JPH07507255A - ヘリコプタ旋回釣合及び飛行方向保持モード制御 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ヘリコプタ旋回釣合及び飛行方向保持モード制御技術分野 本発明は、ヘリコプタ飛行制御システムで旋回釣合モードと飛行方向保持モード とを制御するモード制御に関し、特に熟練パイロットの飛行条件に対する自然な 反応に近い切り換えパターンに基づいてヘリコプタ飛行制御システムモード間の 切り換えを行うモード制御における改良点に関する。

背景技術 ヘリコプタを操縦する際、一般に様々な飛行制御要素すなわち周期的ピッチ制御 桿や同時ピッチ制御桿、片揺れペダル、力感知アクチュエータ等を操作して主ロ ータブレードのサイクリックピッチとコレクティブピッチ、尾部ロータブレード のコレクティブピッチを変化させる。また、自動航空制御システム（ＡＦＣＳ） を通して主ロータ及び尾部ロータのピッチを変えることもできる。ＡＦＣＳの機 能の１つにヘリコプタの飛行方向と姿勢を維持する飛行方向保持モードがある。

通常、操縦者による制御で所望の飛行方向および／または姿勢までもっていった 後、自動操縦に入る。例えばジャイロなどの人力センサからの信号を自動操縦に 入った時点の姿勢および飛行方向を示す基準信号として使用し、それ以後は基準 信号とジャイロからの出力との偏差を示す誤差信号に基づいて飛行方向と姿勢を 維持する。

ＡＦＣＳには、飛行方向保持モードとの協働して作動する旋回釣合モードもある 。ヘリコプタを普通に旋回させるには、同時制御桿（または力感知アクチュエー タ）を使用して横揺れ入力を与え、機体を所望の旋回方向へ横揺れさせて、十分 な片揺れを誘起して旋回釣合いを取る。ヘリコプタの釣合旋回は傾斜旋回と定義 される。この状態ではヘリコプタの機体は曲線飛行経路に対して接線となる位置 にあり、横滑りのベクトルがないなど正味加速度はヘリコプタの床面に対して垂 直になる。最新のフライバイワイヤー制御システム（米国特許第４．００３．５ ３２号、第４．０６７．５１７号、第４．２０６，８９１号及び第４，４８４． ２８３号参照、すべて本発明の譲渡人に譲渡。）では、周期的ピッチ制御桿から 入力される横揺れ入力量に釣り合う片揺れ入力を自動的に生成する。ＡＦＣＳは 片揺れレートジャイロの感知した速度に基づいて調節用片揺れ入力指令を出す。

また、ヘリコプタの横加速度をゼロにする必要があるため、釣合用片揺れ信号を 用いて主ロータ指令信号や尾部ロータ指令信号を変更する。

自動操縦に入ると、ＡＦＣＳは一般に傾斜角度や横揺れ速度、対気速度、操縦桿 を使用して指示された横揺れ速度等の複数のパラメータを用いて飛行方向保持か 旋回釣合いのどちらかを行う。選択されたパラメータは予め定められた基準と比 較され、飛行保持か旋回釣合いかを選択する。例えば、自動操縦状態でＡＦＣＳ が飛行方向保持モードで動作している時に、横揺れ姿勢が３″より大きくなって 横揺れ操縦桿（周期的ピッチ制御桿）でゼロ以外の横揺れ速度を指示すると釣合 旋回が始まる。また横揺れ姿勢が３°より小さく、横揺れ速度が毎秒４＠を下回 っている場合、ＡＦＣ８は旋回釣合モードから飛行方向保持モードに戻る。

このような予め定められた基準は様々な飛行条件に常に対応できるとは限らない ため、現在の飛行方向保持／旋回釣合モードの制御方法にはいくつかの欠点があ る。例えば、ＡＦＣ３が飛行方向保持モードで動作している時に強い横風の中で パイロットが傾斜角度をトリミングしてグラウンドトラックを維持しようとした 場合、傾斜角度が３＠を越えていればＡＦＣ３は旋回釣合モードへ切り換わる。

同様に、重心（ＣＧ）が狂っているためパイロットとしては横揺れを３″以上ト リミングできればいいだけであっても、その都度必ず旋回釣合モードに切り換わ ってしまう。さらに、ヘリコプタの横揺れが３″を越えていないとしても、パイ ロットが大きな横揺れ速度を指令しているのであれば旋回釣合を開始したい可能 性もある。

