JPH07125695A - 重航空機の自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 コンピュータ１は、センサ４からデータを取
込むとともに、アクチュエータ２ａ，３ａを制御する。
コンピュータ１は、そのサービス量（service quality
）をモニタする手段２０と、アクチュエータ２ａ，３
ａの動作を制御する手段２８，１９と、故障が生じた場
合にアクチュエータ２ａを元の位置に戻す手段２９と、
を有する。 【効果】 ヘリコプタの自動制御装置の機能及び安全性
を低下することなく制御装置を簡単にすることが出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ヘリコプタなどの重航空機の自
動制御装置に関する。このような装置の目的は、通常不
安定な重航空機の飛行特性を改善し、パイロットによっ
て選択された所定軌道に重航空機を維持するような所定
の操縦操作を行いながらも所定数の操作の制御を軽減す
ることである。

【０００２】ヘリコプタに備えられる自動制御装置の目
的は、特に手動操縦中の航空機の安定性を改善すること
であり、異なる飛行制御翼面の効果の特性に対してはよ
り大きな安定性と均等性とを呈する操縦を行うことであ
る。

【０００３】

【背景技術】今日、上記装置において、各制御軸（ロー
ル、ピッチ、ヨーイング）に対し、パイロットからのコ
マンドやセンサによって供給される情報に応じて飛行制
御翼面に作用するアクチュエータを制御するアナログ処
理が用いられている。一般に、制御軸のアクチュエータ
は、非常に動作は速いが支配力（authority）の小さい
直列スラスタと、十分な支配力を有するが動作が遅く且
つ直列スラスタの位置を再度中心に戻す平衡スラスタと
を有する。

【０００４】制御軸の故障によってヘリコプタの主な動
作が速くなった場合、または委任された任務が一部のク
ルーのかなりの注意を要する場合、別のシステムが所望
の安全レベルを確保するために用いられる。すなわち、
各制御軸に対する処理シーケンスが２重となり、２つの
アクチュエータが各飛行制御翼面のロッドに直列に組み
込まれる。このように、制御軸の２つのコマンドシーケ
ンスのうちの一方がブーレクダウンした場合、他方のコ
マンドシーケンスが一方のコマンドシーケンスに逆ら
い、誤ったコマンドシーケンスが操作からはずれれば、
任務は継続することができる。

【０００５】上記方法は、自動制御装置の占める領域を
増大させコストを増大させることが問題となっている。
さらに、複数の飛行制御軸の操縦を制御するディジタル
コンピュータを使用した装置の場合、またはこれら装置
に故障が生じた場合、自動制御装置は任意の制御軸に対
してもはや操作不能となる。従って、この方法は、ヘリ
コプタのタイプやその任務の内容によっては取り入れる
ことができない。

【０００６】上記問題を解決するために、２つめのコン
ピュータが最初のコンピュータに併設される。この場
合、一方のコンピュータがブーレクダウンした場合、他
方のコンピュータが自動制御を継続する。所望の安全性
の制限によって、航空機は、自動再編成を行う自動制御
装置を取り付けることが課せられている。よって、コン
ピュータの故障を判定するために、またいかなる状況に
おいても自動制御機能を実行するために、並行して動作
する３つのコンピュータが使用されている。しかしなが
ら、上記構成は、高価になるという問題点を有する。

【０００７】

【発明の目的】本発明の主な目的は、上記問題点を解決
することであり、低価格で十分な信頼性を有する重航空
機の自動制御装置を提供することである。この装置は、
センサからの情報が入力され且つ飛行制御翼面に作用す
るアクチュエータを制御するディジタルコンピュータを
使用するものである。

【０００８】

【発明の概要】従って、本発明の特徴は、装置のサービ
ス量をモニタし、装置の給電を遮断し、障害の検出に続
いてアクチュエータを中心に再び配置する自発手段を有
するコンピュータを有することにある。ディジタルシス
テムの応答速度によって、特に直列スラスタなどのアク
チュエータは、障害の検出に続いて迅速に再び中心に配
置される。これによって、障害によって安全基準が低下
することを防止している。

【０００９】本発明によれば、コンピュータは、３つの
制御軸の１つに応じた制御を確実に行う手段と、装置の
サービス量をモニタし、装置の給電を遮断し、さらに障
害の検出に続けてアクチュエータを中心に再び配置する
手段と、を有するハードウェア及びソフトウェアを備え
た自発処理モジュールの少なくとも１つを有する。本発
明によれば、コンピュータは、３つの制御軸の任意の１
つに応じて制御を確実に行うハードウェア及びソフトウ
ェアを備えた自発処理モジュールの少なくとも２つを有
する。２つのモジュールの少なくとも一方は、他方のモ
ジュールによって実行される制御をモニタし、他方のモ
ジュールの給電を遮断し、さらに障害の検出に続いて制
御しているアクチュエータを中心に再び配置する手段を
有する。従って、各処理モジュールには各制御軸に固有
な機能が集積され、各処理モジュールは、制御し且つモ
ニタすべき軸を判断する手段を有している。

【００１０】制御軸毎に処理モジュールを使用する際に
必要な処理機能を集積しているディジタルシステムは、
当業者の見識に反している。さらに、過剰な従来の方法
を加えるならば、ハイパワーのコンピュータを複数要す
ることとなり、コストが非常に高くなる。これら問題点
を解決する理由は、１制御軸毎に１コンピュータを用い
ることが欠点となっている事実による。パワーを減らせ
ば、フレキシビリティ及びメンテナンスから引出される
効果によってオフセットされる。

