JPH07300096A - 無人ヘリコプタの姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風等の外乱の影響を受けないように自動制御
を行いつつ、容易に方向転換できるようにする。 【構成】 制御開始時の初期目標方位角にラダースティ
ック傾斜角相当の方位角を加算して目標方位角φn+1 を
求める目標方位角演算手段３２を備える。この目標方位
角φn+1 が得られるようにテールロータブレードを傾斜
させるテールロータブレード傾斜角演算手段３３，信号
生成部３０を備える。風等の外乱の影響を修正しながら
目標方位角方向へ飛行することができ、送信機１０のラ
ダースティックを操作すれば目標方位が容易に変わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線操縦される無人ヘ
リコプタの姿勢制御を自動で行う無人ヘリコプタの姿勢
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば農薬散布用の無線操縦式無
人ヘリコプタは、操縦者が送信機の操作子を操作するこ
とに起因して生じるパイロット指令信号によって機体の
方位、傾斜角度および高度等を遠隔操作によって制御す
る構造になっていた。機体の方位を制御するには、送信
機のラダー用操作子を操作してテールロータブレードの
傾斜角をサーボモータによって変化させ、メインロータ
の負荷を考慮しながらテールロータの推力を増減させて
行っていた。

【０００３】また、傾斜角度を制御するには、送信機の
エレベータ用操作子並びにエルロン用操作子を操作して
メインロータの回転軸線をサーボモータによって機体上
下方向に対して傾斜させて行っていた。高度を制御する
には、送信機のエンコン用操作子を操作してメインロー
タブレードの傾斜角をサーボモータによって増減させて
行っていた。なお、機体を上昇させるためにメインロー
タブレードの傾斜角を大きくすると、メインロータの負
荷が大きくなるので、エンコン用操作子による昇降操作
に応じてエンジン回転数が増減する構造になっていた。

【０００４】そして、この種の無人ヘリコプタでは、操
縦を容易に行うことができるように、パイロット指令信
号によって定められた方位、傾斜角度、高度等に対して
機体の実際の方位、傾斜角度、高度等が風等の外乱によ
って変化したとしても機体の姿勢を自動的に修正する姿
勢制御装置を設けることが望まれていた。

【０００５】この姿勢制御装置としては、機体がその左
右、前後および上下方向の軸線に対して何度回っている
かを角速度センサを用いて検出すると共に、機体の高度
を検出軸線が機体上下方向に向けられた加速度センサと
高度センサとから検出し、これらの姿勢角および高度が
目標値になるように制御する構成とすることが考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、単に飛行状
態を一定に保つように制御を行うと、この制御が行われ
ているときには操縦性が低くなるという問題があった。
これは、機体の進行方向や高度を変えようとして操作し
ても、上述した目標飛行状態に戻るように制御されてし
まうからである。

【０００７】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、風等の外乱の影響を受けないように
自動制御を行いつつ、方向転換したり高度を変えたりす
ることが容易にできるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る無人ヘ
リコプタの姿勢制御装置は、送信機のラダー用操作子お
よびエンコン用操作子の操作量を検出するラダー用セン
サおよびエンコン用センサと、これらのセンサによって
検出された前記両操作子の操作量からテールロータブレ
ード傾斜角制御用サーボモータの指令値を求めるラダー
制御量演算手段と、基準方位に対する機体の現在の方位
角を求める現在方位角演算手段と、前記ラダー用操作子
の操作量、前記サーボモータの基本制御量、機体の方位
とに応じて前記サーボモータを駆動するラダー自動制御
装置とを備え、このラダー自動制御装置を、ラダー用操
作子の操作量に相当する方位角を制御開始時での初期目
標方位角に加算して目標方位角を求める目標方位角演算
手段と、前記目標方位角と現在の機体の方位角との差に
基づいて方位角制御量を演算し、この方位角制御量を前
記サーボモータの指令値に基づいて演算した基本制御量
に加算してテールロータブレードの目標傾斜角を求める
テールロータブレード傾斜角演算手段と、前記テールロ
ータブレードの目標傾斜角にテールロータブレードの実
際の傾斜角が一致するように前記サーボモータを駆動す
るサーボモータ駆動手段とから構成したものである。

【０００９】第２の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制
御装置は、送信機のエンコン用操作子の操作量を検出す
るエンコン用センサと、機体の上下方向への加速度を検
出する加速度センサと、これらのセンサの出力に応じて
メインロータブレード傾斜角制御用サーボモータを駆動
するエンコン自動制御装置とを備え、このエンコン自動
制御装置を、前記エンコン用操作子の操作量の変化に基
づいて上下方向の目標加速度を求める目標加速度演算手
段と、前記目標加速度と前記加速度センサによって検出
された実際の加速度との差に基づいて加速度制御量を求
め、この加速度制御量に前記エンコン用操作子の操作量
に基づいて演算した基本制御量を加算してメインロータ
ブレードの目標傾斜角を求めるメインロータブレード傾
斜角演算手段と、前記メインロータブレードの目標傾斜
角にメインロータブレードの実際の傾斜角が一致するよ
うに前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動手段
とから構成したものである。

【００１０】第３の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制
御装置は、送信機のエレベータ用操作子およびエルロン
用操作子の操作量を検出するエレベータ用センサおよび
エルロン用センサと、これらのセンサによって検出され
た前記両操作子の操作量からスワッシュプレート駆動用
サーボモータの指令値を求めるスワッシュプレート制御
量演算手段と、機体の現在の傾斜角を求める現在機体傾
斜角演算手段と、前記サーボモータの指令値、機体の傾
斜角とに応じて前記サーボモータを駆動する機体傾斜角
自動制御装置とを備え、この機体傾斜角自動制御装置
を、前記サーボモータの指令値に基づいて目標機体傾斜
角を求める目標機体傾斜角演算手段と、前記目標機体傾
斜角と現在の機体の傾斜角との差に基づいて機体傾斜角
制御量を演算し、この機体傾斜角制御量を前記サーボモ
ータの指令値に基づいて演算した基本制御量に加算して
スワッシュプレートの目標傾斜角を求めるスワッシュプ
レート傾斜角演算手段と、前記スワッシュプレートの目
標傾斜角にスワッシュプレートの実際の傾斜角が一致す
るように前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動
手段とから構成したものである。

【００１１】

【作用】第１の発明では送信機のラダー用操作子を操作
する度毎に目標方位が変化し、第２の発明では送信機の
エンコン用操作子を操作する度毎に目標加速度が変化す
る。第３の発明では送信機のエレベータ用操作子および
エルロン操作子を操作する度毎に機体の目標傾斜角度が
変化する。

【００１２】

【実施例】

実施例１ 以下、第１の発明および第２の発明に係る姿勢制御装置
によって機体の方位制御、高度制御を行うときの一実施
例を図１ないし図６によって詳細に説明する。図１は本
発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制御装置を搭載した無
人ヘリコプタの概略構成図、図２は本発明に係る無人ヘ
リコプタの姿勢制御装置の全体構成を示すブロック図、
図３は方位制御を行うための構成を示すブロック図、図
４は高度制御を行うための構成を示すブロック図、図５
は方位制御を行うときの動作を説明するためのフローチ
ャート、図６は高度制御を行うときの動作を説明するた
めのフローチャートである。

