
ヨー発生を抑えることができる。
The yaw axis is used for changing the target value output from the yaw attitude sensor, the yaw attitude angle Ψ obtained from the yaw rate sensor 44, the yaw rate R, and its rate of change R ′ and the target value change data output device 6. Is supplied to the target value calculation device (yaw axis) 53, and the target value R of the yaw rate is calculated.
The ref is calculated, the error R err between the target value and the current value is obtained from the R ref value and the R value, and the R err and R values are supplied to the yaw axis control computer 73. The control computer 73 performs fuzzy inference based on those values and the membership function stored in the fuzzy data storage device 73a to calculate the steering amount δ z in the yaw axis direction. Calculated δ z
Is supplied to the actuator 83 of the tail rotor, whereby the yaw axis direction is controlled, the yaw attitude during autorotation landing can be appropriately maintained, and unnecessary yaw generation can be suppressed.

【0026】CP軸は、高度センサ、降下センサ45、
ロータ回転数センサ46から得られた、高度H、降下率
H′、メイン・ロータ回転数Nr、メイン・ロータ回転
数変化率Nr′と、目標値変更データ出力装置6によっ
て出力されているCP軸に関する目標値変更のためのデ
ータを目標値演算装置(CP軸)54に供給し、目標値
変更の条件にしたがって、ロータ回転数の目標値Nrref
あるいは降下率の目標値Href′を算出し、その値と、
rまたはH′の値をCP軸の制御計算機74に供給す
る。制御計算機74では、それらの値とファジィ・デー
タ、記憶装置74aに記憶されているメンバーシップ関
数などにより、ファジィ推論を行い、コレクティブ・ピ
ッチ・レバーの操作量δcpを算出する。算出されたδcp
の信号は、メインロータのピッチ方向およびロール方向
の両方のアクチュエータ81,82に供給され、これに
よりコレクティブ・ピッチの制御が行われ、オートロー
テーション着陸中のロータ回転数の適切な範囲の値の保
持、降下率の変更などが実現できる。
The CP axis is composed of an altitude sensor, a descent sensor 45,
The altitude H, the descent rate H ′, the main rotor rotational speed N r , the main rotor rotational speed change rate N r ′ obtained from the rotor rotational speed sensor 46, and the target value change data output device 6 output the data. Data for changing the target value for the CP axis is supplied to the target value calculating device (CP axis) 54, and the target value N rref of the rotor speed is set according to the condition for changing the target value .
Alternatively, the target value H ref ′ of the descent rate is calculated, and the calculated value,
The value of N r or H'is supplied to the control computer 74 for the CP axis. The control computer 74 performs fuzzy inference based on those values, the fuzzy data, the membership function stored in the storage device 74a, etc., and calculates the operation amount δ cp of the collective pitch lever. Calculated δ cp
Is supplied to the actuators 81 and 82 in both the pitch direction and the roll direction of the main rotor, whereby the collective pitch is controlled, and the value of the rotor rotation speed is maintained within an appropriate range during autorotation landing. It is possible to change the descent rate.

【0027】以上のように、本発明ではピッチ、ロー
ル、ヨー、CPの4軸を次の4つの制御信号を出力とし
てオートローテーション着陸を制御する δy :メインロータ・サイクリックピッチ(ピッチ方
向) δx : 〃 (ロール方
向) δz :テールロータ・コレクティブピッチ δcp:メインロータ・コレクティブピッチ これにより、オートローテーションでヘリコプタを安全
に着陸させる事が可能になる。
As described above, in the present invention, the autorotation landing is controlled by using the following four control signals as outputs for the four axes of pitch, roll, yaw, and CP. Δ y : Main rotor cyclic pitch (pitch direction) δ x : 〃 (roll direction) δ z : Tail rotor collective pitch δ cp : Main rotor collective pitch This allows the helicopter to land safely by autorotation.

【0028】次に目標値の変更について説明を加える。Next, the change of the target value will be described.

【0029】上述のように、ピッチ軸、ロール軸、ヨー
軸、CP軸のそれぞれの制御において、その目標値は目
標値変更データ出力装置6より供給される目標値変更の
ためのデータと各センサから供給される飛行状態によっ
て決められ、オートローテーション降下から着陸に至る
までの間に逐次変化していく。その一例を図2に示す。
As described above, in the control of each of the pitch axis, roll axis, yaw axis, and CP axis, the target value is the data for changing the target value supplied from the target value change data output device 6 and each sensor. It is determined by the flight conditions supplied from the car and changes sequentially from the autorotation descent to the landing. An example thereof is shown in FIG.

【0030】これは、ピッチ軸方向の制御の目標の変化
を示したものである。まず、定常オートローテーション
降下中は降下率が最小となる速度Vyが目標となる。こ
の場合、ピッチ姿勢角は速度Vyを達成する為の手段で
ある。着陸直前にフレアを開始する時には、速度は目標
ではなく、フレア中のピッチ姿勢角そのものが目標値と
なる。フレアにより速度と降下率が十分低下したなら
ば、着地のためにピッチ姿勢角はほぼ水平に戻す事(Θ
=0)が目標になる。
This shows changes in the target of control in the pitch axis direction. First, during the steady autorotation descent, the speed V y at which the descent rate is the minimum is the target. In this case, the pitch attitude angle is a means for achieving the velocity V y. When starting flare just before landing, the speed is not the target, and the pitch attitude angle during flare itself is the target value. If the speed and descent rate have decreased sufficiently due to flare, the pitch attitude angle should be returned to be almost horizontal for landing (Θ
= 0) is the goal.