【００１１】また、モジュール形式を採ることによっ
て、ヘリコプタや任務の各タイプに適合した構成を提案
することができる。最小の構成は、１制御軸のみを制御
しモニタする処理モジュールの１つからなるものであ
る。さらに、モニタ手段は、モニタされる軸に応じて制
御するために用いられる手段のように同一の制御法則を
適用する。この手段を形成するために必要とされる別の
ハードウェア及びソフトウェアは、かなり小さい。

【００１２】本発明によれば、各処理モジュールでは、
単一の基板に、モジュールを収納するボックス内でのモ
ジュール間の相互接続を行うことなく直接センサやアク
チュエータとインターフェースすることができるコネク
タの全てが集積されている。故に、各モジュールには、
直接アクチュエータを制御することのできるパワー回路
が集積されている。

【００１３】このような構成によって、コンピュータの
テストやメンテナンスは、単一の処理モジュールのテス
ト及びメンテナンスに限られる。さらに、アクチュエー
タにパワーコントロール回路を取り付けることもでき
る。この場合、処理モジュールは、パワーコントロール
回路を備えずに形成される。

【００１４】応用する際のフレキシビリティを改良して
コンピュータの製造及びメンテナンスコストを低減する
ために、各処理モジュールは、たいていの場合配置を変
えるだけで良いパワーコントロール回路及びＩ／Ｏマネ
ージメント回路を有するプラグインモジュールの少なく
とも１つを有する。これらの構成によって、ハードウェ
アに関しては簡単な構成の自動制御装置を得ることがで
きる。故に、自動制御装置の製造及びメンテナンスコス
トを、従来提案された装置に比較してかなり低減させる
ことができる。

【００１５】

【実施例】本発明の特徴及び効果を、本発明を限定する
ことのない実施例の記載及び対応する添付図面に基づい
て説明する。図１に、ピッチまたはロール軸の一方に対
応した異なる制御部品を示す。これらの部品はコントロ
ールカラム７を有する。コントロールカラム７は、パイ
ロットによって操作され、軸１２を中心に回動するため
にコックピットの床面１５を挿通して伸長している。さ
らに、コントロールカラム７は下方に伸長して装置９に
よって作動されるレバーを構成する。この装置９は、制
御カラムに所定の作用法則による抗力を供給する。ま
た、レバーは、直列スラスタ（series thrustor）２に
よって動作される。

【００１６】この装置９は、モータ３によって操作され
るレバー１３に取り付けられた支点を有する。このモー
タ３は、平衡（trim）スラスタと呼ばれ、床面１５に固
定されている。直列スラスタ２の他端は、床面１５に位
置する軸を中心に回動するレバー１４を操作する。この
レバー１４によって、ヘリコプタの飛行制御翼面に直接
作用する水圧システム１１の分配器を操作することがで
きる。

【００１７】上記構成において、平衡スラスタ３は、全
てのロッドをオフセットしながら、ゆっくりと直列スラ
スタ２の位置を中心に戻す。一方、直列スラスタ２の動
作は、ニュートラルの位置に戻り且つ制御の支配力を復
活させるために、かなり速い。図２において、コンピュ
ータ１は、センサ、ヘリコプタのコックピット、または
テスト装置を表すユニット４と情報を交換するモジュー
ル１０を有する。

【００１８】コンピュータ１は、ヘリコプタの他の２つ
の制御軸を制御するために、第１のモジュールと同一の
モジュール１０（破線にて図示）をさらに２つ収納する
ように設計されている。モジュール１０によって、ユニ
ット４からの情報に応じて制御軸の直列スラスタ２及び
平衡スラスタ３を直接制御することができる。故に、コ
ンピュータ１はコンタクトピン５を有する。このコンタ
クトピン５は、センサ、アクチュエータ及びコックピッ
トからの電気リンクの全ての端部につながるコンタクト
ソケット６と係合する。

【００１９】図２は、自動制御装置の最小の構成を示
す。この構成では、コンピュータ１は、ヨーイング軸を
制御する単一のモジュール１０を有する。上記構成によ
って、接続された有効なセンサからの情報に応じて、ヨ
ーイングダンプや自動コース維持を行うことができる。
図３において、各処理モジュール１０は、 − プログラムを実行するマイクロプロセッサ及びデー
タを保存するメモリからなるディジタル心臓部２０と、 − コンピュータ１の他のモジュール１０やヘリコプタ
の他の機器とやりとりするデータの種類、すなわちデー
タのディジタル、またはアナログとは無関係なデータＩ
／Ｏマネージメント回路２７と、 − ディジタル心臓部２０から、制御軸のアクチュエー
タに供給されるアナログコマンドインストラクションが
入力される制御軸のアクチュエータのパワーコントロー
ル回路２６と、 − 直流パワーをモジュール１０の別の回路に供給する
フィード回路２１と、 − 光放射及び電磁放射の影響に対してモジュール１０
の全入出力を保護するフィルタ・保護回路２２と、 − センサ４、アクチュエータ２、及びコックピットを
有する電気リンクの全部が一緒にまとめられたコンタク
トピン６と係合するマルチソケットコンタクトコネクタ
５と を有する。

【００２０】Ｉ／Ｏマネージメント回路２７は、垂直制
御ユニット、高度計、ラジオナビゲーションマーカに追
従するナビゲーションシステム、または空気に対する速
度を測定する装置などのヘリコプタの他の装置からのデ
ータを取り込む。この情報は、ナビゲーションなどのハ
イレベルの機能を実行するために、ディジタル心臓部２
０にて処理される。