【００１３】これらの図において、１は移動物としての
無人ヘリコプタの機体、２はメインロータ、３はテール
ロータ、４は前記メインロータ２およびテールロータ３
を回転駆動するエンジンである。５はこのエンジン４の
回転数を制御するエンジンコントローラサーボモータ、
６は前記メインロータ２の軸線の傾斜角やメインロータ
ブレードの傾斜角を制御するコレクティブサーボモー
タ、７は前記テールロータブレードの傾斜角を制御する
ラダーサーボモータで、これらのサーボモータ５〜７は
後述するコントローラ８によって制御される構造になっ
ている。

【００１４】９は機体１に搭載された受信機で、この受
信機９は送信機１０が発信したパイロット指令信号を受
信部９ａが受信してコントローラ８に出力すると共に、
コントローラ８からの制御信号を前記サーボモータ５〜
７に伝えるアンプ９ｂを内蔵している。なお、この機体
１には、図示してはいないが農薬を空中から散布するた
めの農薬散布装置が装着されている。

【００１５】前記コントローラ８は、機体１の互いに直
交する３つの主方位（左右、前後および上下方向）に対
する角度や機体の高度、鉛直方向に対する加速度等を後
述する各種センサを使用して検出し、送信機１０から送
られたパイロット指令信号によって設定された目標飛行
状態となるように制御する構造になっている。ここで、
前記センサとしては、機体１の左右方向の軸線（Ｘ軸）
回りの角度を検出する傾斜計としての加速度センサ１１
および角速度センサ１２と、機体１の前後方向の軸線
（Ｙ軸）回りの角度を検出する傾斜計としての加速度セ
ンサ１３および角速度センサ１４と、機体１の鉛直方向
の軸線（Ｚ軸）回りの角度を検出する地磁気方位センサ
１５および角速度センサ１６と、機体１のＺ軸方向に対
する加速度を検出するための加速度センサ１７と、機体
１の高度を検出するための高度センサ１８と、エンジン
４の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ１９
（図２）である。なお、地磁気方位センサ１５は後述す
るように省略することもできる。

【００１６】これらのセンサのうちＸ軸の加速度センサ
１１はＹ軸方向への加速度から機体１のＹ軸が鉛直方向
に対して何度傾斜しているかを検出し、Ｘ軸の角速度セ
ンサ１２は機体１がＸ軸回りに回転するときの角速度を
検出するように構成されている。また、Ｙ軸の加速度セ
ンサ１３はＸ軸方向への加速度から機体１のＸ軸が鉛直
方向に対して何度傾斜しているかを検出し、Ｙ軸の角速
度センサ１４は機体１がＹ軸回りに回転するときの角速
度を検出するように構成されている。

【００１７】さらに、地磁気方位センサ１５は例えば機
体のＹ軸が北方位に対して何度回っているかを検出し、
Ｚ軸の角速度センサ１６は機体１がＺ軸回りに回転する
ときの角速度を検出するように構成されている。加え
て、Ｚ軸の加速度センサ１７は機体１のＺ軸方向への加
速度から同方向に対しての加速度を検出するように構成
され、高度センサ１８は機体１と地表との距離を光学的
に検出するように構成されている。また、エンジン回転
数検出センサ１９は、エンジン４のクランク軸（図示せ
ず）の回転を検出するように構成されている。なお、前
記角速度センサ１２，１４，１６としては、本実施例で
は光ファイバジャイロが採用されている。

【００１８】コントローラ８は、図２に示すように、機
体１の地球に対する実際の姿勢角を前記各種センサの出
力値から演算する姿勢角演算装置２１と、この姿勢角演
算装置２１によって求められた機体１の実際の姿勢角
や、加速度センサ１１，１３，１７によって検出された
加速度、高度センサ１８によって検出された地表からの
距離、エンジン回転数検出センサ１９によって検出され
たエンジン回転数に基づいて機体の飛行状態が操縦者の
意図する状態となるように制御するＣＰＵ２２と、この
ＣＰＵ２２に各センサを接続するインターフェース等か
ら構成されている。

【００１９】前記姿勢角演算装置２１は、離陸以前の機
体静止時に機体１の地球に対する傾斜角度、後述する基
準方位に対する方位角の値を検出してこの値を不図示の
メモリに記憶させ、離陸後は角速度センサ１２，１４，
１６によって検出された角速度を積分してなる角度を前
記離陸前の値に加算して現在の姿勢角を求めるように構
成されている。前記基準方位としては例えば真北を基準
方位（０）とする。なお、地磁気方位センサ１５を省略
した場合には、例えば、機体１に設けた電源スイッチ
（図示せず）をＯＮ状態とした時点の方位角を仮に０と
し、これを基準方位とする。

【００２０】離陸以前に求める傾斜角度は加速度センサ
１１，１３の出力値を用い、方位角は地磁気方位センサ
１５の出力値を用いている。地磁気方位センサ１５を省
略した場合は、角速度センサ１２，１４，１６の出力値
を用いて方位角を求めている。また、機体１が静止して
いる状態であることを検出するには、角速度センサ１
２，１４，１６が一定時間の間に予め定めた値より小さ
い値を継続して出力したことを検出することによって行
う。

【００２１】前記ＣＰＵ２２は、送信機１０から送られ
たパイロット指令信号に基づいて目標とする姿勢角、方
位、高度を演算する機能と、前記姿勢角演算装置２１や
各センサの出力によって実際の姿勢角、方位、高度を求
め、実際の飛行状態が目標とする飛行状態になるように
各アクチュエータ（前記各サーボモータ）を制御する機
能とを備えている。各アクチュエータを制御するに当た
っては、送信機１０の手動式制御スイッチ２３（図３）
がＯＮ状態にあるときには目標飛行状態に実際の飛行状
態を一致させ、ＯＦＦ状態にあるときにはパイロット指
令信号通りに各サーボモータ５〜７を動作させる構成に
なっている。なお、以下においては、制御スイッチ２３
がＯＮ状態にある時を自動制御モードといい、ＯＦＦ状
態にある時を手動制御モードという。前記送信機１０
は、前記制御スイッチ２３以外に操作子としてのスティ
ック（図示せず）が設けられ、このスティックの操作量
（スティック傾斜角度）をセンサによって検出してこの
操作量に対応したパイロット指令信号を発信するように
構成されている。このため、上述した目標とする姿勢
角、方位、高度は、スティック操作量に相当する値にな
る。

【００２２】ここで、ＣＰＵ２２による前記制御を図３
ないし図６によって説明する。機体１の方位を制御する
に当たっては図３に示す構成を採り、機体１の高度を制
御するに当たっては図４に示す構成を採る。本実施例で
は理解し易いようにこれらの方位制御と高度制御とを分
けて説明するが、図３に示した構成と図４に示した構成
を組合わせて無人ヘリコプタの姿勢制御装置を構成する
ことができる。

