JPH0789493A - ヘリコプタの位置保持制御システム、及びヘリコプタのピッチ及びロール命令決定方法 - Google Patents

ヘリコプタの位置保持制御システム、及びヘリコプタのピッチ及びロール命令決定方法

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JPH0789493A
JPH0789493A JP3131857A JP13185791A JPH0789493A JP H0789493 A JPH0789493 A JP H0789493A JP 3131857 A JP3131857 A JP 3131857A JP 13185791 A JP13185791 A JP 13185791A JP H0789493 A JPH0789493 A JP H0789493A
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    • B64C27/56Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement characterised by the control initiating means, e.g. manually actuated
    • B64C27/57Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement characterised by the control initiating means, e.g. manually actuated automatic or condition responsive, e.g. responsive to rotor speed, torque or thrust

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、飛行機の位置を正確に維持
する改善された自動的に飛行停止位置を保持する制御シ
ステムを提供することにある。 【構成】 補償フィルタが、それぞれ長手方向及び横方
向ドプラー測定速度と、長手方向及び横方向加速度計測
定加速度から、大地面基準長手方向及び横方向速度を計
算する。これらの速度は、飛行機の向きを用いて慣性軸
基準速度に変換される。他の組の補償をフィルタが、上
記慣性軸基準速度、及びGPS位置検知システムによっ
て導かれる位置を用いて、飛行機慣性軸基準長手方向及
び横方向位置を計算する。これらの慣性軸基準位置は、
大地面基準長手方向及び横方向位置信号に反対方向に変
換され、飛行機制御システムにピッチ及びロール命令信
号を与えるために、測定された風速を前述の大地面基準
速度と比較することによって導かれる計算された風速信
号と加算される。制御論理は、自動的に命令信号と係合
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動飛行制御システム
に係り、さらに詳細には、回転翼飛行機用の自動飛行停
止保持飛行制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】ヘリコプタの使用に際しては、しばしば
飛行停止操作がなされ、ヘリコプタは、大地に対して固
定された位置に、及び低い高度に保持されてなる。飛行
停止中に飛行機を制御することは、特に、突風状態すな
わち厳しい運転状態において、パイロットに過度の要求
を与えることになる。この作業負荷要求は、かなりの疲
労をもたらし、パイロットが他の業務を実行することを
困難にさせている。飛行停止操作中のパイロットの作業
を減らし、疲労を低減させる試みとして、何年か前に、
自動飛行停止位置制御システムが導入された。その例
が、米国特許第4,213,584号(Tefft他)
に開示されている。Tefft氏等の従来システムは、
多数のセンサシステムを採用している。幾つかの従来技
術では、ドプラーレーダ速度システム、TACNAVす
なわち全体位置検知(GPS)システム、加速度計及び
風測定システムを採用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】不幸にも、従来の自動
飛行停止制御システムは、不適切なデータを与えるセン
サシステムの結合を有するか、またはそれらが持ってい
るセンサシステムを有効に利用していない。従って、そ
れらのシステムの能力を大きく制限する多くの欠点を有
する。
【0004】そのような欠点の1つは、従来技術は、飛
行機に対する風の効果を予測する目的を持って風を検知
していないため、従来のシステムは、定常の風あるいは
突風状態のいずれかにおいてうまく機能しないというこ