【００２１】ディジタル心臓部２０は、直列リンクを介
してコックピットやテスト装置に直接連絡をとる。ディ
ジタル心臓部２０は、次に説明する機能、すなわち、 − モジュール及びプログラムの初期化、 − リアルタイムスケジューリング及び中断のマネージ
メント、 − Ｉ／Ｏポート、メモリ、及びプログラムのロードの
マネージメント、 − 対象となる軸の制御法則によって、接続されたアク
チュエータに供給される制御インストラクションの処
理、 − コンピュータ１の他のモジュール１０の状態に応じ
たモジュール１０の動作のマネージメント、 − コンピュータ１の他のモジュール１０のモニタ及び
コンピュータ１に障害が生じた場合のモジュールの停
止、 − 各フライト前及びフライト中に指示されるテストの
マネージメント及びシステムのメンテナンス、及び − テスト装置及びコックピットと連絡する直列リンク
のマネージメント、 を実行するための全てのハードウェア及びソフトウェア
を有する。

【００２２】インストラクション処理機能は、ナビゲー
ションなどのハイレベルの制御機能も含む。実行される
制御法則が制御軸毎に異なるので、インストラクション
処理、モニタ及びテスト機能は、各制御軸毎に固有の機
能を有する。実行すべき制御法則を判定するために、各
モジュール１０は、コネクタ５に差し込まれた外部コネ
クタの接続方法によって、処理しモニタすべき制御軸を
判断する。従って、制御すべき制御軸を各モジュール１
０に対して示すための特別なマニュプレータを必要とし
ない。

【００２３】故に、コネクタ６は、１セットの遊んでい
るコネクタポイント１９を有する。このコネクタポイン
ト１９は、各処理モジュールが接続された制御軸を理解
するために用いられている。各モジュール１０のディジ
タル心臓部は、モジュール１０に給電された場合に、各
制御軸を所定のプラグチャートに対応させながら、ソケ
ットコネクタ６においてコネクタポイント１９間の相互
連結をテストするためのトリガを発する自己整合機能を
有する。

【００２４】２つのモジュールが同じ軸に割り当てられ
ることを防止するために、自己整合機能は、コンピュー
タ１のモジュール２ａ，２ｂ間で対話を行う。この間、
各モジュールは、接続された軸を確認するコードを送信
し、同じコードを送信するモジュールが他に無いことを
チェックする。図４に示す実施例において、パワーコン
トロール及びＩ／Ｏマネージメント回路はプラグイン
（piug-in ）モジュール２３にまとめられている。すな
わち、各処理モジュール１０は、プラグインモジュール
２３に形成されたコネクタ２５と係合するコネクタ２４
を有する。

【００２５】図５において、各プラグインモジュール２
３は、 − ヘリコプタの他の装置とやりとりするデータ、コン
ピュータ１の他の処理モジュール１０とやりとりするデ
ータの種類、すなわちこれらデータのディジタル、また
はアナログとは無関係なデータＩ／Ｏマネージメント回
路２７と、 − 直列スラスタの位置の値、ディジタル心臓部２０か
らのデータ、及び対象となる制御軸のアクチュエータに
供給されるアナログコマンドインストラクションが入力
される制御軸のアクチュエータのパワーコントロール回
路２６と を有する。

【００２６】応用範囲を拡大するために、処理モジュー
ル１０は２つのプラグインモジュール２３’，２３”を
有する。一方のプラグインモジュール２３’はパワーコ
ントロール回路２６を含み、他方のプラグインモジュー
ル２３”はＩ／Ｏマネージメント回路２７を含む。な
お、アクチュエータにパワーコントロール回路が取り付
けられている場合、処理モジュールには、Ｉ／Ｏマネー
ジメント回路２７を含むプラグインモジュール２３”の
みが含まれる。

【００２７】Ｉ／Ｏマネージメント回路２７には、垂直
制御ユニット、高度計、ラジオナビゲーションマーカに
追従するナビゲーションシステム、または空気に対する
速度を測定する装置などのヘリコプタの他の装置からの
データが入力される。この情報は、ナビゲーションなど
のハイレベルの機能を実行するために、ディジタル心臓
部２０にて処理される。

【００２８】図６に示す回路は、直列スラスタ２のモー
タを、ディジタル心臓部２０によって生成されＩ／Ｏマ
ネージメント回路２７によってアナログ値へと変換され
るインストラクションによって制御することができる。
この回路の入力部には、整合回路４２を介して予め送信
された直列スラスタ２の位置の値が入力される。

【００２９】アナログインストラクション及び直列スラ
スタの位置の値は、最初に加算積分器４１によって加算
され、加算積分器４１の出力がパルスジェネレータ４３
を駆動する。パルスジェネレータ４３の出力信号は、整
合回路４４を通過し、動電気絶縁回路４５に入力され、
次にＨブリッジ４６を有するパワー増幅器によって処理
される。

【００３０】次に、増幅された信号は、リレー４９及び
Ｌフィルタ５０を介して直列スラスタ２のモータに送信
される。パワー増幅器４６には、スイッチング回路４８
及び電流リミッタ・遮断器４７を介して２８Ｖの電圧５
４が印加される。出力された信号は、別の動電気絶縁回
路５１を介してディジタル心臓部に送られてチェックさ
れる。