【００２３】先ず、図３に基づいて方位制御について説
明する。方位制御を行うに当たっては、送信機１０のラ
ダー用スティック（方位を変更するときに操作するステ
ィック）とエンコン用スティック（高度を変更するとき
に操作するスティック）の傾斜角度を送信機１０に内蔵
されたセンサ２４，２５で検出する構成にする。これと
共に、送信機１０に、テールロータブレードの傾斜角が
前記センサ２４，２５の出力に応じた角度となるように
ラダーサーボモータ７を作動させるための指令値Ｕ0を
演算するＣＰＵ２６を設ける。テールロータブレードの
傾斜角を求めるに当たりエンコン用スティックの傾斜角
を加味するのは、エンコン用スティックを操作するとメ
インロータ２のブレードが傾斜し、メインロータ２が回
転するに当たり抵抗が大きくなってその反作用で機体１
がメインロータ２の回転方向とは反対方向に回るので、
この反対回りの推力をテールロータ３の推力で相殺させ
るためである。

【００２４】また、このＣＰＵ２６は、上述したように
ラダーサーボモータ７に対する指令値を演算する以外
に、エンジンコントローラサーボモータ５やコレクティ
ブサーボモータ６に対する指令値をこれらのサーボモー
タを作動させるときに操作するスティックの傾斜角に応
じて演算するように構成されている。なお、ＣＰＵ２６
と制御スイッチ２３、各センサ２４，２５との間に介装
された符号２７で示すものはＡ／Ｄ変換器である。

【００２５】すなわち、送信機１０は前記ＣＰＵ２６が
求めた各サーボモータへの指令値と、制御スイッチ２３
のＯＮ，ＯＦＦ状態が判別可能な信号を送信することに
なる。なお、送信機１０を、ＣＰＵ２６によって各サー
ボモータへの指令値を演算してこの指令値を送信するよ
うに構成すると、機体１に指令値演算用ＣＰＵを搭載す
る場合に較べて機体重量を軽くすることができると共
に、機体１の機種が変わったときにも送信機１０は変え
る必要がなく汎用性が高まる。

【００２６】一方、機体１のコントローラ８のＣＰＵ２
２は、制御スイッチＯＮ，ＯＦＦ信号から制御スイッチ
２３のＯＮ，ＯＦＦ状態を判別する信号判別処理部２８
と、前記指令値や前記姿勢角演算装置２１、Ｘ，Ｙ，Ｚ
軸方向の加速度センサ１１，１３，１７からの出力に基
づいて演算を行う演算処理部２９と、この演算処理部２
９が求めたテールロータブレードの目標傾斜角に実際の
テールロータブレードの傾斜角が一致するようにラダー
サーボモータ７を駆動するサーボモータ駆動手段として
の信号生成部３０とから構成する。すなわち、このコン
トローラ８のＣＰＵ２２の一部が第１の発明に係るラダ
ー自動制御装置を構成することになる。

【００２７】また、前記演算処理部２９は、姿勢角演算
装置２１の出力から基準方位に対する機体１の現在の方
位角φを求める現在方位角演算手段３１と、ラダー用ス
ティックの傾斜角に相当する方位角を制御開始時の機体
１の方位角に加算して目標方位角φn+1 を求める目標方
位角演算手段３２と、前記目標方位角φn+1 と現在の機
体の方位角φとの差に基づいて方位角制御量Δｕを演算
し、この方位角制御量Δｕを、ラダーサーボモータ７へ
の指令値Ｕ0 に定数Ｋを乗じて求めたラダーサーボモー
タ７の基本制御量に加算してテールロータブレードの目
標傾斜角ｕを求めるテールロータブレード傾斜角演算手
段３３とによって構成する。

【００２８】次に、この方位制御を行うときの手法を、
前記ＣＰＵ２２の詳細説明と合わせて図５のフローチャ
ートによって説明する。飛行中は図５中のステップＳ1
に示すように、ＣＰＵ２２の信号判別処理部２８は送信
機１０から送られた指令値信号からラダーサーボモータ
７への指令値Ｕ0 と、コレクティブサーボモータ６への
指令値信号からメインロータブレードの傾斜角指示値を
読込む。これと共に、制御スイッチＯＮ，ＯＦＦ信号か
ら制御スイッチ２３がＯＮ，ＯＦＦ何れの状態になって
いるかを読込む。

【００２９】その後、ステップＳ2 に示すように、現在
方位角演算手段３１が姿勢角演算装置２１の出力から基
準方位に対する機体１の現在の方位角φを読込み、ステ
ップＳ3 にて目標方位角演算手段３２が送信機１でのラ
ダー用スティックの傾斜角θを演算する。この演算は、
テールロータブレードでの傾斜角を決めるラダーサーボ
モータ指令値（これはメインロータの負荷に応じた分を
含んでいる）からメインロータブレードの負荷に応じた
分を取り除くことによって行う。すなわち、ラダーサー
ボモータ指令値からメインロータブレード傾斜角指示値
の相当分を差し引くことによって、ラダースティック傾
斜角θを求めることができる。

【００３０】このようにラダースティック傾斜角θを演
算した後、信号判別処理部２８がステップＳ4 にて制御
スイッチ２３のＯＮ，ＯＦＦ状態によって自動制御モー
ドであるか手動制御モードであるかを判別する。そし
て、自動制御モードであるときには、手動制御モードか
ら自動制御モードへ変更された直後であるのか、自動制
御モードを継続しているのであるかを判別する。

【００３１】手動制御モードから自動制御モードへ変更
された直後である場合には、ステップＳ5に進み、目標
方位角演算手段３２が変数ｎに０を代入し、ステップＳ
6において、制御スイッチ２３がＯＮ状態になったとき
の機体１の実際の方位角を初期目標方位角φn とする。
そして、ステップＳ7へ進む。ステップＳ7では、前記ス
テップＳ3 で求めたラダースティック傾斜角θを関数ｆ
（θ）に代入し、ラダースティック傾斜角に相当する方
位角（この方位角を目標方位角という）方向へ旋回する
ときの旋回角速度を演算する。そして、ステップＳ8に
て目標方位角φn+1を演算する。この目標方位角φn+1
は、下記の数式（１）に示すように、前記旋回角速度ｆ
（θ）に制御サイクル時間Δｔを乗じ、それに前記ステ
ップＳ6 で求めた初期目標方位角φn を加算して求め
る。 φn+1＝φn＋ｆ（θ）・Δｔ・・・（１）

【００３２】このように目標方位角φn+1 を求めた後、
テールロータブレード傾斜角演算手段３３はステップＳ
9 において機体１が前記目標方位角を指向するために必
要な方位角制御量Δｕを演算する。このΔｕは下記の数
式（２）に示すように、目標方位角φn+1 から前記ステ
ップＳ2 で検出した現在の方位φを差し引いてそれを関
数Ｆに代入することによって求める。 Δｕ＝Ｆ（φn+1 −φ）・・・（２）