発明の開示 本発明の目的は、熟練パイロットの飛行条件に対する自然な反応に近い切り換え パターンに基づいてヘリコプタ飛行制御システムモード間の切り換えを行うモー ド制御を提供することにある。

本発明の他の目的は、熟練パイロットの判断と操縦をモード制御に関連させたフ ァジィ論理を適用することにより、熟練パイロットの意思でなされる判断に近い 形で飛行制御システムのモードを選択できる飛行制御システムを提供することに ある。

本発明によれば、ヘリコプタ作動パラメータを検出し、検出された各パラメータ の値をクリスプ値からファジィ入力に変換する。即ち、検出値は離散点でメンバ ーシップ関数の重みを割り当てるか、正規化されたスケールの上にセグメントを 割り当てることによりファジィ化される。推論の複合規則を各々のファジィ入力 及び複合モード選択規則ベースに適用することにより、新モードのファジィ出力 が得られる。新モードのファジィ出力は、正規化されたスケール上の閾値を越え た各点におけるメンバーシップ関数の重みの重み付は総和をめることによってク リスプ出力に変換される。そして新モードのクリスプ出力を、飛行方向保持モー ドのメンバーシップ関数値域と旋回釣合モードのメンバーシップ関数値域とから なる新モードのメンバーシップ関数値域の集合と比較することにより新モードが 決定される。

また本発明によれば、複合モード選択規則ベースは、各々が様々な操作パラメー タのメンバーシップ関数値域に基づいた好適なモード選択の決定を表す複数のモ ード選択規則の合成またはクロス乗積として得られる。

本発明によれば、実際の飛行条件に対するパイロットの自然な反応に更に正確に 近づくよう飛行制御システムモードを改良することができる。熟練パイロットの 経験と制御エンジニアリングの知識を用いてヘリコプタの操作パラメータに基づ いたモード選択の決定を行うことを特徴とするモード選択規則を利用してモード を制御する。

複合モード選択規則ベースは、考えられる操作パラメータの組み合わせの各々に 対する全てのモード選択規則についての知識を駆使して得られたものである。

複合モード選択規則ベースはルックアップテーブルとして与えられ、操作パラメ ータのすべての可能な組み合わせの複合モード選択出力信号を定義する。オンラ イン処理の使用を最小限に抑えて実行時間を短縮するのであれば、ルックアップ テーブルをオフライン処理で実行することもできる。さらに、この複合モード選 択規則ベースを与えることにより、処理時間と規則の数とを無関係にすることが できる。

上述した目的および他の目的、本発明の特徴および利点は添付の図面に示される ように実施例により更に明確にされる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるモード制御を備えた飛行制御システムのブロック図であ る。

第２図は、第１図の飛行制御システムの実施例を実行するマイクロプロセッサシ ステムの概略ブロック図である。

第３図は、第１図の飛行制御システムのモード制御器の概略ブロック図である。

第４ａ図乃至第４ｅ図は、ヘリコプタの指令速度、航続時間、横揺れ姿勢、対気 速度、現時点モード及び新モード各々のメンバーシップ関数値域のファジィ集合 を示す表である。

第５ａ図乃至第５ｅ図は、指令速度、航続時間、横揺れ姿勢、対気速度、現時点 及び新モードのファジィ集合のそれぞれについて正規化されたスケール上の各点 におけるメンバーシップ関数の重みを示した表である。

発明を実施するための最良の形態 本発明による飛行制御システムのモード制御は、特にヘリコプタの飛行制御シス テムの飛行方向保持モードと旋回釣合モードとの間の切り換えを熟練パイロット の飛行条件に対する自然な反応に近い切り換えパターンに基づいて行なう場合に 好適である。

第１図を参照すると、本発明によるシステム２１は、主航空制御システム（ＰＦ ＣＳ）２２と、自動航空制御システム（ＡＦＣ３）２４と、モード制御器２５と を有する。ＰＦＣＳは、信号線２７によって同時変位ピッチ制御器２６から変位 指令出力信号を受信する。

またＡＦＣ５も信号線２７によって同時ピッチ制御器離散出力を受信する。ＰＣ ＦＳおよびＡＣＦＳは各々、信号線３０によって４軸サイドアーム制御装置２９ の力出力指令信号を受信する。また、ＡＦＣ３およびＰＦＣＳは、検知されたパ ラメータ信号を信号線３２によってセンサ３１から受信する。信号線２７および 信号線３０を介して送られるパイロット指令信号と、信号線３２を介して送られ る検知パラメータ信号の各々については、まとめてＰＦＣＳ内の中継線３３とＡ ＦＣＳ内の中継線３４で示しである。