とである。その代わり、コントローラを存在させること
は、風に対する補償を行う前に、飛行機速度及び/又は
積分速度の誤差の発生を持たなければならない。その結
果としての応答時間の遅れが、大きな位置誤差を生じさ
せ、また、飛行停止位置保持能力を低下させることにな
る。
【0005】また、前述したセンサシステムの非効率性
が、従来の自動飛行停止保持制御システムに、ドリフト
及び定常状態誤差を与えさせる。例えば、基礎速度を測
定するために完全にドプラーレーダシステムに依存して
いる従来システムでは、ドプラーシステムが低飛行速度
では非効率であるために、零シフト及び低周波数誤差を
受ける。これは、全体のシステム能力に影響を与える。
【0006】従来の飛行停止保持制御システムのさらに
他の欠点は、パイロットが積極的な旋回操作を行ったと
きに生ずる。飛行機が180度から360度間で偏揺れ
する場合には、(前述のTACNAV欠点のために偽の
位置信号に対して用いられる)大地面基準速度の積分
は、例え定常慣性位置誤差が積算されているとしても、
零になり得る。
【0007】すべての前述の欠点は、パイロットの介在
を必要とし、パイロットを他の業務から引き離してしま
うと共に、パイロットに疲労を与える。そのため、これ
らの欠点を取り除いた改善されたシステムが強く望まれ
ている。
【0008】本発明の目的は、飛行機の位置を正確に維
持する改善された自動的に飛行停止位置を保持する制御
システムを提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、突風に対して直接補
償を与えるシステムを提供することにある。
【0010】本発明のさらに他の目的は、位置を正確に
維持しながら、パイロットに偏揺れ及びコレクティブ軸
における積極的な操作を許可し得るシステムを提供する
ことにある。
【0011】本発明のさらに他の目的は、自動的に係合
及び脱離するシステムを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、補償フ
ィルタが、それぞれ長手方向及び横方向ドプラー測定速
度と、長手方向及び横方向加速度計測定加速度から、大
地面基準長手方向及び横方向速度を計算する。これらの
速度は、飛行機の向きを用いて慣性軸基準速度に変換さ
れる。他の組の補償をフィルタが、上記慣性軸基準速
度、及びGPS位置検知システムによって導かれる位置
を用いて、飛行機慣性軸基準長手方向及び横方向位置を
計算する。これらの慣性軸基準位置は、大地面基準長手
方向及び横方向位置信号に反対方向に変換され、飛行機
制御システムにピッチ及びロール命令信号を与えるため
に、測定された風速を前述の大地面基準速度と比較する
ことによって導かれる計算された風速信号と加算され
る。制御論理は、自動的に命令信号と係合する。
【0013】本発明は、従来技術によって達成されるも
のよりも一層正確な位置保持機能を与える。新型のディ
ジタル飛行制御システムと一体化されると、位置を自動
的に維持しながら、パイロットに旋回及び急上昇を可能
にさせる。本発明は、現実のシステム中に組み込むこと
ができ、容易に修正することも可能である。
【0014】
【実施例】以下、信号名の前に付けられたXは、ヘリコ
プタの長手方向軸に対する信号を示す。また、接頭語Y
は、横方向軸に対する信号を示す。
【0015】図1及び図2を参照する。飛行機ピッチ命
令回路1は、例えば加速度計などの加速度測定装置(図
示せず)によって線2に与えられる飛行機長手方向加速
度信号(XACCEL)、及び長手方向の、相補的な、
速度信号(XCOMPVEL)を線8に与えるために、
相補フィルタ6によって結合される線4に与えられたフ
ィルタをかけられた、長手方向の、ドプラー速度信号
(XFILTRPOSTRVEL)を含んでいる。
【0016】相補フィルタは、2個の独立に発生された
信号を合体させ、一方の入力信号の高周波数部分と、他
方の低周波数部分を表す単一の出力信号を与えるもの
で、従来より知られた装置である。そのフィルタは、高
周波数部分を与えている入力信号が、出力の形態の変化
速度の形で与えられる特性を持っている。従って、相補
フィルタ6は、(その低周波数データ用の)速度信号入
力56を(その高周波数データ用の)加速度信号入力2
と合体させることによって、速度信号8を与える。
【0017】加算接続部10は、線8上のXCOMPV
ELを線4上のXFILTRPOSTRVELから引算
し、線12上のフィードバック信号を比例利得アンプ1
4及び積分器18に与える。積分器18の出力は、制限
器20に与えられる。制限器20は、線22上に出力信
号を与え、その出力信号は、線16に与えられるアンプ