【００３３】そして、テールロータブレード傾斜角演算
手段３３は、前記方位角制御量Δｕを用いてテールロー
タブレードの目標傾斜角ｕをステップＳ10にて演算し、
その角度を信号生成部３０に出力する。このテールロー
タブレードの目標傾斜角ｕは、下記の数式（３）に示す
ように、先ず、ステップＳ1 で読込んだラダーサーボモ
ータ指令値Ｕ0 に定数Ｋを乗じてラダーサーボモータ７
の基本制御量を求め、この基本制御量に前記ステップＳ
9 で求めた方位角制御量Δｕを加算して求める。 ｕ＝Ｋ・Ｕ0 ＋Δｕ・・・（３） なお、ラダーサーボモータ指令値Ｕ0に定数Ｋを乗じる
代わりに、指令値Ｕ0を関数Ｇ（Ｕ0） に代入して基本
制御量を求めるようにしてもよい。

【００３４】信号生成部３０では、ステップＳ11におい
てテールロータブレードの実際の傾斜角が前記ステップ
Ｓ10で求めた目標傾斜角と一致するようにラダーサーボ
モータ７を駆動する。このようにラダーサーボモータ７
を制御した後、ステップＳ1に戻る。

【００３５】前記ステップＳ4 にて制御スイッチ２３が
ＯＮ状態を継続しており、自動制御モードの継続中であ
ると判定された場合には、ステップＳ12へ進んで変数ｎ
をｎ＋１とし、ステップＳ7 へ進む。ステップＳ7で
は、ステップＳ4に至る以前にステップＳ3 で求めたラ
ダースティック傾斜角θに相当する方向へ旋回するとき
の旋回角速度を演算する。

【００３６】その後、ラダースティックの傾斜角θに相
当する方位角が得られるようなテールロータブレード傾
斜角をステップＳ8 〜Ｓ10で演算し、ステップＳ11にて
ラダーサーボモータ７を駆動する。ステップＳ8 で数式
（１）に代入する初期目標方位角φn は、このときには
前回の制御で求めたφn+1 を用いる。すなわち、今回の
制御では、前回の制御で求めた目標方位角φn+1 に、ラ
ダースティック傾斜角θに相当する方位角を加算して目
標方位角を求めている。そして、ステップＳ9で数式
（２）に代入する目標方位角φn+1 は、今回の制御での
目標方位角を用いる。

【００３７】すなわち、本実施例のＣＰＵ２２は、自動
制御モードであると判定されたときには、制御開始時の
初期目標方位角にラダースティック傾斜角θ相当の方位
角を加算して目標方位角φn+1 を求め、この目標方位角
φn+1 が得られるようにテールロータブレードを傾斜さ
せることになる。繰り返して説明することになるが、制
御開始時の初期目標方位角としては、自動制御モードに
変更された直後であるときには制御スイッチ２３がＯＮ
状態になったときの機体１の現在の方位角φであり、自
動制御モードを継続中であるときには、前回の制御で得
られた目標方位角である。

【００３８】したがって、例えば飛行中に機体１が横風
を受けたりして機体１の現在方位角φが変わってしまっ
たとしても、初期目標方位角φn，φn+1，φn+2 ・・に
ラダースティック傾斜角θ相当の方位角を加算して目標
方位角を求めてこの目標方位角を機体１が指向するよう
に制御されるので、意図した方位へ機体１を飛行させる
ことができる。しかも、目標方位角はそのときどきでラ
ダースティック傾斜角θに応じて更新されるので、機体
１の飛行方向を速やかに変えることができる。

【００３９】一方、ステップＳ4 にて制御スイッチ２３
がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更された直後であった
り、制御スイッチ２３がＯＦＦ状態を継続していたりし
て手動制御モードであると判定されたときには、ステッ
プＳ13に進んで方位角制御量Δｕに０を代入し、ステッ
プＳ10に進む。すなわち、このときにはステップＳ10で
数式（３）に代入するΔｕが０であるから、得ようとす
るテールロータブレード傾斜角ｕはステップＳ1 で読込
んだラダーサーボモータ指令値Ｕ0 に比例した値にな
る。制御スイッチ２３がＯＦＦ状態のときはＣＰＵ２２
は作動せず、通常のマニュアル操作と同様になる。

【００４０】次に、図４に基づいて高度制御について説
明する。図４において前記図１ないし図３で説明したも
のと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し
詳細な説明は省略する。高度制御を行う場合には、コン
トローラ８の演算処理部２９に目標加速度演算手段３４
と、メインロータブレード傾斜角演算手段３５とを設け
る。前記目標加速度演算手段３４は、エンコンスティッ
ク傾斜角度の変化に基づいて上下方向の目標加速度ａ0
を求めるように構成される。前記メインロータブレード
傾斜角演算手段３５は、前記目標加速度ａ0 と、Ｚ軸方
向の加速度センサ１７によって検出された実際の加速度
ａとの差に基づいて加速度制御量Δｕを求め、この加速
度制御量Δｕに、エンコンスティック傾斜角度にある定
数を乗じたものを加算してメインロータブレードの目標
傾斜角ｕを求めるように構成される。

【００４１】また、信号生成部３０は、本実施例では前
記メインロータブレードの目標傾斜角ｕにメインロータ
ブレードの実際の傾斜角が一致するようにコレクティブ
サーボモータ６を駆動するように構成する。

【００４２】ここで、この高度制御を行うときの手法
を、前記ＣＰＵ２２の詳細説明と合わせて図６のフロー
チャートによって説明する。飛行中は、先ず図６中のス
テップＰ1 に示すようにＣＰＵ２２は変数ｎに０を代入
し、ステップＰ2 にて信号判別処理部２８が送信機１０
から送られたコレクティブサーボモータ６への指令値信
号（メインロータブレードの傾斜角指示値）からエンコ
ンスティック傾斜角θn を読込む。これと共に、制御ス
イッチＯＮ，ＯＦＦ信号から制御スイッチ２３がＯＮ，
ＯＦＦ何れの状態になっているかを読込む。

【００４３】その後、ステップＰ3 に示すように、信号
判別処理部２８がＺ軸方向の加速度センサ１７の出力か
ら現在のＺ軸方向に対する加速度ａを読込む。このよう
に現在加速度ａを読込んだ後、信号判別処理部２８はス
テップＰ4 にて制御スイッチ２３のＯＮ，ＯＦＦ状態に
よって自動制御モードであるか手動制御モードであるか
を判別する。

【００４４】ステップＰ4 にて制御スイッチ２３がＯＮ
状態であり自動制御モードであると判定されたときに
は、ステップＰ5 にて目標加速度演算手段３４がエンコ
ンスティックの傾斜角θnの変化に相当する加速度（目
標加速度ａ0）を演算する。この目標加速度ａ0 は、下
記の数式（４）に示すように、エンコンスティック傾斜
角の変化分（θn−θn-1）を関数ｆに代入して求める。 ａ0 ＝ｆ（θn−θn-1）・・・（４） なお、エンコンスティック傾斜角の変化分は、今回の制
御が最初であるときには、ステップＰ2 で求めたエンコ
ンスティック傾斜角θn をそのまま用いる。