ＰＦＣＳおよびＡＦＣ３の各々は、ヘリコプタの片揺れ、ピッチ、横揺れおよび 揚力姿勢軸を制御する制御モジュールを備えている。

これらのモジュールはＰＦＣＳについてはブロック３５から３８、ＡＦＣ５につ いてはブロック３９から４２として示されている。ＰＦＣＳモジュールはロータ 指令信号を出力し、ＡＦＣ３はＰＦＣＳのロータ指令信号の釣合および／または トリミングを行う。ＰＦＣＳモジュールとＡＦＣＳモジュールとはバス４３によ り相互接続されている。

ＰＦＣ３及びＡＦＣ３は、各制御軸でのアルゴリズムに従ったモデルを使用し、 出力線４４を介してロータ指令信号をロータミキシング機能４５に出力する。ロ ータミキシング機能はメカニカルサーボ４６およびリンク機構４７の変位を指令 し、主ロータ５０の翼端通過面を制御する。さらに、ロータミキシング機能４５ はリンク機構４９を介して尾部ロータ５１の推進力を制御する尾部ロータサーボ ４８を制御する。信号線３２を介してセンサ３１から供給される検知パラメータ 信号によって、ＰＦＣ３及びＡＦＣ８は航空機の角速度と主ロータおよび尾部ロ ータへの姿勢応答とを知ることができる。また、センサは速度や高度、加速度等 に関する情報も提供する。

これらの情報は飛行制御システムで使用される場合とされない場合とがある。

飛行方向保持モートで動作している間、ＡＦＣ３は所望の片揺れ飛行方向と縦揺 れ及び横揺れ姿勢の基準値を出力する。これらの基準指令と実際の航空機の飛行 方向／姿勢との間の偏差は、飛行方向／姿勢のフィードバック誤差信号になる。

ＡＦＣ３では、フィードバック誤差を継続的にゼロに減らして所望のヘリコプタ 基準姿勢を維持しようとする。

旋回釣合モードで動作している間は、ＡＦＣ８がパイロット入力指令を通じて得 られる横揺れ入力の量に釣り合う片揺れ入力を自動的に供給する。調節用片揺れ 入力の大きさは片揺れレートジャイロの検知した速度に基づいている。ヘリコプ タの横加速度をゼロにする必要があるため、釣合用片揺れ信号を用いて主ロータ 指令信号や尾部ロータ指令信号を変更する。

第２図は、マイクロプロセッサを用いた飛行制御システム２１の構成を示してい る。信号線２７を介して供給される同時ピッチ制御器出力信号、信号線３０を介 して供給されるサイドアーム指令信号および信号線３２を介して供給される検知 パラメータ信号は、ここでは信号線７０として示されており、人力ポードア５に 供給される。

入力信号のフォーマット、例えばアナログかデジタルかによって、入力ポートは アナログ／デジタル変換器、周波数／デジタル変換器、あるいは人力信号をデジ タル信号のフォーマットに変換するのに必要な当業者間で周知の他の調節機能な どを備えるものであってもよい。

入力ポートは、アドレス／データバス７７を介してマイクロプロセッサ７８（例 えばインテル８０２８６、モトローラ６８０２０）、メモリ手段８０（例えばＲ ＡＭ、ＵＶＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、出力ポート８２に接続されている。出 力ポートは、デジタル／アナログ変換器、並列／直列変換器、離散出力ドライバ 、あるいはデジタルフォーマットをシステム出力機能で必要なフォーマットに変 換するのに必要な当業者に周知の他の信号変換器機能などを備えるものであって もよい。出力ポートの信号線８５は相互接続バス４３とＰＦＣ８出力線とを含む 。

ここまでの記述はすべて当該技術により、飛行方向保持モード及び旋回釣合モー ドを有するヘリコプタ飛行制御システムで利用できるタイプの制御例とするもの である。

ここで再び第１図を参照して本発明について説明すると、モード制御器２５は、 バス４３を介してＡＦＣ８およびＰＦＣ３と相互接続され、ファジィ論理を用い てヘリコプタ飛行制御システムの飛行方向保持モードと旋回釣合モードとを切り 換えている。モード制御器２５は、サイドアーム制御装置２９から信号線３０を 介して指令横揺れ速度信号と横揺れ速度指令の持続時間を示す信号とを受信する 。さらに、モード制御器はセンサ３１から信号線３２を介して横揺れ姿勢信号と 風速信号とを受信する。