【００３１】リレー４９によって、増幅器４６にて発せ
られたコマンド、またはコンピュータの同じモジュール
１０または別のモジュールにある、図７に示す直列スラ
スタ中心再配置装置によって発せられたコマンドの一方
から、直列スラスタ２のモータに伝送されるコマンドが
選択される。図７の回路もパワーコントロール回路の一
部を示す。しかしながら、この回路は、前述のパワーコ
ントロール回路とは完全に独立しており、このパワーコ
ントロール回路によって、直列スラスタ２の中心再配置
コマンドが発せられる。

【００３２】従って、この回路には、入力部において整
合回路６１を介して別の直列スラスタ２の位置の値が入
力される。この位置の値は、しきい値コンパレータ６０
に入力されてニュートラルの位置と比較される。この比
較の結果は、Ｈブリッジを有する別のパワー増幅器によ
って処理され、前述のリレー（図６）に送信され、さら
に動電気絶縁回路６８を介してディジタル心臓部２０に
送信される。

【００３３】パワー増幅器６２には、直列スラスタ２の
中心再配置速度を制限するステップダウントランス６３
及びスイッチ６４を介して２８Ｖの電圧６６が供給され
る。これら２つの回路（図６及び図７）によって、ディ
ジタル心臓部２０にて処理されるインストラクションに
応じた直列スラスタ２の制御と、不一致が検出された場
合の直列スラスタの自動中心再配置の制御とが可能とな
る。

【００３４】さらに、中心再配置はリレー４９のトリッ
プコマンド５５によって常時手動にて作動され、中心再
配置コマンドは他のモジュールにて連続的に生成され
る。さらに、コントロール回路（図６）及び中心再配置
回路（図７）にて用いられるＨブリッジパワー増幅器４
６は、入力部５６，５９を介して直接、またはパワー遮
断スイッチ４８を作動させる信号５３，６５の伝送によ
って、手動で停止させることができる。

【００３５】図８に、パワーコントロール回路２６の一
部をなす平衡スラスタのモータへのパワーを制御する回
路を示す。この回路には、入力部において、ディジタル
心臓部によって生成され平衡スラスタ３の回転方向及び
回転速度を提供するパルスコマンドと、ハードウェア７
１によって生成され平衡スラスタの回転方向を示す論理
コマンドと、が入力される。

【００３６】この装置７１は、接続された直列スラスタ
２の位置から直接的に、しきい値コンパレータによって
方向のコマンドを生成する。従って、直列スラスタ２の
位置は、ゼロと比較されて、中心位置に対する直列スラ
スタ２の位置の符号を表す論理信号を生成する。装置７
１は、ディジタル心臓部とは完全に独立している。さら
に、装置７１は、このスラスタへのパワーコマンドを生
成する際に使われるものとは独立した直列スラスタ
（２）の位置センサに接続されている。

【００３７】パルスコマンド及び論理コマンドは、整合
ステージ７０及び動電気絶縁ステージ７２を介してＨブ
リッジ増幅器７３に送られる。増幅されると直ちに、こ
れらコマンドはＬフィルタ７６を通過して平衡スラスタ
モータを駆動するとともに、動電気絶縁回路７７を通過
してディジタル心臓部２０に送られる。

【００３８】パワー増幅器には、他のパワーコントロー
ル回路２６とは独立して、２８Ｖの電圧７９が、スイッ
チ７５及び電流リミッタ・遮断器７４を介して供給され
る。平衡スラスタのコマンドは、様々な方法により保護
される。最初に、パワー増幅器７３は、ディジタル心臓
部２０によって生成された方向のコマンドと、ハードウ
ェア装置７１によって生成された方向のコマンドと、が
同一の方向を示す場合、平衡スラスタのコマンド信号の
みを生成するように設計されている。これらのコマンド
によって示された方向が互いに異なる場合、平衡スラス
タのモータは制御されず、その抑制状態を維持する。

【００３９】このモータは、信号８０によって制御され
るスイッチ７５によってパワー増幅器７３への給電を遮
断することによって、または増幅禁止コマンド７８の入
力によって、停止させることもできる。さらに、パワー
コマンドは、ステージ７７によって動電気的に絶縁され
るとともに、ディジタル心臓部２０に送られて生成され
たコマンドが直列スラスタの位置と一致していることを
チェックする。

【００４０】上記構成によって、図８に示すパワーコン
トロール回路は、他のパワーコントロール回路２６とは
完全に独立している。従って、ディジタル心臓部２０や
直列スラスタ２のパワーコントロール回路の故障から、
平衡スラスタは計画的に保護される。図９に示すＩ／Ｏ
マネージメント回路２７は、１６個のブールデータ入力
及び出力の２組と、３２個のアナログ入力３２ＥＡと４
個のアナログ出力４ＳＡとを有する。ブールデータ入力
部は整合回路（adapting circuit）３２を介してシリア
ライザ（serializer）３３に接続されている。この回路
は、さらにディジタル心臓部２０に接続されるバス３０
を有する。このバス３０を介して入出力されるデータと
チャネル選択信号ＣＳとが伝送される。一方のシリアラ
イザ３３にディジタル心臓部２０からの信号ＣＳが入力
されると、このシリアライザ３３は、入力部において並
行形態にて入力されたデータを直列形態にしてバス３０
に送る。ヘリコプタの他の機器への送信用に、ブールデ
ータの出力１６ＳＢへの転送を制御するために、ディジ
タル心臓部２０は、信号ＣＳを送信することによって一
方のデシリアライザ（deserializer）３４を選択する。
従って、バス３０のデータが並行形態を採る出力１６Ｓ
Ｂとなって適合回路３２を介して送られる。