【0031】以上はピッチ軸方向の制御の例であるが、
その他のものも同様に条件により変更する。
The above is an example of control in the pitch axis direction.
Other items are similarly changed depending on the conditions.

【0032】目標値変更データ出力装置は、主に高度H
をモニタし、その状態によって速度、降下率など最終的
な目標となる値と、その値の変更のタイミングなどを4
軸の目標値演算装置に供給する。この変更のタイミング
などにはパイロットの操縦ノウハウが反映されている。
目標値演算装置ではそれらにもとづいて、実際の制御の
目標となる値(Qref、Pref、Rref、Href、Nrref
が算出される。
The target value change data output device is mainly used for altitude H
The final target value such as speed and descent rate and the timing of changing the value are monitored in 4
It is supplied to the axis target value calculation device. The pilot's operational know-how is reflected in the timing of this change.
In the target value calculation device, the values (Q ref , P ref , R ref , H ref , N rref ) that are the target of actual control are based on them.
Is calculated.

【0033】次に制御計算機7での制御演算について説
明する。
Next, the control calculation in the control computer 7 will be described.

【0034】本発明では、制御の演算にファジィ推論を
使用しており、そのファジィ推論について図3を用いて
説明する。
In the present invention, fuzzy inference is used for control calculation, and the fuzzy inference will be described with reference to FIG.

【0035】ファジィ推論は入出力の大きさを表わすメ
ンバーシップ関数101,102と制御の内容を表わす
ファジィ・ルール103から成っている。各センサで得
られた飛行状態と目標値から得られた制御誤差と、飛行
状態の数値が、ルールの前件部のメンバーシップ関数1
01と比較され、適合度が算出される。その適合度によ
り適用されるルールと、その適用の度合いが決定され、
それによりファジィ出力が決定し、その値を非ファジィ
化104することにより制御信号が得られる。
The fuzzy inference is composed of membership functions 101 and 102 indicating the magnitude of input / output and fuzzy rules 103 indicating the contents of control. The flight condition obtained by each sensor, the control error obtained from the target value, and the value of the flight condition are the membership function 1 of the antecedent part of the rule.
01 is compared, and the goodness of fit is calculated. The rule applied by the goodness of fit and the degree of its application are determined,
The fuzzy output is thereby determined, and the control signal is obtained by defuzzifying 104 that value.

【0036】ファジィ推論を制御に用いた場合、非線形
の制御が容易に可能になるという特徴がある。これは制
御則が言語的なルールから成っている事と、図4に示す
ような特殊な形状のメンバーシップ関数を使用する事に
よるものである。
When fuzzy reasoning is used for control, it is possible to easily perform non-linear control. This is because the control law consists of linguistic rules and the use of a membership function with a special shape as shown in FIG.

【0037】また、言語的なルールで制御則が成立って
いるため、前述の目標値変更におけるパイロットのノウ
ハウの導入に対応する事が比較的に容易である。
Further, since the control law is established by the linguistic rule, it is relatively easy to cope with the introduction of the pilot know-how in changing the target value.

【0038】これらの特徴があるため、ファジィ推論を
制御に利用することにより、逐次目標値の変化する複雑
なオートローテーション着陸の制御を比較的容易に実現
することができる。
Because of these characteristics, by utilizing fuzzy inference for control, it is possible to relatively easily realize control of complicated autorotation landing in which the target value changes successively.

【0039】ただし、この制御信号の演算はファジィ推
論以外の方法でも可能であり、例えば最適制御理論によ
る方法でも実現は可能である。
However, the calculation of the control signal can be performed by a method other than the fuzzy inference, and can be realized by a method based on the optimal control theory, for example.

【0040】なお、本発明では前述のように、基本的に
ピッチ姿勢と速度をδyで、ロール姿勢をδxで、ヨー姿
勢をδzで、降下率とロータ回転数をδcpで制御するよ
うになっているが、その他に、例えば横すべり角をセン
サで検出し、δxによって制御したり、ピッチ姿勢角の
制御にδcpも使用するなどの方法も本発明の一変形であ
る。
In the present invention, as described above, basically, the pitch attitude and velocity are controlled by δ y , the roll attitude is controlled by δ x , the yaw attitude is controlled by δ z , and the descent rate and rotor speed are controlled by δ cp . However, other methods such as detecting the sideslip angle with a sensor and controlling it by δ x , or using δ cp for controlling the pitch attitude angle are also variations of the present invention.