モード制御論理はメモリ８０（第２図）に常駐しており、マイクロプロセッサに て実行される。飛行制御システム２１のモード制御器は第３図に更に詳細に図示 される。第３図を参照すると、指令速度（ＣＲ）と指令速度入力の持続時間（Ｄ ）を示す信号が信号線３０を介し、横揺れ姿勢（ＲＡ）信号および風速（ＡＳ） 信号が信号線３２を介してファジィ化機能１００へ入力される。ファジィ化機能 は入力パラメータのクリスプ値をファジィ入力値すなわちＣＲ’　、Ｄ’　ＲＡ ’　、ＡＳ’　に変換する。ファジィ化機能１００はモード制御に用いられる各 々の操作パラメータの可能な値の範囲を正規化スケールに変換する。領域は実質 的に正規化スケールによって一定数のセグメントすなわち量子レベルに離散化さ れる。離散領域の各セグメントは総称要素（ｕｌ；ここでｉ＝０．１．、、　、 ｎ）としてラベリングされる。ファジィ化の間、各ファジィ入力はメンバーシッ プ関数の重み（ｌ、）を新たな離散領域の各総称要素に割り当てることによって 定義される。ファジィ化後、各入力は総称要素とこれに対応したメンバーシップ 関数の重み（ｕ＋、＋＋）の順序対の集合として表される。

メンバーシップ関数の重みをファジィ入力へ割り当てる１つの方法として、以下 のようなステップからなる方法が挙げられる。

１、入力クリスプ値を正規化した値（ＩＶ）へ変換する。

２、ＩＶに最も近い値（ＮＶ）である正規化スケールセグメントＵ、をめる。

３、次にＩＶに近い値（Ｎ　Ｎ　Ｖ）である正規化スケールセグメントｕ１をめ る。

４．１．０のメンバーシップ関数の重みＩ　ＭＹをＮＶへ割り当てる。

５、ＮＮＶについてメンバーシップ関数の重みＩ　ＮＮＶを下記の式１を用いて 決定する。

ＩＮＮ、−（ＩＶ−ＮＶ）／　（ＮＮＶ−ＩＶ）　（式ｌ）また、メンバーシッ プ関数の重みＩ　ＮＶは下記の式２を用いて決定することもできる。

ＩＮｖ−（ＩＶ−ＮＮＶ）／　（ＮＶ−ＮＮＶ）　（式２）この後、ＮＮＶのメ ンバーシップ関数の重みＩ　ＮＮＶを下記の式３を用いて決定する。

１、、ｖ−１−１ｓｖ　（式３） 入力パラメータのファジィ化は例を用いると最もわがりゃすい。

スケールを６つのセグメント、ｕ、、ｉ＝０．１．、．５に離散させ、指令速度 の可能な値の範囲がゼロから３０である場合、各セグメントは６ユニツトの指令 速度を示す。ＣＲ＝１０のクリスプ値が指令速度として受信された場合、メンバ ーシップ関数の重みを決定するための上記の第一の方法を用いて以下のようなフ ァジィ入力（ＣＲ’　）が得られる。

ＣＲ’　（ｕｉ、　１ｉ）＝　ｔ（０，０）、　（１，，５）、　（２，１）、 　（３，０）、（４，０）、（５，０））メンバーシップ関数の重みを決定する ための上記の第二の方法を用いて以下のようなファジィ入力が得られる。

ＣＲ’　（ｕｉ、　１ｉ）＝　ｉ（０，０）、　（１，、３３）、　（２，、６ ７）、　（３，０）、　（４，０）、　（５，Ｏ）１各メンバーシツプ関数の重 みを最も大きなメンバーシップ関数の重みで除算し、第二の方法によって得られ たファジィ入力を正規化しなければならない。この正規化処理を行なうと以下の ような結果が得られる。