【００４１】Ｉ／Ｏマネージメント回路２７は、アナロ
グデータも処理する。故に、Ｉ／Ｏマネージメント回路
２７は、入力部３２ＥＡから整合回路３７を通過したア
ナログデータをディジタルデータに変換するアナログ・
ディジタルコンバータ３５を有する。これらのアナログ
データを入力するために、ディジタル心臓部２０は、バ
ス３０を介してコンバータ３５に選択信号ＣＳを送信す
る。次に、コンバータ３５は、入力部にて入力されたア
ナログデータをディジタル形態にしてバス３０に送る。

【００４２】バス３０は、アナログ信号を管理する部分
とディジタルデータを管理する部分とを分けるために、
動電気絶縁装置３１によって互いに絶縁された２つの部
分からなる。アナログデータをヘリコプタの他の機器に
伝送するために、ディジタル心臓部２０は、信号ＣＳを
送信することによってディジタル・アナログコンバータ
３６を選択する。バス３０を通過したデータは、アナロ
グに変換されて整合回路３７を介してアナログデータ出
力部４ＳＡに送られる。

【００４３】この回路２７は、バス３０の一部となりデ
ィジタル心臓部２０に接続される動電気絶縁回路をさら
に有する。この動電気絶縁回路において、ブールデータ
が通過する部分と、アナログデータが通過する部分とが
別々に分けられている。パワーコントロール回路２６及
びＩ／Ｏマネージメント回路２７の記載から、これら回
路は、ヘリコプタの装置とできる限り精度良く整合する
ように、複数のコンピュータに対する高い可変性を呈す
るアーキテクチャを有する。従って、これら回路は、１
つまたは２つのプラグインモジュール２３，２３’，２
３”に効率良く配置することができる。モジュール２
３’の有無は、アクチュエータのタイプ、すなわちパワ
ーコントロールがアクチュエータと一体となっているか
否かに依存している。

【００４４】回路２７の入力及び出力の個数は、ヘリコ
プタの機器及びディジタル心臓部によって実行される機
能のみならず、パワーコントロール回路２６によって実
行される機能に応じて決まる。コネクタ２４，２５は、
これら２つの回路２６，２７や回路２６，２７に応じて
形成されるプラグインモジュールの構成の様々なバージ
ョンに従うことは言うまでもない。

【００４５】故に、コネクタ２４，２５は、プラグイン
モジュールのあらゆる構成において全てが計画的に用い
られるわけではない複数のコネクタポイントを有する。
この観点から、コンピュータの起動時において、ディジ
タル心臓部２０の自己整合機能は、 − プラグインモジュール２３または２３”によって管
理される入力及び出力の個数と種類（ブールまたはアナ
ログ）を判定する手段と、 − パワーコントロール回路を保持するモジュール２
３’の有無を検出する手段と、 − パワーコントロール回路２６によって実行されるパ
ワーコマンドを判定する手段、すなわち直列スラスタ２
の制御回路、直列スラスタ２の中心再配置制御回路、及
び平衡スラスタ３の制御回路の有無を検出する手段と、 からなる。

【００４６】さらに、形成される全てのプラグインモジ
ュールの構成と整合するために、ディジタル心臓部２０
を制御するソフトウェアは、あらゆる場合においてプラ
グインモジュール２３，２３’，２３”を制御するため
に必要な機能の全てを有する。このようなハードウェア
及びソフトウェアアーキテクチャによって、各ヘリコプ
タの飛行特性とその任務とに自動制御装置を精度良く適
合させることができる。

【００４７】図１０に、単一の制御軸、すなわちヨーイ
ング軸の自動制御を行うコンピュータ１の構成を示す。
従って、コンピュータ１は、一方がセンサ４に接続され
他方がアクチュエータ２ａ，３ａに接続された単一のモ
ジュール１０ａのみからなる。前述の如く、モジュール
１０ａは直列スラスタ２ａのコマンド機能部２８、平衡
スラスタ３ａのコマンド機能部１９、及びセンサからの
情報が入力されるディジタル心臓部２０からなる。

【００４８】直列スラスタ２ａの動作は非常に速いの
で、コマンドシーケンスに障害が生じた場合、直ちに直
列スラスタ２ａ自身を保護できる。もちろん、パイロッ
トはヘリコプタの制御全体を手動で操作する可能性を有
するが、ヘリコプタの種類によっては、操縦に要する反
応時間があまりにも短いために、ヘリコプタの制御を安
全な状態に戻せないことがある。

【００４９】これを未然に防止するために、モジュール
１０ａは、図７に示すパワーコントロール部のモニタ及
び中心再配置機能部２９を有する。このモニタ機能は、
パワー増幅器４６及び動電気絶縁手段５１に残されたコ
マンドをディジタル心臓部２０によって生成されたイン
ストラクションと比較するように設計されている。これ
らの値が一致しなければ、モニタ機能は、リレー４９の
トリップを制御することによって、直列スラスタ２ａの
自動中心再配置を起動させ、障害が生じたモジュール１
０ａを停止させる。

【００５０】図１１において、コンピュータ１は、一側
がセンサ４及びヘリコプタのコックピットに接続された
３つの処理モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有す
る。これらモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃによっ
て、センサ４及びコックピットから入力される情報に応
じて、３つの制御軸（ロール、ピッチ、ヨーイング）の
直列スラスタ２ａ，２ｂ，２ｃ及び平衡スラスタ３ａ，
３ｂ，３ｃを直接制御する。