14の出力と共に加算接続部24によって加算される。
その出力である線26の信号は、加算接続部28に与え
られる。加算接続部28は、線26上の信号を線2上の
XACCELに加え、その結果である線30上の信号を
積分器32に与える。積分器32の出力は、制限器34
に与えられる。その制限器34は、線8上にXCOMP
VEL出力を与える。
【0018】線4上のXFILTRPOSTRVEL
は、その入力が速度制限器40によって線38に与えら
れる進み−遅れフィルタ36によって与えられる。速度
制限器40は、線44上の信号を、信号積分器48に与
えるところの制限器46に与える加算接続部42から構
成されている。積分器48の出力は、線38によって加
算接続部42にフィードバックされる。加算接続部42
は、線38のフィードバック信号を制限器54によって
与えられる線52の信号から引き算する。制限器回路5
4には、例えばドプラーレーダシステムなどの速度測定
システム(図示せず)によって、線56上の飛行機長手
方向の速度信号(ドプラーXVEL)が与えられる。
【0019】速度変換回路60は、大地面基準信号であ
る線8上の信号XCOMPVELを、次式に従って、飛
行機の向きを利用して、線62上に与えられる慣性軸基
準、長手方向の、相補的な速度信号(XINERTVE
L)に変換する。
【0020】XINERTVEL=XCOMPVEL*
COS(Ψ)−YCOMPVEL*SIN(Ψ)
【0021】ここで、XINERTVEL=慣性軸基
準、長手方向の相補的な速度信号、XCOMPVEL=
線8に与えられる大地面基準、長手方向の、相補的な速
度信号、Ψ=例えばコンパスなどの向き測定装置によっ
て線64に与えられる磁石Nに関する飛行機の向きを表
すHEADING信号、YCOMPVEL=フィルタ6
と同一であるが、横方向加速度及びフィルタをかけられ
た横方向ドプラー速度入力を用いている相補フィルタに
よって、線66に与えられる大地面基準、横方向の、相
補的な速度信号である。
【0022】フィルタ6に類似の相補フィルタ68は、
線62上のXINERTVEL及び線72上のフィルタ
をかけられら長手方向のGPS位置信号(FILTRP
OS)を利用し、線70に慣性軸基準、長手方向の相補
的な位置信号(XCOMPVEL)を与える。
【0023】加算接続部74は、線72上のXFILT
RPOSTRVELから線70のXCOMPVELを引
き算し、線76上のフィードバック信号を比例利得アン
プ78及び積分器82に与える。そのアンプ78の出力
は、線80に与えられ、積分器82の出力は制限器84
に与えられる。制限器84は、加算接続部88によって
線80上の信号に加算される信号を線86に与える。加
算接続部88は、線90上の信号を加算接続部92に与
える。加算接続部92は、線90上の信号と線62上の
XINERTVELとを加算し、線94上の信号を積分
器96に与える。積分器96の出力は、線70上にXC
OMPVELを与える制限器98に与えられる。
【0024】積分器96は、線100に与えられる(図
3にさらに詳細に示されている)2値のHOVERHO
LD信号によって制御される。論理高HOVERHOL
D信号は、飛行機の飛行パラメータが、本発明の飛行停
止保持システムとの係合を受け入れ可能であることを示
す。積分器96はHOVERHOLDが論理高であると
き線94に与えられる信号を積分し、HOVERHOL
Dが論理低であるとき零の大きさの出力を与える。
【0025】線72上のXFILTRPOSTRVEL
は、同期回路108によって線104に位置誤差信号を
与えられる制限器102の出力によって与えられるフィ
ルタをかけられた長手方向のGPS位置信号である。同
期回路108は、例えばGPSすなわちTACNAVシ
ステムなどの位置検知システム(図示せず)によって線
116に与えられる長手方向位置信号(GPS XPO
SERRS)からノイズを取り除くところのローパスフ
ィルタの出力から線114上の信号を与えられる。同期
回路108は、所望位置と現在位置との諭して誤差信号
を与える。この回路108は、線100に与えられるH
OVERHOLD信号によって制御される。HOVER
HOLDが論理低であるとき、同期回路108は、零出
力を与える。HOVERHOLDが論理高であるとき、
その回路108は、HOVERHOLD低から高への転
移時の飛行機の長手方向位置と、現在の長手方向位置間
の差を表す位置誤差信号を与える。
【0026】線70上の慣性軸基準、長手方向の、相補
的な位置信号XCOMPVELは、同期回路122に与
えられる。同期回路122は、それが線100に与えら
れるHOVERHOLDの転移を1秒半だけ遅らせる遅