ＣＲ’　（ｕｉ、　１ｉ）＝　（（０，０）、　（１，、５）、　（２，１）、 　（３，０）、　（４，Ｏ）、　（５，０）１フアジイ化された入力値は信号線 １０２を介して推論機能１０５に入力される。推論機能１０５への他の入力は信 号線１０７を介して供給される現時点モードのファジィ化された値である。推論 機能１０５からの出力は、新モードのファジィ化された値として信号線１０７に 送られる。従って、通常動作時には、この値は次の入力パラメータサンプル期間 は新モードを再決定する現時点モードとしてフィードバックループに供給される 。しかしながら、自動操縦装置がすでに動作している場合には推論機能１０５の 新しい出力は存在しないので、現時点モード（ＣＭ’　）の初期ファジィ値が初 期モード機能１０８により供給される。初期モード機能では、飛行方向保持モー ドでの動作に対応する現時点モードのファジィ入力値が得られる。

推論機能１０５は、推論の複合規則を各ファジィ入力と複合モード選択規則ベー スＲＣ１ｌＯに適用する。複合モード選択規則ベース１１０は複数のモード選択 規則を合成したものであり、考えられる操作パラメータの組み合わせの各々に対 する全てのモード選択規則についての知識を駆使して得られたものである。モー ド選択規則に対する入力は、各入力パラメータについてのファジィメンバーシッ プ関数値域の集合によって得られる。

第４ａ図乃至第４ｅ図は、各入力パラメータのファジィメンバーシップ関数範囲 の集合を示したものである。各図の横軸上のスケールはセグメント値ｕ３で、縦 軸のスケールはメンバーシップ関数の重みｌ、である。指令速度に関してはセグ メント値のスケールファクタは６であり、対気速度に関してはセグメント値のス ケールファクタは３０である、即ち、指令速度はセグメント値に６で掛けること でめられる。残りの入力パラメータのスケールファクタは２である。

各入力パラメータのメンバーシップ関数値域は、小さい、短い、遅いなどの入力 パラメータの一定の用語すなわち特徴を表している。

メンバーシップ関数値域内の入力パラメータに割り当てられたメンバーシップ関 数の重みは入力パラメータの大きさの変化に伴って変動する。例えば第４ｃ図を 参照すると、横揺れ姿勢は（正規化された）横揺れ姿勢が３．５より小さければ 水平に近いとされる。しかしく正規化された）横揺れ姿勢１．　０のときの水平 に近いメンバーシップ関数の重みは１．０であるのに対し、（正規化された）横 揺れ姿勢が３．０のとき、水平に近いメンバーシップ関数の重みは０゜３である 。

ファジィメンバーシップ関数値域の集合は、数値定義を用い、各量子化レベルま たはセグメントｕＩのメンノ（−シ・ツブ関数の重みｌ。

を定義して表すことができる。各人力パラメータのファジィメンバ−シップ関数 値域を数字で定義したものを第４ａ図乃至第４ｅ図１こ示すメンバーシップ関数 値域の集合と対応させて第５ａ図乃至第５ｅ図に示す。

モード選択規則は熟練パイロットの経験と制御エンジニアリング知識を用いてモ ード選択を決定することを特徴とする。規則ｉ；ｉ　Ｉ　Ｆ−ＴＨＥＮファジィ 条件文として表現される。規則は各入力）＜ラメータのメンバーシップ関数値域 によって定義される特徴に基づ（１ている。本発明は１５のモード選択規則を用 いて新モードを選択する。

規則１から６は飛行方向保持（ＨＨ）モード選択に対応し、規則７から１５は旋 回釣合（ＴＣ）モード選択に対応している。

規則 規則１ 指令速度が中位で 現時点モードが飛行方向保持モードで 航続時間が短く 横揺れ姿勢が何であっても 対気速度が何であっても 新モードは飛行方向保持モードである。

規則２ 指令速度が中位で 現時点モードが飛行方向保持モードで 航続時間が非常に短く 横揺れ姿勢が何であっても 風速が何であってもこの場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則３ 指令速度が小さく 現時点モードが飛行方向保持モードで 航続時間が小さく 横揺れ姿勢が何であっても 風速が何であってもこの場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則４ 指令速度が小さく 現時点モードが飛行方向保持モードで 航続時間が非常に短く 横揺れ姿勢が何であっても 風速が何であってもこの場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則５ 指令速度が非常に小さく 現時点モードが飛行方向保持モードで 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 風速が何であってもこの場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則６ 指令速度が非常に小さく 現時点モードが旋回釣合モードで 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が水平に近く 風速が何であってもこの場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則７ 指令速度が大きく 現時点モードが何であっても 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 風速が小さい場合、 新モードは旋回釣合モードである。