【0041】また、本発明では図1に示すパイロット操
舵信号と制御装置からの制御信号との切換部において、
本制御装置によって操舵が行われている場合に、パイロ
ットが、スティック、ペダルなどである値以上の入力を
行うことにより(δyp>δyp 1、δxp>δxp1、δzp>δ
zp1またはδcp>δcp1)、接続が切換り(オーバーライ
ド)、機体の制御を自動制御装置からいつでも引継ぐこ
とができるようになっている。
Further, in the present invention, in the switching section between the pilot steering signal and the control signal from the control device shown in FIG.
When steering is performed by the control device, the pilot inputs a value equal to or more than a value such as a stick or a pedal (δ yp > δ yp 1 , δ xp > δ xp1 , δ zp > δ
zp1 or δ cp > δ cp1 ), the connection is switched (override), and control of the aircraft can be taken over from the automatic control device at any time.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明のように本発明によれば飛行
状態とあらかじめ定めておいた条件によって制御の目標
値を逐次変更させるという方法により、オートローテー
ション着陸を自動的に行うという事ができるので、これ
までパイロットの技量だけにまかされており、非常に危
険の大きかったオートローテーション着陸を安全にかつ
確実に行うことができるようになり、ヘリコプタの総合
的な安全性の向上に大きく寄与する。
As described above, according to the present invention, the autorotation landing can be automatically performed by the method of successively changing the control target value according to the flight condition and the predetermined condition. Therefore, it is now possible to safely and reliably perform autorotation landing, which has been extremely dangerous until now, which was very dangerous, and greatly contributes to the overall safety of the helicopter. To do.

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

【図1a】本発明による自動オートローテーション着陸
制御装置を採用したヘリコプタの飛行制御系の実施例を
図1bと併せて示すブロック図である。
FIG. 1a is a block diagram showing an embodiment of a flight control system of a helicopter adopting an automatic autorotation landing control device according to the present invention, in combination with FIG. 1b.

【図1b】本発明による自動オートローテーション着陸
制御装置を採用したヘリコプタの飛行制御系の実施例を
図1aと併せて示すブロック図である。
FIG. 1b is a block diagram showing an embodiment of a flight control system of a helicopter adopting the automatic autorotation landing control device according to the present invention, in combination with FIG. 1a.

【図2】本発明のあらかじめ定めた条件によって制御目
標値を逐次変更する一例を示す図式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of sequentially changing a control target value according to a predetermined condition of the present invention.

【図3】本発明に適用されるファジィ推論の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of fuzzy inference applied to the present invention.

【図4】本発明に適用されるファジイ推論に使用される
メンバーシップ関係の形状の一例を示す図式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the shape of a membership relationship used for fuzzy inference applied to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パイロット 2 切換部 3 自動オートローテーション着陸制御装置 4 センサ群 5 目標値演算装置群 6 目標値変更データ出力装置 7 制御計算機群 8 ロータアクチュエータ群 101,102 ファジィ推論に使用されるメンバーシ
ップ関係
1 pilot 2 switching unit 3 automatic rotation landing control device 4 sensor group 5 target value calculation device group 6 target value change data output device 7 control computer group 8 rotor actuator group 101, 102 membership relationship used for fuzzy reasoning

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 飛行中エンジンが停止し、オートローテ
ーションに入った後着陸の前に自動的にフレアを行い着
陸させる回転翼航空機の自動オートローテーション着陸
制御装置において、 オートローテーション状態で着陸を行うときに、機体姿
勢、速度、高度などの飛行状態を検出するためのセンサ
と、 オートローテーション降下から着陸に至るまでの間の制
御の目標値を与える手段と、 前記飛行状態と目標値から制御信号を生成する手段と、
あらかじめ定めた条件に従って目標値を変更するための
データを出力する手段とを有し、 前記飛行状態と前記のデータによりあらかじめ定めた条
件によって前記制御の目標値を逐次変更してゆくことを
特徴とする装置。
1. An automatic autorotation landing control device for a rotary-wing aircraft that automatically flares and landes after the engine has stopped during flight and has entered autorotation before landing in an autorotation state. In addition, a sensor for detecting flight conditions such as the aircraft attitude, speed, and altitude, means for giving a target value for control from autorotation descent to landing, and a control signal from the flight condition and target value. Means to generate,
And a means for outputting data for changing a target value according to a predetermined condition, characterized in that the target value of the control is sequentially changed according to a predetermined condition by the flight state and the data. Device to do.
【請求項2】 前記飛行状態と目標値から制御信号を生
成する際にファジィ推論を用いる事を特徴とする請求項
1に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein fuzzy reasoning is used in generating a control signal from the flight condition and a target value.
【請求項3】 前記飛行状態と目標値から制御信号を生
成する際に最適制御理論を用いる事を特徴とする請求項
1に記載の装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein an optimal control theory is used in generating a control signal from the flight condition and a target value.
【請求項4】 前記目標値変更の条件が機体重量、飛行
高度、気温などによって最適なものに自動的に変更され
る事を特徴とする請求項1に記載の装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the condition for changing the target value is automatically changed to an optimum one according to the body weight, the flight altitude, the temperature, and the like.
【請求項5】前記の制御信号の入力にオーバライドして
パイロットがマニュアル制御可能なことを特徴とする請
求項1に記載の装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the pilot can be manually controlled by overriding the input of the control signal.
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