延回路128によって線126に与えられる遅延HOV
ERHOLD信号によって制御されているということを
除いて、回路108と同様に働く。従って、同期回路1
22は、飛行機が飛行停止に入ったときの位置からの飛
行機長手方向位置のドリフトを表す線130上の慣性軸
基準、相補的な長手方向位置誤差信号(XPOSER
R)を与える。
【0027】線130上のXPOSERR信号は、慣性
軸基準信号XPOSERRを、次式に従って、飛行機の
向きを利用して線134に与えられる大地面基準信号
(XGPERR)に変換するところの変換回路132に
与えられる。
【0028】XGPERR=XPOSERR*COS
(Ψ)+YPOSERR*SIN(Ψ)
【0029】ここで、XGPERR=線134に与えら
れる大地面基準、相補的な、長手方向位置誤差信号、X
POSERR=線130に与えられる慣性軸基準、相補
的な、長手方向位置誤差信号、YPOSERR=図1と
類似しているが、横方向加速度、速度、GPS位置、及
びエア速度入力を用いている回路によって、線136に
与えられる慣性軸基準、相補的な、横方向位置誤差信
号、Ψ=線64に与えられる向き角、線134上のXG
PERRは、比例利得アンプ138及び積分器140に
与えられる。
【0030】積分器140の出力は、線144上の信号
をサンプルホールド回路146に与える制限器142に
与えられる。その回路146の出力は、線148を介し
て加算接続部150に与えられる。
【0031】積分器回路140は、線100に与えられ
るHOVERHOLD転移を1秒だけ遅らせる遅延回路
156によって、線154に与えられる遅延HOVER
HOLD信号によって制御される。
【0032】サンプルホールド回路146は、2個のイ
ンバータ158、160出力によって制御される。イン
バータ158は、線154上の遅延HOVERHOLD
信号を反転させ、リセット信号(S)を回路146に与
える。
【0033】HOVERHOLDが論理低から論理高へ
転移するとき、インバータ160は、回路146を「追
従」モードにさせる。このモードでは、その回路は、単
一利得アンプとして機能する。1秒の遅れの後、積分器
140は、遅延回路156からの指令で、線134に与
えられる信号を積分し始める。遅延回路156は、積分
器140が、「ロッキング」動作を防止するために積分
を開始する前に、正しい大きさに達するための比例通路
信号時間を与える。
【0034】線100上のHOVERHOLDが高から
低に転移するとき、インバータ160は回路146を
「サンプルホールド」モードにさせる。そこでは、線1
44上の信号がサンプルされ、その値が線148に保持
される。1秒の遅れの後、インバータ158は回路14
6を零にリセットし、遅延回路156は、積分器140
に命令を出し、積分を停止(すなわち、出力は零にな
る)させる。サンプルホールド回路146は、飛行機が
飛行停止に入り及び動き出すとき、転移を最小にする。
【0035】加算接続部150は、線148に与えられ
るサンプルホールド回路の出力を線152に与えられる
比例利得アンプ138の出力と加算し、線162上の加
算信号を制限器164に与える。制限器164の出力
は、線168上の信号を加算接続部170に与えるFA
DE回路166に与えられる。
【0036】そのFADE回路166は、線100上の
HOVERHOLDによって制御される。HOVERH
OLDが低から高に転移するとき、FADE回路の利得
は、1秒以上の時間間隔をもって0から1に線形的に変
化する。HOVERHOLDが高から低に転移すると
き、利得は、1から0に逆に変化する。したがって、回
路166は、飛行機が飛行停止に入り及び動き出すにし
たがって、制限器164によって与えられる信号をフェ
ーズイン及びフェーズアウトさせ、大きな変位が線16
8に現れるのを防止する。
【0037】加算接続部170は、線168に与えられ
る位置誤差信号をFADE回路174によって線172
に与えられる調整された風補償信号と加算する。回路1
74は、回路166と同様に機能するが、線176に与
えられる(図3に詳述される)ディジタルWINDCO
MP FADE信号によって制御される。FADE回路
174に対する入力は、比例利得回路186によって線
184に与えられる信号を進みー遅れ回路190によっ
て与えられる線188の信号に加算するところの加算接
続部182から構成されている導関数回路182によっ
て線180に与えられる信号を調整する制限器178に
よって与えられる。導関数回路182は、線192に与
えられる信号が急速に変化するとき、それを「ブース
ト」し、突風に応答してより良い飛行停止状態を与え