【００４５】このように目標加速度ａ0 を求めた後、メ
インロータブレード傾斜角演算手段３５はステップＰ6
にて目標加速度ａ0 が得られるようにするための加速度
制御量Δｕを演算する。この加速度制御量Δｕは、下記
の数式（５）に示すように、前記目標加速度ａ0からス
テップＰ3で検出した現在加速度ａを差し引いたものを
関数Ｆに代入して求める。 Δｕ＝Ｆ（ａ0 −ａ）・・・（５）

【００４６】そして、メインロータブレード傾斜角演算
手段３５は、ステップＰ7 にて前記加速度制御量Δｕに
基づいて目標とするメインロータブレードの傾斜角ｕを
演算し、その傾斜角を信号生成部３０に出力する。前記
目標とするメインロータブレードの傾斜角ｕは、下記の
数式（６）に示すように、先ず、ステップＰ2 で求めた
エンコンスティック傾斜角θn に定数Ｋを乗じてコレク
ティブサーボモータ６の基本制御量を求め、この基本制
御量に前記加速度制御量Δｕを加算して求める。 ｕ＝Ｋ・θn ＋Δｕ・・・（６） なお、エンコンスティック傾斜角θnに定数Ｋを乗じる
代わりに、傾斜角θnを関数Ｇ（θn） に代入して基本
制御量を求めるようにしてもよい。

【００４７】信号生成部３０では、ステップＰ8 におい
てメインロータブレードの実際の傾斜角が前記ステップ
Ｐ7 で求めた目標とする傾斜角と一致するようにコレク
ティブサーボモータ６を駆動する。その後は、ステップ
Ｐ9 で変数ｎをｎ＋１とし、ステップＰ2 に戻る。

【００４８】そして、ステップＰ2 に戻った後の制御サ
イクルにおいてステップＰ4 にて自動制御モードである
と判定された場合、目標加速度ａ0 を求めるときには今
回の制御サイクルのステップＰ2 で読込んだエンコンス
ティック傾斜角から前回の制御サイクルで読込んだエン
コンスティック傾斜角を差し引いて行う。また、加速度
制御量Δｕやメインロータブレード傾斜角ｕを求めると
きにも、今回の制御サイクルにて読込んだ加速度ａやエ
ンコンスティック傾斜角を用いる。

【００４９】すなわち、本実施例のＣＰＵ２２は、自動
制御モードであると判定されたときには、エンコンステ
ィック傾斜角の変化から求めた目標加速度ａ0 と、Ｚ軸
方向の加速度センサ１７によって検出された現在加速度
ａとの差に基づいて加速度制御量Δｕを求め、この加速
度制御量Δｕにエンコンスティック傾斜角θを加算した
メインロータブレード傾斜角ｕが得られるようにメイン
ロータブレードを傾斜させることになる。

【００５０】したがって、飛行中に機体１が風等の外乱
を受けて機体１の高度が変わろうとしても、エンコンス
ティック傾斜角θの変化から求めた目標加速度ａ0 と実
際の加速度ａとの差に応じてメインロータブレードの傾
斜角ｕが決められるので、意図した高度を容易に維持さ
せることができる。しかも、目標加速度ａ0 はそのとき
どきでエンコンスティック傾斜角θに応じて更新される
ので、機体１の高度を速やかに変えることができる。

【００５１】前記ステップＰ4 において制御スイッチ２
３がＯＦＦ状態で手動制御モードであると判定された場
合には、ステップＰ10に進んで加速度制御量Δｕに０を
代入し、その後、ステップＰ7 に進む。このとき、ステ
ップＰ7 では、前記数式（６）においてΔｕ＝０になる
ので、得ようとするメインロータブレード傾斜角ｕはス
テップＰ2 で読込んだエンコンスティック傾斜角θn に
比例した値になる。言い換えれば、制御スイッチ２３が
ＯＦＦ状態にあるときにはＣＰＵ２２は作動せず、通常
のマニュアル操作と同様になる。

【００５２】実施例２ 次に、第３の発明に係る姿勢制御装置によって機体の姿
勢制御を行うときの一実施例を図７ないし図１１によっ
て詳細に説明する。図７は第３の発明に係る無人ヘリコ
プタの姿勢制御装置を搭載した無人ヘリコプタの概略構
成図、図８はメインロータの迎え角および機体の傾斜角
（ピッチ角、ロール角）を変える機構を説明するための
斜視図、図９は第３の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢
制御装置の全体構成を示すブロック図、図１０は機体の
姿勢制御を行うための構成を示すブロック図、図１１は
姿勢制御動作を説明するためのフローチャートである。
これらの図において前記図１ないし図６で説明したもの
と同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳
細な説明は省略する。

【００５３】図７に示す機体１に設けられた符号１ａで
示すものは、機体１に装着される各種センサ、サーボモ
ータおよびコントローラなどに給電するバッテリー、メ
インロータ２の基部に設けられた符号２Ａで示すもの
は、メインロータ２のロータブレード２ａの迎え角（ロ
ータブレード２ａ自体の傾斜角度）およびメインロータ
２の機体１に対する傾斜角（ピッチ角、ロール角）を制
御するためのスワッシュプレートである。このスワッシ
ュプレート２Ａは、前記ロータブレード２ａとメインロ
ータ２のスタビライザー２ｂとに、これらの位置に対応
して配設されたリンクを介して連結され、メインロータ
２とともに回転する構造になっている。

【００５４】また、このスワッシュプレート２Ａは、図
８に示す機体１側の傾斜板２Ｂにこれに対して回転自在
となるように支承されており、この傾斜板２Ｂとともに
上下移動するとともに、傾斜板２Ｂと一体的に傾斜する
ように構成されている。傾斜板２Ｂは、本実施例では上
下可動軸をそれぞれ有する３個のサーボモータ６ａ〜６
ｃによって支持されている。これらの３個のサーボモー
タ６ａ〜６ｃによって本発明に係るスワッシュプレート
駆動用サーボモータ６が構成されている。なお、このス
ワッシュプレート駆動用サーボモータ６は、名称は異な
るものの前記実施例１で用いたコレクティブサーボモー
タと同等の部材であるので、前記実施例１と同じ符号を
付して説明する。

【００５５】機体１を上昇させるためには、スワッシュ
プレート２Ａを傾斜板２Ｂによって上側へ移動させる。
すなわち、図８（ａ）に示したように傾斜板２Ｂを上昇
させると、リンクを介してロータブレード２ａの回転方
向前端が後端より高位置に移動し、迎え角が増大する。
これによってメインロータ２の揚力が増大して機体１が
上昇する。

【００５６】機体１を鉛直方向に対して傾斜させその方
向へ進めるためには、スワッシュプレート２Ａをその方
向へ傾斜させる。例えば、メインロータ２を右に傾斜さ
せる場合には、図８（ｂ）に示すスワッシュプレート２
Ａをその機体右側となる部位が下がるように左右のサー
ボモータ６ｂ，６ｃを駆動して傾斜させることによっ
て、メインロータ２のロータ面が右側に傾斜して機体１
が同方向に傾斜する。以下にこの原理を説明する。

【００５７】図８（ｃ）に示すように回転している物体
に、回転面を傾けようとする力ＡをＰ点で加えると、９
０度遅れた位置Ｐ′点で回転面は最大に傾こうとする。
この効果をジャイロ効果というのは周知のとおりであ
る。