規則８ 指令速度が非常に大きく 現時点モードが何であっても 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 風速が小さくない場合、 新モードは旋回釣合モードである。

規則９ 指令速度が中位で 現時点モードが何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 風速が小さくない場合、 新モードは飛行方向保持モードである。

規則ｌＯ 指令速度が中位で 現時点モードが何であっても 航続時間が長く 横揺れ姿勢が何であっても 風速が小さくない場合、 新モードは旋回釣合モードである。

規則１１ 指令速度が中位で 現時点モードが旋回釣合モードで 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 風速が小さくない場合、 新モードは旋回釣合モードである。

規則１２ 指令速度が小さく 現時点モードが旋回釣合モードで 航続時間が何であっても 横揺れ姿勢が何であっても 合モード選択信号である。複合モード選択規則ベースは一度だけ導出され、その 後は操作パラメータの可能なすべての組み合わせの出力を定義するルックアップ テーブルの形で得られる。ルックアップテーブルをオフライン処理で実行するこ とにより、オンライン処理を他の動作に使用して実行時間を最低限に抑えること ができる。ファジィメンバーシップ関数値域とモード選択規則は第３図に示され てはいるが、これらの値を利用して複合モード選択規則ベースを導出するのはオ フライン処理を行なっている時のみである。複合規則ベースはルックアップテー ブルとして与えられており、複合モード選択ベースから各規則をめることができ るので、オンラインの実行時間を長くせずに規則数を増やすことができる。

ここでもう一度算３図を参照すると、推論機能１０５の出力は信号線１０７を介 して送られる新モードのファジィ化された値であり、推論の複合規則、例えば最 も小さいクロス乗積などを各ファジィ入力及び複合モード選択規則ベースに適用 することによって得られる。

新モードのファジィ化された値は、セグメントおよびこれに対応するメンバーシ ップ関数の重み（ｕ＋、１１；ここで、ｉ−０，１，、。

、５）の順序対の集合の形をとり、逆ファジィ化機能１１２に出力される。逆フ ァジィ化機能は新モードのファジィ化された値をクリスプ値に変換する。逆ファ ジィ化機能１１２は領域中心（ＣＯＡ）法を用いて新モードのファジィ化された 値を逆ファジィ化する。まず、セグメントとメンバーシップ関数の重みの順序対 のみを使用し、メンバーシップ関数の重みが閾値ａであるクリスプ値をめる。そ の後、ａ閾値基準に適合する順序対の重み付は総和として以下の式４を用いてク リスプ値をめることができる。

ＮＭ−Ｒ（ｕ　、＊　ｌ　＋）　／Ｒ（ｕ　＋）　（式４）次に、新モード出力 のクリスプ値と新モード（第４ｅ図および第５ｅ図）のメンバーシップ値域とを 比較し、新モード出力クリスプ値の基準化値におけるメンバーシップ関数の重み が最大のメンバーシップ値域から新しいモードを決定する。

上述した指令横揺れ速度は力感知アクチュエータで得られるものである、本発明 によれば横揺れ入力の指令方法はいかなるものであっても良い。また、主航空制 御システムおよび自動航空制御システムを有する飛行制御システムのモードを制 御するものとして本発明を説明したが、飛行方向保持モードと旋回釣合モードと が利用できればいかなる飛行制御システム構造においても同様の効果が得られる 。

さらに、ヘリコプタ飛行制御システムに鑑みて本発明を説明したが、飛行制御シ ステムを旋回釣合モードおよび飛行方向保持モードの両方のモードで動作させる ことのできるシステムであれば、他のタイプの航空機飛行制御システムにおいて も同様の効果が得られることは当業者らによって理解できよう。

上述した複合モード制御規則ベースは１５のモード選択規則の合成であるが、さ らに規則を追加して処理時間を延ばさずにモード選択性能をさらに強化してもよ い。この場合、規則を追加することによって生じた変更点が含まれるよう複合規 則ベースを修正するだけでよい。

ファジィメンバーシップ値域の集合を第４図および第５図にて定義したが、必要 であればこれらの値域を変更してモード選択性能を強化したりモード選択規則を 追加したりしてもよい。さらに、上述したサイクル時間や利得計算等はもちろん 本発明をいかなる形で実現・実施する際にも適宜調整することができる。