る。従って、加算接続部170は、飛行機への風の効果
を予測するために飛行機位置誤差信号を変更する。
【0038】回路186及び190への入力は、ローパ
スフィルタ194によって線192に与えられる。フィ
ルタ194は、例えばPACER Systems株式
会社によって制作された全方向性エアデータシステムな
どのエア速度測定システム(図示せず)によって線20
0に与えられる長手方向エア速度信号XAIRSPEE
Dから線8上のXCOMPVELを引き算するところの
加算接続部198によって与えられる線196に与えら
れる計算された長手方向の風補償信号(XWINDCO
MP)をフィルタにかける。
【0039】加算接続部170は、飛行機長手方向位置
を制御するため飛行制御システム(図示せず)によって
利用される線202に与えられるピッチ命令信号(PI
TCH CMD)である。
【0040】飛行機横方向位置を制御するため、ロール
命令信号を飛行機の飛行制御システムに与えるために、
ピッチ命令回路1に類似の回路が使用されなければなら
ない。ロール命令回路とピッチ命令回路1との間の違い
は、a)加速度、速度、位置、及びエア速度入力(線
2,56,116,及び200上の信号のロール命令回
路カウンタパーツ)が飛行機の横方向軸のパラメータを
表すこと、b)横方向速度変換回路(回路60のロール
カウンタパーツ)が、次式に従って、慣性軸基準、横方
向の、相補的な速度信号YINERTVEL(線8上の
信号のロールカウンタパーツ)を計算すること、YIN
ERTVEL=XCOMPVEL*SIN(Ψ)+YC
OMPVEL*COS(Ψ)、c)位置変換回路(回路
132のロールカウンタパーツ)が、次式に従って、大
地面基準、横方向の、相補的な位置誤差信号YGPER
R(線134上の信号のロールカウンタパーツ)を計算
することである。
【0041】YGPERR=−XPOSERR*SIN
(Ψ)+YPOSERR*COS(Ψ)
【0042】図3を参照する。ピッチ命令回路1(線1
00)及び前述のロール命令回路の双方で利用されるH
OVERHOLD信号は、線222に与えられるパイロ
ット選択回路221の出力及び線226に与えられるラ
ッチ回路224の出力が論理高であるとき、線100に
論理高を与えるアンド回路220によって与えられる。
【0043】パイロット選択回路221(ここでは詳細
に図示せず)は、パイロットに本発明のシステムを作動
させる手段を与えるもので、従来からしられた多くのス
ィッチの1つである。
【0044】ラッチ回路224は、セット(S)制御入
力及びリセット(R)制御入力を有する双安定装置であ
る。ラッチ回路224のS入力は、線230に与えられ
るアンド回路228の出力によって制御される。また、
R入力は、線234に与えられるオア回路232の出力
によって制御される。線230上のセット信号が論理低
から論理高に転移するとき、線226のラッチ出力信号
は、論理高に設定される。線234上のリセット信号の
論理低から論理高へ転移は、線226上のラッチ出力信
号を論理低にリセットする。
【0045】アンド回路228は、比較器回路250〜
257によって線240〜247に与えられる8個の入
力を有する。アンド回路228は、線240〜247上
の信号が論理高であるとき、線230に論理高信号を与
える。比較器250,251は、長手方向及び横方向加
速度が、それぞれ5フィート/平方秒よりも小さいと
き、論理高出力を与える。比較器252,253は、長
手方向及び横方向速度が、それぞれ3フィート/秒より
も小さいとき、論理高出力を与える。比較器254,2
55は、ピッチ及びロール速度が、それぞれ5度/秒よ
りも小さいとき論理高出力を与える。比較器256,2
57は、ピッチ及びロール軸の飛行操縦桿に対してパイ
ロットにより加えられる力が、それぞれ1秒半以上の間
零であるとき、論理高出力を与える。
【0046】オア回路232は、それぞれ比較器回路2
58〜261によって線264〜267に4個の入力を
与えられる。オア回路232は、線264〜267のい
ずれか1つが論理高である場合にはいつでも線234に
論理高信号を与える。比較器258,259は、長手方
向及び横方向速度が、それぞれ、20フィート/秒より
も大きいとき、論理高信号を与える。比較器260,2
61は、パイロットが操縦桿をピッチ及びロール軸で、
それぞれ各軸の全走行の1%よりも大きく変位させる
と、それぞれ論理高信号を与える。
【0047】ピッチ及びロール命令回路によって利用さ
れるWINDCOMフェード信号は、それぞれ比較器回
路262及びパイロット選択回路221によって線27
4,222に与えられる2個の入力を有するアンド回路