【００５８】すなわち、図８（ｂ）に示したようにスワ
ッシュプレート２Ａを右に傾けると、前方に位置するス
タビライザー２ｂは迎え角が小さくなり、後方に位置す
るスタビライザー２ｂは迎え角が大きくなる。このと
き、ロータブレード２ａの迎え角は変わらない。

【００５９】前記状態から９０度回転して図８（ｄ）に
示すようになると、ジャイロ効果により、前記図８
（ｂ）のときに迎え角が小さくなった前側のスタビライ
ザー２ｂは下側に下がり、迎え角が大きくなった後側の
スタビライザー２ｂは上側に上がる。これとともに、ス
ワッシュプレート２Ａが傾斜していることに対応して後
側のロータブレード２ａの迎え角が増大し、前側のロー
タブレード２ａの迎え角が減少する。そして、さらに９
０度回って図８（ｅ）に示すように、ジャイロ効果によ
りメインロータ２のロータ面が右に傾斜することにな
る。

【００６０】第３の発明に係る姿勢制御装置は、前記サ
ーボモータ６ａ〜６ｃを制御することによって、機体１
の傾斜角を送信機のスティック操作に基づく目標傾斜角
に一致させる。この姿勢制御を行うに当たっては、図９
および図１０に示すように、送信機１０のエレベータ用
スティック（機体１の前後方向の傾斜角を変更するとき
に操作するスティック）とエルロン用スティック（機体
１の左右方向の傾斜角を変更するときに操作するスティ
ック）の傾斜角度を送信機１０に内蔵されたセンサ４
１，４２で検出する構成にする。これと共に、送信機１
０に、スワッシュプレート２Ａの傾斜角が前記センサ４
１，４２の出力に応じた角度となるようにスワッシュプ
レート駆動用サーボモータ６を作動させるための指令値
ＵPn，ＵRnを演算するＣＰＵ４３を設ける。なお、前記
指令値ＵPnはメインロータ２の機体前後方向に対する傾
斜角に相当し、指令値ＵRnはメインロータ２の機体左右
方向に対する傾斜角に相当する。

【００６１】また、このＣＰＵ４３は、上述したように
スワッシュプレート駆動用サーボモータ６に対する指令
値を演算する以外に、エンジンコントローラサーボモー
タ５やラダーサーボモータ７に対する指令値をこれらの
サーボモータを作動させるときに操作するスティックの
傾斜角に応じて演算するように構成されている。なお、
ＣＰＵ４３と制御スイッチ２３、各センサ４１，４２と
の間に介装された符号２７で示すものはＡ／Ｄ変換器で
ある。

【００６２】すなわち、送信機１０は前記ＣＰＵ４３が
求めた各サーボモータへの指令値と、制御スイッチ２３
のＯＮ，ＯＦＦ状態が判別可能な信号を送信することに
なる。なお、送信機１０を、ＣＰＵ４３によって各サー
ボモータへの指令値を演算してこの指令値を送信するよ
うに構成すると、機体１に指令値演算用ＣＰＵを搭載す
る場合に較べて機体重量を軽くすることができると共
に、機体１の機種が変わったときにも送信機１０は変え
る必要がなく汎用性が高まる。

【００６３】一方、機体１のコントローラ８のＣＰＵ２
２は、制御スイッチＯＮ，ＯＦＦ信号から制御スイッチ
２３のＯＮ，ＯＦＦ状態を判別する信号判別処理部２８
と、前記指令値や前記姿勢角演算装置２１、Ｘ，Ｙ軸方
向の加速度センサ１１，１３からの出力に基づいて演算
を行う演算処理部４４と、この演算処理部４４が求めた
スワッシュプレート２Ａの目標傾斜角に実際のスワッシ
ュプレート２Ａの傾斜角が一致するようにスワッシュプ
レート駆動用サーボモータ６を駆動するサーボモータ駆
動手段としての信号生成部４５とから構成する。すなわ
ち、このコントローラ８のＣＰＵ２２の一部が第３の発
明に係る姿勢制御装置を構成することになる。

【００６４】また、前記演算処理部４４は、姿勢角演算
装置２１の出力から機体１の現在の傾斜角たるピッチ角
θP（機体座標のＹ軸の地球に対する傾斜角）、ロール
角θR（機体座標のＸ軸の地球に対する傾斜角）を求め
る現在方位角演算手段４６と、スワッシュプレート駆動
用サーボモータ６の指令値（ＵPn，ＵRn）に基づいて目
標機体傾斜角（θP0，θR0）を求める目標機体傾斜角演
算手段４７と、前記機体傾斜角（θP0，θR0）と現在の
機体１の傾斜角（θP，θR）との差に基づいて機体傾斜
角制御量（ΔuP，ΔuR）を演算し、この機体傾斜角制御
量（ΔuP，ΔuR）を、スワッシュプレート駆動用サーボ
モータ６への指令値（ＵPn，ＵRn）に定数ＫP，ＫRをそ
れぞれ乗じて求めたスワッシュプレート駆動用サーボモ
ータ６の基本制御量に加算してスワッシュプレート２Ａ
の目標傾斜角（ＵP，ＵR）を求めるスワッシュプレート
傾斜角演算手段４８とによって構成する。

【００６５】次に、この姿勢制御を行うときの手法を、
前記ＣＰＵ２２の詳細説明と合わせて図１１のフローチ
ャートによって説明する。飛行中は先ず図１１中のステ
ップＳ0 に示すように、ＣＰＵ２２は変数ｎに０を代入
し、ステップＳ1 にて信号判別処理部２８が送信機１０
から送られた指令値信号からスワッシュプレート駆動用
サーボモータ６への指令値ＵPn，ＵRnを読込む。これと
共に、制御スイッチＯＮ，ＯＦＦ信号から制御スイッチ
２３がＯＮ，ＯＦＦ何れの状態になっているかを読込
む。その後、ステップＳ2 に示すように、現在機体傾斜
角演算手段４６が姿勢角演算装置２１の出力から機体１
の現在の傾斜角θP，θRを求める。

【００６６】その後、信号判別処理部２８がステップＳ
3 にて制御スイッチ２３のＯＮ，ＯＦＦ状態によって自
動制御モードであるか手動制御モードであるかを判別す
る。自動制御モードである場合には、ステップＳ4 に進
み、前記ステップＳ1 で読み込んだスワッシュプレート
駆動用サーボモータ指令値ＵPn，ＵRnを関数fP（ＵP
n），fR（ＵRn）に代入して目標機体傾斜角θP0，θR0
を演算する。

【００６７】このように目標機体傾斜角θP0，θR0を求
めた後、スワッシュプレート傾斜角演算手段４８はステ
ップＳ5 において機体１が前記目標機体傾斜角となるよ
うに傾斜するために必要な機体傾斜角制御量ΔｕP，Δ
ｕRを演算する。このΔｕP，ΔuRは下記の数式（７），
（８）に示すように、目標機体傾斜角θP0，θR0から前
記ステップＳ2 で検出した現在の機体１の傾斜角θP，
θRをそれぞれ差し引いてそれらを関数ＦP，ＦRにそれ
ぞれ代入することによって求める。 ΔｕP＝ＦP（θP0−θP）・・・（７） ΔｕR＝ＦR（θR0−θR）・・・（８）