【００５１】各モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、
直列スラスタ２ａ，２ｂ，２ｃのコマンド機能部２８、
平衡スラスタ３ａ，３ｂ，３ｃのコマンド機能部１９、
及び制御される軸に接続されたセンサからのデータの選
択機能部２０、及び直列スラスタ及び中心再配置機能部
２９からなる。例えば、ピッチ、ロール軸にそれぞれ相
当するモジュール１０ａ，１０ｂは、直列スラスタ２
ａ，２ｂのコマンドシーケンスの相互制御を行うため
に、外部コネクタ５によって相互に接続される。すなわ
ち、モジュール１０ａの中心再配置制御回路はモジュー
ル１０ｂの直列スラスタ２ｂの位置センサに接続され、
モジュール１０ａのモニタ機能はモジュール１０ｂのリ
レー４９に作用する。同様に、モジュール１０ｂのモニ
タ及び中心再配置機能はモジュール１０ａ及びモジュー
ル１０ａが制御する直列スラスタ２ａに接続されてい
る。各モジュール１０ａ，１０ｂのディジタル心臓部２
０に集積されたモニタ機能は、他の軸のセンサからのデ
ータを処理するように設計されている。このように、ピ
ッチ、ロール軸に相当するモジュール１０ａ，１０ｂ
は、同一のセンサ４に接続されている。このように、セ
ンサ４の選択機能部１９は、他の軸に取り付けられたセ
ンサからのデータを選択してモニタ機能部２９に伝送す
る。次に、モニタ機能部２９は、他のシーケンスの直列
スラスタ２ｂ，２ａのコマンドインストラクションを生
成し、他のモジュールの直列スラスタ２ｂ，２ａに伝送
されるパワーコマンドの値とコマンドインストラクショ
ンとを比較する。これらの値が一致しなければ、モニタ
機能２９は、スラスタ２ａ，３ａの自動制御処理を停止
し、コマンド５５によって第２モジュール１０ｂのリレ
ー４９のトリップを制御し、第２直列スラスタ２ｂの位
置の値によって、第１モジュール１０ａにて生成された
中心再配置コマンドを第２直列スラスタ２ｂに送信す
る。

【００５２】スラスタ２ａの制御プロセスが停止される
ので、第１モジュール２ａをモニタしている第２モジュ
ール２ｂのディジタル心臓部２０は、同様な方法で不一
致を検出する。従って、スラスタ２ｂ，３ｂの自動制御
の処理が中断され、第１スラスタ２ａを再度中心に配置
するために、第１モジュール２ａのリレー４９のトリッ
プがトリガされる。

【００５３】さらに、他のモジュール２ａ，２ｂとは独
立に、モジュール２ｃがアクチュエータ２ｃ，３ｃに接
続される。このモジュール１０ｃのモニタ及び中心再配
置機能部２９は、機能していない。ヘリコプタのタイプ
や任務に対する安全機能が非常に過酷であれば、制御軸
コマンドシーケンスの全ては、障害により制御されない
制御軸の１つを外すために２重となる（図１２）。

【００５４】この構成では、装置は、コンピュータ１と
同一に構成された第２のコンピュータ４０、センサ３
９、各制御軸にスラスタ２と直列に配置された直列スラ
スタ４１を有する。平衡スラスタ３の役割は、直列スラ
スタ２の役割の次となるので、２重にする必要がない。
このように、１の軸の２つのコマンドシーケンスが同一
の飛行制御翼面に作用する。２つのシーケンスの一方に
障害があれば、他方のシーケンスが飛行制御翼面への作
用を継続する。

【００５５】迅速な対処ももちろん可能である。従っ
て、図１３において、第２コンピュータ４０は、ピッチ
軸及びロール軸にそれぞれ対応する２つのモジュールを
有するのみである。この構成によって、これら２軸に対
してかなりの安全性が提供され、コマンドシーケンスを
２重にしていないヨーイング軸に対する安全性は小さ
い。

【００５６】前述の如く、自動制御回路は、ハイレベル
の制御機能を実行することができる。従って、コンピュ
ータは、コックピットに配置されたコントロールボック
スに接続されている。これら制御機能は、 − 一定高度での航空機の保持、 − 航空機の速度の保持、 − コースの維持、 − ラジオナビゲーションマーカの追従、 などに関する。

【００５７】図１４に示す自動制御装置は、４つの軸、
すなわちピッチ、ロール、ヨーイング、及びコレクティ
ブ（collective）に関する制御を行う。ハイレベルの操
作の安全性を確保するために、自動制御装置は、１制御
軸に対して２つの制御翼面コマンドシーケンスを有す
る。つまり、この装置は、ピッチ、ロール、ヨーイング
軸に応じてそれぞれ自動制御を行う３つの処理モジュー
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有する２つのコンピュータ
１，１’からなる。これら制御軸の各々には、対応する
飛行制御翼面のロッドと直列に取り付けられた２つの直
列スラスタ２ａ，２ａ’− ２ｂ，２ｂ’−２ｃ，２
ｃ’と、平衡スラスタ３ａ，３ｂ，３ｃと、が取り付け
られている。各制御軸の２つの直列スラスタは、それぞ
れ２つのコンピュータ１，１’によって制御され、平衡
スラスタも２つのコンピュータによって操作される。