272によって線176に与えられる。比較器回路26
2の出力は、飛行機の前向きの速度が20フィート/秒
よりも小さいとき、論理高である。
【0048】本発明の飛行停止システムは、パイロット
がパイロット選択回路に係わり、比較器回路250〜2
57の条件が適合したならば、自動的に働く。パイロッ
ト選択が切り離されるか、比較器258〜261の条件
が適合しない場合には、システムは働かない。
【0049】比較器回路250〜262は、詳細には示
されていないが、入力パラメータ信号を所定のしきい値
制限と比較し、そのしきい値制限が超えられた場合に論
理高のディジタル出力信号を与えるものであり、従来か
ら良く知られた多くの回路のいずれかであり得る。
【0050】本発明は、アナログ回路、専用ディジタル
回路網又は例えば従来良く知られた回路設計を用いてい
るソフトウェアプログラムを用いても実施され得る。ア
ナログ、専用ディジタル及びソフトウェア間の均等性
は、(異なる内容の)米国特許第4,294,162号
(Fowler他)に説明されている。
【0051】本発明は、様々な遅延時間、種々のタイプ
のフィルタ及び制限器、及び本発明のいかなる実施にも
適する他の公知の設計特性でもって実施可能である。
【0052】
【発明の効果】本発明は、従来技術によって達成される
ものよりも一層正確な位置保持機能を与える。新型のデ
ィジタル飛行制御システムと一体化されると、位置を自
動的に維持しながら、パイロットに旋回及び急上昇を可
能にさせる。本発明は、現実のシステム中に組み込むこ
とができ、容易に修正することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るピッチ軸制御用の飛行停止保持制
御システムの概略構成図である。
【図2】本発明に係るピッチ軸制御用の飛行停止保持制
御システムの概略構成図である。
【図3】飛行停止保持制御システム用の制御論理の概略
構成図である。
【符号の説明】
6,68 相補フィルタ 10,28,42,88,92 加算接続部 14,78 比例利得アンプ 18,32,48,82,96,140 積分器 20,34,54,98,102 制限器 40 速度制限器 60 速度変換回路 108 同期回路 146 サンプルホールド回路 158,160 インバータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘリコプタの長手方向及び横方向加速度
    を表す大地面基準加速度信号を与えるための加速度検知
    手段と、 ヘリコプタの長手方向及び横方向速度を表す大地面基準
    速度信号を与えるための速度検知手段と、 飛行機の位置と所定位置との間の差を表す大地面基準長
    手方向及び横方向位置誤差信号を与えるための位置検知
    手段と、 ヘリコプタの長手方向及び横方向エア速度を表す長手方
    向及び横方向エア速度信号を与えるための長手方向及び
    横方向エア速度検知手段と、 信号の大きさ(Ψ)が或る点に関するヘリコプタの向き
    を表わしている向き信号を与えるための向き検知手段
    と、 上記加速信号と上記速度信号に応答し、信号の大きさ
    (XCOMPVEL,YCOMPVEL)が、上記大地
    面基準加速度信号の積分の高周波部分及び上記大地面基
    準速度信号の低周波部分を表わしている大地面基準相補
    長手方向及び横方向速度信号を与えるための速度相補フ
    ィルタ手段と、 上記相補速度信号及び上記向き信号に応答し、上記相補
    信号を次式に従って慣性軸基準相補速度信号(XINE
    RTVEL,YINERTVEL)に変換するための速
    度変換手段と、 XINERTVEL=XCOMPVEL*COS(Ψ)
    −YCOMPVEL*SIN(Ψ)、 YINERTVEL=XCOMPVEL*SIN(Ψ)
    −YCOMPVEL*COS(Ψ)、 上記慣性軸基準速度信号及び上記位置誤差信号に応答
    し、上記慣性軸基準速度信号の積分の高周波部分及び上
    記位置誤差信号の低周波部分を表す慣性軸基準相補長手
    方向及び横方向位置信号を与えるための位置相補フィル
    タ手段と、 上記相補位置信号に応答し、信号の大きさ(XPOSE
    RR,YPOSERR)が実際の相補位置と所定の相補
    位置との間の差を表わしている相補長手方向及び横方向
    位置誤差信号を与えるための同期手段と、 上記相補位置誤差信号及び上記向き信号に応答し、上記
    相補位置誤差信号を次式に従って、大地面基準相補長手
    方向及び横方向位置誤差信号(XGPERR,YGPE
    RR)に変換するための位置変換手段と、 XGPERR=XPOSERR*COS(Ψ)−YPO