【００６８】そして、スワッシュプレート傾斜角演算手
段４８は、前記機体傾斜角制御量ΔｕP，ΔｕRを用いて
スワッシュプレート２Ａの目標傾斜角ｕP，ｕRをステッ
プＳ6 にて演算し、その角度を信号生成部４５に出力す
る。このスワッシュプレート２Ａの目標傾斜角ｕP，ｕR
は、下記の数式（９），（１０）に示すように、先ず、
ステップＳ1 で読込んだスワッシュプレート駆動用サー
ボモータ指令値ＵPn，ＵRnに定数ＫP，ＫRをそれぞれ乗
じてスワッシュプレート駆動用サーボモータ６の基本制
御量を求め、この基本制御量に前記ステップＳ5 で求め
た機体傾斜角制御量ΔｕP ，ΔｕR をそれぞれ加算して
求める。 ｕP＝ＫP・ＵPn＋ΔｕP・・・（９） ｕR＝ＫR・ＵRn＋ΔｕR・・・（１０） なお、スワッシュプレート駆動用サーボモータ指令値Ｕ
Pn，ＵRnに定数ＫP，ＫRをそれぞれ乗じる代わりに、指
令値ＵPn，ＵRnを関数ＧP（ＵPn），ＧR（ＵRn）に代入
して基本制御量を求めるようにしてもよい。

【００６９】信号生成部４５では、ステップＳ7におい
てスワッシュプレート２Ａの実際の傾斜角が前記ステッ
プＳ6 で求めた目標傾斜角と一致するようにスワッシュ
プレート駆動用サーボモータ６を駆動する。このように
スワッシュプレート駆動用サーボモータ６を制御した
後、ステップＳ8 で変数ｎをｎ＋１とし、その後、ステ
ップＳ1 に戻る。

【００７０】したがって、例えば飛行中に機体１が横風
を受けたりして機体１の現在の傾斜角θP，θRが変わっ
てしまったとしても、スワッシュプレート２Ａが送信機
１０のエレベータ用スティックとエルロン用スティック
の各操作量に応じた角度となるようにスワッシュプレー
ト駆動用サーボモータ６を作動させるための指令値ＵP
n，ＵRnを演算し、それらの指令値ＵPn，ＵRnに基づい
て目標機体傾斜角θP0，θR0を求め、これらの傾斜角θ
P0，θR0となるように機体１が傾斜されるので、機体１
の傾斜角を意図した傾斜角へ変更することができる。し
かも、目標機体傾斜角はそのときどきで前記両スティッ
クの操作量に応じて更新されるので、機体１の傾斜角度
を速やかに変えることができる。

【００７１】一方、ステップＳ3 にて制御スイッチ２３
がＯＦＦ状態で手動制御モードであると判定されたとき
には、ステップＳ9 に進んで機体傾斜角制御量ΔｕP，
ΔｕRにそれぞれ０を代入し、ステップＳ6 に進む。す
なわち、このときにはステップＳ6 で数式（９），（１
０）に代入するΔｕP，ΔｕRがそれぞれ０であるから、
得ようとするスワッシュプレート２Ａの目標傾斜角ｕ
P，ｕRはステップＳ1 で読込んだスワッシュプレート駆
動用サーボモータ指令値ＵPn，ＵRnに比例した値にな
る。制御スイッチ２３がＯＦＦ状態のときはＣＰＵ２２
は作動せず、通常のマニュアル操作と同様になる。

【００７２】ここで、上述した実施例中の関数、f
（θ），Ｆ（φn+1−φ），Ｇ（Ｕ0），f（θn−θn-
1），Ｆ（ａ0−ａ），Ｇ（θn），fP（ＵPn），ｆR（Ｕ
Rn），ＦP（θP0−θP），ＦR（θR0−θR），ＧP（ＵP
n），ＧR（ＵRn）と、定数Ｋ，ＫP，ＫRを、それぞれ上
級者用、中級者用、初級者用の３種類設定し、送信機１
０の制御スイッチ２３がＯＮ状態で自動制御モードのと
き、さらに送信機１０のファンクションスイッチ（図示
せず）を操作することにより、前記の３種類の関数およ
び定数のうち何れか一種類を任意に選択して、それらの
関数および定数に基づいて演算し制御するようにしてい
る。このようにすることによって、操縦者は自分の技量
に応じた自動制御を任意に選択することができる。な
お、上級者用を選択すると、本発明に係る制御の寄与率
が低下して手動モードに近い制御が行われる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る無
人ヘリコプタの姿勢制御装置は、送信機のラダー用操作
子およびエンコン用操作子の操作量を検出するラダー用
センサおよびエンコン用センサと、これらのセンサによ
って検出された前記両操作子の操作量からテールロータ
ブレード傾斜角制御用サーボモータの指令値を求めるラ
ダー制御量演算手段と、基準方位に対する機体の現在の
方位角を求める現在方位角演算手段と、前記ラダー用操
作子の操作量、前記サーボモータの基本制御量、機体の
方位とに応じて前記サーボモータを駆動するラダー自動
制御装置とを備え、このラダー自動制御装置を、ラダー
用操作子の操作量に相当する方位角を制御開始時での初
期目標方位角に加算して目標方位角を求める目標方位角
演算手段と、前記目標方位角と現在の機体の方位角との
差に基づいて方位角制御量を演算し、この方位角制御量
を前記サーボモータの指令値に基づいて演算した基本制
御量に加算してテールロータブレードの目標傾斜角を求
めるテールロータブレード傾斜角演算手段と、前記テー
ルロータブレードの目標傾斜角にテールロータブレード
の実際の傾斜角が一致するように前記サーボモータを駆
動するサーボモータ駆動手段とから構成したため、風等
の外乱の影響を修正しながら目標方位角方向へ飛行する
ことができ、送信機のラダー用操作子を操作する度毎に
目標方位が変わるようになる。

【００７４】第２の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制
御装置は、送信機のエンコン用操作子の操作量を検出す
るエンコン用センサと、機体の上下方向への加速度を検
出する加速度センサと、これらのセンサの出力に応じて
メインロータブレード傾斜角制御用サーボモータを駆動
するエンコン自動制御装置とを備え、このエンコン自動
制御装置を、前記エンコン用操作子の操作量の変化に基
づいて上下方向の目標加速度を求める目標加速度演算手
段と、前記目標加速度と前記加速度センサによって検出
された実際の加速度との差に基づいて加速度制御量を求
め、この加速度制御量に前記エンコン用操作子の操作量
に基づいて演算した基本制御量を加算してメインロータ
ブレードの目標傾斜角を求めるメインロータブレード傾
斜角演算手段と、前記メインロータブレードの目標傾斜
角にメインロータブレードの実際の傾斜角が一致するよ
うに前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動手段
とから構成したため、風等の外乱の影響を修正しながら
目標高度を維持でき、送信機のエンコン用操作子を操作
する度毎に目標加速度が変わるようになる。