【００５８】２つのコンピュータ１，１’には、ＡＲＩ
ＮＣ ４２９などの特定のプロトコルを使用したネット
ワークを介して、 − ナビゲーションコンピュータ８１， − ナビゲーションコンピュータによって供給されるイ
ンストラクションによる確実な制御を行う飛行マネージ
メントコンピュータ、 − フライトインジケータ８３、 − 水平リファレンス及び姿勢制御コントロールユニッ
ト８４，８４’、 − ジャイロの垂直姿勢及び方向リファレンスユニット
８６，８７ からの情報が入力される。処理モジュール１０ａ，１０
ｂ，１０ｃは、それぞれディジタル心臓部「ＣＰＵ」、
Ｉ／Ｏマネージメントモジュール「Ｉ／Ｏ」、パワーコ
ントロールモジュール「ＣＰ」によって構成されてい
る。さらに、２つのコンピュータ１，１’の処理モジュ
ールは、対応する制御軸の２つの直列スラスタの一方、
すなわち２ａ，２ｂ，２ｃと平衡スラスタ３ａ，３ｂ，
３ｃとを制御するように、さらに、他方の直列スラスタ
２ａ’，２ｂ’，２ｃ’のコントロールシーケンスのサ
ービス量をモニタするように、互いに連結されている。
このようにして、同一の制御軸の２つの直列スラスタ２
ａ，２ａ’のコマンドシーケンスの間に矛盾が生じた場
合に、これら２つの直列スラスタは自動的に中心に配置
され、対応する制御軸の自動制御は停止される。

【００５９】コンピュータ１，１’は、光及び電磁放射
の影響と対抗するフィルタ・保護回路２２と、コックピ
ット８５，８５’とインターフェースするボード１６
と、ヘリコプタ全体を制御する平衡スラスタ３ｄを作動
させるパワーコントロールモジュール「ＣＰ」と、さら
に有している。図１５に示す構成は、「インテリジェン
ト」として周知である、直列スラスタタイプ１７ａ，１
７ａ’− １７ｂ，１７ｂ’− １７ｃ，１７ｃ’及び
平衡スラスタタイプ１８ａ，１８ｂ，１８ｃのアクチュ
エータを使用している。すなわち、これらのアクチュエ
ータはそれぞれパワーコントロール回路を有している。
故に、コンピュータ１，１’を構成する処理モジュール
１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、プラグインパワー回路モジ
ュールを必要としない。ヘリコプタ内のアクチュエータ
及び他の機器と２つのコンピュータとの全ての接続は、
図１４と同じネットワークによって行われる。

【００６０】このように、コンピュータ１，１’を調整
することによって、図１２の装置を、同一の機能及び同
一レベルの安全性を有しながらもかなり簡単にすること
ができる。なお、本発明において、制御とは、制御に限
らず、操縦、操作、調整などの動作をも意味するものと
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘリコプタの制御軸の１つに対応する姿勢制御
システム内の自動制御装置を示す構成図である。

【図２】アクチュエータ及びセンサに接続されたコンピ
ュータのハードウェアアーキテクチャを示す構成図であ
る。

【図３】コンピュータのモジュールのハードウェアアー
キテクチャを示す構成図である。

【図４】プラグインモジュールを備えた処理モジュール
を示す構成図である。

【図５】プラグインモジュールを示す構成図である。

【図６】アクチュエータのパワーコントロール回路の一
部を示す構成図である。

【図７】アクチュエータのパワーコントロール回路にお
ける図６とは異なる部分を示す構成図である。

【図８】アクチュエータのパワーコントロール回路にお
ける図６及び図７とは異なる部分を示す構成図である。

【図９】Ｉ／Ｏマネージメント回路の一例を示す構成図
である。

【図１０】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【図１１】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【図１２】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【図１３】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【図１４】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【図１５】制御装置の一実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ コンピュータ ２ 直列スラスタ ３ 平衡スラスタ（モータ） １０ 処理モジュール １９ 平衡スラスタのコマンド機能部 ２０ ディジタル心臓部 ２２ フィルタ・保護回路 ２３ プラグインモジュール ２６ パワーコントロール回路 ２７ Ｉ／Ｏマネージメント回路 ２８ 直列スラスタのコマンド機能部２８

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フロレンス リモン フランス国 ジフ スール イヴェット 91170 リュ ラウル ドトリ ７