上述した逆ファジィ化方法によれば閾値ａよりも大きいメンバーシップ関数の重 みを有する順序対の重み総和としてのクリスプ出力が得られる。しかしながら本 発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の好適な逆ファジィ化方法を用いる こともできる。また、第３図のモード゛選択機能には初期モード機能１０８が備 えられている。

この初期モード機能は、自動操縦装置が始動する際に現時点モードの初期ファジ ィ値を出力するが、本発明は初期モード機能なしでも同様の働きをすることが期 待できる。この場合、初期新モード選択は単に現時点モードのファジィ入力値を 各々が１に等しいメンバーシップ関数の重み１．を有する順序対（ｕ＋、１＋） の集合として考える。

以上、本発明の実施例について図面を参照して説明したが、本発明の趣旨および 範囲を逸脱することなく前述の変更やその他の変更、省略及び付加を為し得るこ とは当業者らによって容易に理解できよＦＩＧ、　１ く） トー の 指令速度 航続時間 横揺姿勢 りＪ気速度 ＦＩＧ、　５８ ＦＩＧ、５Ｃ ＦＩＧ、５Ｄ ＦＩＧ、５Ｅ 国際調査報告　。ｒＴ／ＩＩ、１１０４１’１Ｂ２ｏｒｒｚ＋Ｉ＜　Ｑｌ／ｎｊ ｌｌ１１２フロントページの続き （７２）発明者　ヘツラー、デイヴイッド　エイチ。

アメリカ合衆国、ペンシルヴエイニア １９０６３　、ミーディア、アパートメント　エイ−２１２，ミーディア　ステ ーション　ロード　３４０ （７２）発明者　ウェイザー、ポール　ジュニアアメリカ合衆国、コネチカット 　０６０７４゜サウス　ウインザー、マスケル　ロード（７２）発明者　ライト 、スチュアート　シー。