【００７５】第３の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制
御装置は、送信機のエレベータ用操作子およびエルロン
用操作子の操作量を検出するエレベータ用センサおよび
エルロン用センサと、これらのセンサによって検出され
た前記両操作子の操作量からスワッシュプレート駆動用
サーボモータの指令値を求めるスワッシュプレート制御
量演算手段と、機体の現在の傾斜角を求める現在機体傾
斜角演算手段と、前記サーボモータの指令値、機体の傾
斜角とに応じて前記サーボモータを駆動する機体傾斜角
自動制御装置とを備え、この機体傾斜角自動制御装置
を、前記サーボモータの指令値に基づいて目標機体傾斜
角を求める目標機体傾斜角演算手段と、前記目標機体傾
斜角と現在の機体の傾斜角との差に基づいて機体傾斜角
制御量を演算し、この機体傾斜角制御量を前記サーボモ
ータの指令値に基づいて演算した基本制御量に加算して
スワッシュプレートの目標傾斜角を求めるスワッシュプ
レート傾斜角演算手段と、前記スワッシュプレートの目
標傾斜角にスワッシュプレートの実際の傾斜角が一致す
るように前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動
手段とから構成したため、風等の外乱の影響を修正しな
がら機体の傾斜角度を目標角度に変更することができ、
送信機のエレベータ用操作子、エルロン用操作子を操作
する度毎に目標機体傾斜角度が変わるようになる。

【００７６】したがって、風等の外乱の影響を受けない
ように自動制御を行いつつ、方向転換したり高度を変え
たりすることが容易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制御装置
を搭載した無人ヘリコプタの概略構成図である。

【図２】 本発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制御装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図３】 方位制御を行うための構成を示すブロック図
である。

【図４】 高度制御を行うための構成を示すブロック図
である。

【図５】 方位制御を行うときの動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】 高度制御を行うときの動作を説明するための
フローチャートである。

【図７】 第３の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制御
装置を搭載した無人ヘリコプタの概略構成図である。

【図８】 メインロータの迎え角および機体の傾斜角
（ピッチ角、ロール角）を変える機構を説明するための
斜視図である。

【図９】 第３の発明に係る無人ヘリコプタの姿勢制御
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１０】 機体の姿勢制御を行うための構成を示すブ
ロック図である。

【図１１】 姿勢制御動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…機体、２…メインロータ、３…テールロータ、６…
コレクティブサーボモータ、７…ラダーサーボモータ、
８…コントローラ、９…受信機、１０…送信機、１５…
方位センサ、１７…Ｚ軸方向の加速度センサ、２１…姿
勢角演算装置、２２…ＣＰＵ、２３…制御スイッチ、２
４…ラダースティック傾斜角検出センサ、２５…エンコ
ンスティック傾斜角検出センサ、２６，４３…ＣＰＵ、
２８…信号判別処理部、２９…演算処理部、３０，４５
…信号生成部、３１…現在方位角演算手段、３２…目標
方位角演算手段、３３…テールロータブレード傾斜角演
算手段、３４…目標加速度演算手段、３５…メインロー
タブレード傾斜角演算手段。４１…エレベータスティッ
ク傾斜角検出センサ、４２…エルロンスティック傾斜角
検出センサ、４４…演算処理部、４６…現在機体傾斜角
演算手段、４７…目標機体傾斜角演算手段、４８…スワ
ッシュプレート傾斜角演算手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機のラダー用操作子およびエンコン
   用操作子の操作量を検出するラダー用センサおよびエン
   コン用センサと、これらのセンサによって検出された前
   記両操作子の操作量からテールロータブレード傾斜角制
   御用サーボモータの指令値を求めるラダー制御量演算手
   段と、基準方位に対する機体の現在の方位角を求める現
   在方位角演算手段と、前記ラダー用操作子の操作量、前
   記サーボモータの基本制御量、機体の方位とに応じて前
   記サーボモータを駆動するラダー自動制御装置とを備
   え、このラダー自動制御装置を、ラダー用操作子の操作
   量に相当する方位角を制御開始時での初期目標方位角に
   加算して目標方位角を求める目標方位角演算手段と、前
   記目標方位角と現在の機体の方位角との差に基づいて方
   位角制御量を演算し、この方位角制御量を前記サーボモ
   ータの指令値に基づいて演算した基本制御量に加算して
   テールロータブレードの目標傾斜角を求めるテールロー
   タブレード傾斜角演算手段と、前記テールロータブレー
   ドの目標傾斜角にテールロータブレードの実際の傾斜角
   が一致するように前記サーボモータを駆動するサーボモ
   ータ駆動手段とから構成したことを特徴とする無人ヘリ
   コプタの姿勢制御装置。
2. 【請求項２】 送信機のエンコン用操作子の操作量を検
   出するエンコン用センサと、機体の上下方向への加速度
   を検出する加速度センサと、これらのセンサの出力に応
   じてメインロータブレード傾斜角制御用サーボモータを
   駆動するエンコン自動制御装置とを備え、このエンコン
   自動制御装置を、前記エンコン用操作子の操作量の変化
   に基づいて上下方向の目標加速度を求める目標加速度演
   算手段と、前記目標加速度と前記加速度センサによって
   検出された実際の加速度との差に基づいて加速度制御量
   を求め、この加速度制御量に前記エンコン用操作子の操
   作量に基づいて演算した基本制御量を加算してメインロ
   ータブレードの目標傾斜角を求めるメインロータブレー
   ド傾斜角演算手段と、前記メインロータブレードの目標
   傾斜角にメインロータブレードの実際の傾斜角が一致す
   るように前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆動
   手段とから構成したことを特徴とする無人ヘリコプタの
   姿勢制御装置。
3. 【請求項３】 送信機のエレベータ用操作子およびエル
   ロン用操作子の操作量を検出するエレベータ用センサお
   よびエルロン用センサと、これらのセンサによって検出
   された前記両操作子の操作量からスワッシュプレート駆
   動用サーボモータの指令値を求めるスワッシュプレート
   制御量演算手段と、機体の現在の傾斜角を求める現在機
   体傾斜角演算手段と、前記サーボモータの指令値、機体
   の傾斜角とに応じて前記サーボモータを駆動する機体傾
   斜角自動制御装置とを備え、この機体傾斜角自動制御装
   置を、前記サーボモータの指令値に基づいて目標機体傾
   斜角を求める目標機体傾斜角演算手段と、前記目標機体
   傾斜角と現在の機体の傾斜角との差に基づいて機体傾斜
   角制御量を演算し、この機体傾斜角制御量を前記サーボ
   モータの指令値に基づいて演算した基本制御量に加算し
   てスワッシュプレートの目標傾斜角を求めるスワッシュ
   プレート傾斜角演算手段と、前記スワッシュプレートの
   目標傾斜角にスワッシュプレートの実際の傾斜角が一致
   するように前記サーボモータを駆動するサーボモータ駆
   動手段とから構成したことを特徴とする無人ヘリコプタ
   の姿勢制御装置。