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサからの情報を取り込み且つ飛行制
   御翼面に作用するアクチュエータを制御するディジタル
   コンピュータの少なくとも１つを用いた重航空機の自動
   制御装置であって、 前記コンピュータは、サービス量（the service qualit
   y ）をモニタし、前記装置の給電を遮断し、障害の検出
   に続いて前記アクチュエータを中心に再び配置する自発
   手段（autonomous means）を有することを特徴とする自
   動制御装置。
2. 【請求項２】 前記コンピュータは、３つの制御軸（pi
   loting axes ）のうちの任意の１つに応じた制御を確実
   に行う手段と、前記手段のサービス量をモニタし、前記
   装置の給電を遮断し、さらに障害の検出に続いて前記ア
   クチュエータを中心に再び配置する手段と、を有するハ
   ードウェア及びソフトウェアを備えた自発処理モジュー
   ル（autonomous computing module ）の少なくとも１つ
   を有することを特徴とする請求項１記載の自動制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記コンピュータは、前記３つの制御軸
   の任意の２つに応じた制御を確実に行う手段を有するハ
   ードウェア及びソフトウェアを備えた自発処理モジュー
   ルの少なくとも２つを有し、 前記モジュールの少なくとも一方は、前記センサ及び他
   方の前記モジュールのアクチュエータに接続され、他方
   のモジュールのサービス量をモニタし、他方のモジュー
   ルの給電を遮断し、さらに障害の検出に続いて他方の前
   記モジュールによって制御されるアクチュエータを中心
   に再び配置する手段を有することを特徴とする請求項１
   記載の自動制御装置。
4. 【請求項４】 前記モジュールの２つは同一であり、 前記モジュールの一方は、他方のモジュールのサービス
   量をモニタし、他方のモジュールの給電を遮断し、さら
   に前記他方のモジュールによって制御されるアクチュエ
   ータを中心に再び配置するために、他方のモジュールの
   センサ及びアクチュエータに接続され、 各モジュールは、それぞれの制御及びモニタを確実に行
   う２つの制御軸を判断し、これら２つの制御軸に対して
   それぞれ整合する手段を有することを特徴とする請求項
   ３記載の自動制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御軸の各々に対応する前記アクチ
   ュエータは、直列スラスタと、前記直列スラスタの位置
   の中心への再配置を可能とする平衡スラスタと、からな
   り、 各モジュールは、直列スラスタのコマンド機能部と、平
   衡スラスタのコマンド機能部と、直列スラスタのモニタ
   及び中心再配置機能とを有することを特徴とする請求項
   ２記載の自動制御装置。
6. 【請求項６】 各処理モジュールは、 制御し且つモニタすべき軸とは独立に同一のソフトウェ
   アによって制御されるマイクロプロセッサを有するディ
   ジタル心臓部と、 制御軸のアクチュエータを直接制御するパワーコントロ
   ール回路と、 フィード回路と、 Ｉ／Ｏマネージメント回路と、 光放射及び電磁放射の影響から装置を保護するためのフ
   ィルタ・保護回路とを有することを特徴とする請求項２
   記載の自動制御装置。
7. 【請求項７】 各処理モジュールは、前記処理モジュー
   ルの入出力を管理するマネージメント回路と、前記アク
   チュエータへのパワーコントロール回路と、のうち少な
   くとも前記マネージメント回路が集積されたプラグイン
   モジュールの少なくとも１つを有することを特徴とする
   請求項６記載の自動制御装置。
8. 【請求項８】 各処理モジュールは２つのプラグインモ
   ジュールを有し、前記プラグインモジュールの一方は前
   記アクチュエータへのパワーを制御する回路を含み、他
   方は前記処理モジュールの前記入出力を管理する前記マ
   ネージメント回路を含むことを特徴とする請求項６記載
   の自動制御装置。
9. 【請求項９】 各処理モジュールは、 前記プラグインモジュールによって管理される前記入出
   力の個数と種類（ブールまたはアナログ）とを判定する
   手段と、 前記パワーコントロール回路を保持する前記モジュール
   の有無を検出する手段と、 パワーコマンドが前記パワーコントロール回路によって
   実行されたか否かを判定する手段とをさらに有すること
   を特徴とする請求項７記載の自動制御装置。
10. 【請求項１０】 前記プラグインモジュールの前記入出
    力を管理する前記回路は、ディジタル及びアナログデー
    タを送受信する手段を有することを特徴とする請求項６
    記載の自動制御装置。
11. 【請求項１１】 前記ディジタル心臓部を制御するソフ
    トウェアは、前記プラグインモジュールを制御するのに
    要する機能の全てを有することを特徴とする請求項５記
    載の自動制御装置。
12. 【請求項１２】 前記パワーコントロール回路は、制御
    している軸に係る制御法則によって、さらに前記軸に対
    応している直列スラスタの位置の値から、前記直列スラ
    スタ及び対応する平衡スラスタに対するパワーコマンド
    を生成する手段を有することを特徴とする請求項１１記
    載の自動制御装置。
13. 【請求項１３】 前記処理モジュールの２つのうちのい
    ずれか一方のディジタル心臓部は、他方のモジュールに
    よって制御される直列スラスタに供給されるコマンドを
    生成し、さらに他方のモジュールによって供給されるコ
    マンドと先のコマンドとを比較する手段を有し、 これら２つのコマンドが不一致の場合、自動制御プロセ
    スを中断し、さらに他方のモジュールによって制御され
    る直列スラスタの中心への再配置をトリガする手段を有
    することを特徴とする請求項１１記載の自動制御装置。
14. 【請求項１４】 第１直列スラスタを制御する前記パワ
    ーコントロール回路は、第２直列スラスタの中心再配置
    コマンドを生成する回路と、生成されたコマンド及び別
    のモジュールによって生成された中心再配置コマンドの
    いずれか一方を前記第１直列スラスタに供給するリレー
    と、を有することを特徴とする請求項１１記載の自動制
    御装置。
15. 【請求項１５】 前記処理モジュールの２つのうちの一
    方のリレーは、前記第１モジュールをモニタする他方の
    処理モジュールによって制御されることを特徴とする請
    求項１４記載の自動制御装置。
16. 【請求項１６】 前記モジュールは、前記直列スラスタ
    の相互のモニタ及び中心再配置を確実に行うために対応
    するコネクタによって相互に連結されていることを特徴
    とする請求項４記載の自動制御装置。
17. 【請求項１７】 前記制御軸の各々に固有な確認コード
    を定義する手段をさらに有し、 各モジュールは、制御し且つモニタすべき制御軸の機能
    にモジュールそのものを整合させるために前記確認コー
    ドを読み取る手段を有することを特徴とする請求項２記
    載の自動制御装置。
18. 【請求項１８】 各々が２つの軸の各々に応じて制御す
    る処理モジュールの少なくとも２つからなる２つの同一
    なコンピュータを有し、 各軸に応じた制御は、前記コンピュータの２つにそれぞ
    れ属する２つのモジュールによって同時に行われ、 前記コンピュータは、対応するセンサからの情報に応じ
    て、平衡スラスタ及び直列に取り付けられた２つの直列
    スラスタを制御することを特徴とする請求項４記載の自
    動制御装置。