アメリカ合衆国、コネチカット　０６５２５゜ウッドブリッジ、ディア　ラン　 リッジロード　４

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．航空機の制御面に制御面指令信号を供給し、飛行中の航空機の片揺れ、縦揺 れ、横揺れおよび揚力の軸線を制御する航空機飛行制御システムを制御するため の装置において、航空機の特定の軸線を制御するための軸線指令信号を出力する パイロットにより操作可能な制御手段と、複数の航空機操作パラメータを検知し 、該操作パラメータを示す操作パラメータ信号を出力する検知手段と、前記軸線 指令信号のいずれかと前記操作パラメータ信号のいずれかとに応答して、軸線指 令と操作パラメータとを示すファジィ入力信号を出力するファジィ化手段と、 前記ファジィ入力信号の可能な組み合わせの各々についての複合モード選択信号 を出力する複合モード選択規則ベース手段と、前記複合モード選択規則ベース手 段と前記ファジィ入力信号とに応答して、新モードファジィ出力信号を出力する 処理手段と、前記新モードファジィ出力信号に応答して、新モードファジィ出力 を示すクリスプ出力信号を出力する逆ファジィ化手段と、前記クリスプ出力信号 に応答して旋回釣合モードおよび飛行方向保持モードのいずれかを選択し、飛行 制御システムを前記選択されたモードにセットするモード選択手段と、を備える ことを特徴とする航空機飛行制御システム制御装置。
2. ２．前記複合モード選択規則ベースを格納するメモリ手段を備えることを特徴と する請求項１記載の装置。
3. ３．前記ファジィ化手段は、 前記軸線指令信号および操作パラメータ信号のそれぞれにスケールファクタを適 用することにより、対応するスケール値を離散セグメント（ｕｉ）に関連して正 規化されたスケール上に供給するスケール化手段と、 前記スケール値信号に応答して各離散セグメント（ｕｉ）におけるメンバーシッ プ関数の重み（ｌｉ）値を前記スケール値のそれぞれの前記正規化されたスケー ルに供給するメンバーシップ関数の重み割当手段と、 離散セグメントおよびこれに対応するメンバーシップ関数の重み（ｕｉ，ｌｉ） の順序対の集合として表された前記各ファジィ入力信号と、 を備えることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. ４．前記逆ファジィ化手段は、前記クリスプ出力信号を前記セグメントそれぞれ の閾値を越えた前記各メンバーシップ関数の重みの重み付け総和として出力する 手段を備えることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. ５．前記複合モード選択規則ベースは、それぞれが好適なモード選択決定を表す 複数のモード選択規則の合成として得られることを特徴とする請求項４記載の装 置。
6. ６．航空機の制御面に制御面指令信号を供給し、飛行中の航空機の片揺れ、縦揺 れ、横揺れおよび揚力の軸線を制御する航空機飛行制御システムを制御するため の装置において、航空機の特定の軸線を制御するための軸線指令信号を出力する パイロットにより操作可能な制御手段と、航空機操作パラメータを検知し、該操 作パラメータを示す操作パラメータ信号を出力する検知手段と、 前記軸線指令信号のいずれかと前記操作パラメータ信号のいずれかとに応答する マイクロプロセッサ手段と、を備え、前記マイクロプロセッサ手段は、ファジィ 論理に基づいて動作可能であり、 前記軸線指令信号および前記操作パラメータ信号に対応するファジィ入力値を示 すファジィ入力信号を供給する手段と、前記ファジィ人力信号の可能な各組み合 わせについての複合モード選択信号を供給する手段と、 前記複合モード選択信号と前記ファジィ入力信号とに応答して新モード出力信号 を出力する手段と、 前記新モード出力信号に応答して旋回釣合モードか飛行方向保持モードのどちら かを選択し、飛行モードを前記選択されたモードにセットするモード選択手段と 、 を備えることを特徴とする航空機飛行制御システム制御装置。
7. ７．前記複合モード選択信号を格納するメモリ手段を備えたことを特徴とする請 求項６記載の装置。
8. ８．各々が好適なモード選択決定を表す複数のモード選択規則の合成として前記 複合モード選択信号を生成する請求項７記載の装置。
9. ９．航空機の制御面に制御面指令信号を供給し、飛行中の航空機の片揺れ、縦揺 れ、横揺れおよび揚力の軸線を制御する航空機飛行制御システムを制御するため の方法において、パイロットが操縦可能な制御器に応答して、前記航空機の特定 の軸線を制御する軸線指令信号を供給するステップと、複数の航空機の操作パラ メータを検知し、操作パラメータを示す操作パラメータ信号を出力するステップ と、前記軸線指令信号のいずれかと前記操作パラメータ信号のいずれかとをファ ジィ化して、軸線指令および操作パラメータを示すファジィ入力信号を出力する ステップと、 前記ファジィ入力信号の各可能な組み合わせの各々についての複合モード選択信 号を出力するステップと、推論の複合規則を前記複合モード選択信号および前記 ファジィ入力信号に適用して新モードファジィ出力を出力するステップと、前記 新モードファジィ出力信号を逆ファジィ化し、新モードを表示するクリスプ出力 信号を供給するステップと、前記クリスプ出力信号に応答して、旋回釣合モード および飛行方向保持モードのいずれかを飛行制御システムの新モードとして選択 するステップと、 飛行制御システムを前記選択された新モードにセットするステップと、 を含むことを特徴とする航空機飛行制御システム制御方法。
10. １０．複合モード選択信号を出力するステップは、各々が好適なモード選択決定 を表す複数のモード選択規則を供給するステップと、 前記複合モード選択信号を前記複数のモード選択規則の合成として生成するステ ップと、 を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. １１．前記ファジィ入力信号の可能な組み合わせ各々の前記モード選択信号を格 納するためのメモリ手段を供給するステップを含むことを特徴とする請求項１０ 記載の方法。
12. １２．前記軸線指令信号のいずれかと前記操作パラメータ信号のいずれかとをフ ァジィ化する前記ステップは、前記軸線指令信号および前記操作パラメータ信号 の各々にスケールファクタを適用し、これに対応するスケール値信号を離散セグ メント（ｕｉ）に関連して正規化されたスケール上に出力するステップと、 離散セグメント（ｕｉ）におけるメンバーシップ関数の重み（ｌｉ）値を前記ス ケール値信号の各々の前記正規化されたスケール上に割り当てるステップと、 前記ファジィ入力信号を離散セグメントおよびこれに対応するメンバーシップ関 数の重み（ｕｉ，ｌｉ）の順序対の集合として表すステップと、 を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. １３．前記新モードファジィ出力信号を逆ファジィ化する前記ステップは、前記 各セグメントの閾値よりも大きい前記重み総和として前記クリスプ出力を出力す るステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。