    SERR*SIN(Ψ)、 YGPERR=XPOSERR*SIN(Ψ)−YPO
    SERR*COS(Ψ)、 上記大地面基準相補位置誤差信号に応答し、ピッチ及び
    ロール命令信号を与えるためのピッチ及びロール命令信
    号手段、から成り、停止飛行中にピッチ及びロール命令
    信号を与えるヘリコプタの位置保持制御システム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のシステムにおいて、さ
    らに、エア速度信号及び上記慣性軸基準速度信号に応答
    し、ヘリコプタの長手方向及び横方向軸における風速を
    表す長手方向及び横方向風速信号を与えるための風検知
    手段を有し、上記ピッチ及びロール命令信号手段は、上
    記大地面基準相補位置誤差信号及び上記風速信号に応答
    し、ピッチ及びロール命令信号を与えることを特徴とす
    るヘリコプタの位置保持制御システム。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のシステムにおいて、さ
    らに、ヘリコプタのピッチ及びロール速度を表すピッチ
    及びロール速度信号を与えるためのピッチ及びロール速
    度検知手段と、 ヘリコプタの操縦桿に加えられる力を表す操縦桿力信号
    を与えるための操縦桿力検知手段と、 上記加速度信号、上記速度信号、上記ピッチ及びロール
    速度信号、及び上記操縦桿力信号に応答し、上記ピッチ
    及びロール命令信号を自動的に接続及び脱離させるため
    のゲート手段、を有することを特徴とするヘリコプタの
    位置保持制御システム。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のシステムにおいて、 上記速度相補フィルタ手段は、a)上記速度信号及び上
    記相補速度信号を表す第1加算信号を表す第1加算信号
    を与えるための第1加算接続手段、b)上記第1加算信
    号に比例する第1利得信号を与えるための第1比例利得
    手段、c)上記第1加算信号の積分を表す第1積分信号
    を与えるための第1積分器手段、d)所定の関数曲線内
    に制限された上記第1積分信号を表す第1制限信号を与
    えるための第1制限器手段、e)上記第1制限信号と上
    記利得信号の合計を表す第2加算信号を与えるための第
    2加算接続手段、f)上記第2加算信号と上記加速度信
    号を表す第3加算信号の積分を表す第3の加算信号を与
    えるための第3加算接続手段、g)上記第3加算信号の
    積分を表す第2積分信号を与えるための第2積分噐手
    段、h)所定の関数曲線内に制限された上記積分信号を
    表す上記相補速度信号を与えるための上記制限噐手段か
    ら構成されており、さらに、 上記位置相補フィルタ手段は、a)上記相補位置信号と
    上記位置信号の加算を表す第4の加算信号を与えるため
    の第4加算接続手段、b)上記第4加算信号に比例する
    第2比例利得手段、c)上記第4加算信号の積分を表す
    第3の積分信号を与えるための第3積分噐手段、d)所
    定の関数曲線内に制限された上記第3制限噐手段、e)
    上記第3制限信号と上記第2利得信号の加算を表す第5
    加算信号を与える第5加算接続手段、f)上記第5加算
    信号と上記慣性基準速度信号の加算を表す第6の加算信
    号を与えるための第6加算接続手段、g)上記第6加算
    信号の積分を表す第4の積分信号を与えるための第4積
    分噐手段、h)所定の関数曲線内に制限された上記第4
    積分信号を表す上記相補位置信号を与えるための第4制
    限噐手段から構成されていることを特徴とするヘリコプ
    タの位置保持制御システム。
  5. 【請求項5】 請求項2のシステムにおいて、さらに、
    上記大地面基準位置誤差信号と上記風速信号を、時間の
    関数としてフェードイン及びフェードアウトさせるため
    の手段を有することを特徴とするヘリコプタの位置保持
    制御システム。
  6. 【請求項6】 飛行停止中にヘリコプタのピッチ及びロ
    ール命令を決定する方法であって、 ヘリコプタの長手方向及び横方向加速度の積分の高周波
    部分を、それぞれの長手方向及び横方向速度の低周波部
    分と合体させるステップと、 上記合体した長手方向及び横方向速度を、ヘリコプタの
    向きを用いて慣性軸基準に変換するステップと、 現時点の長手方向及び横方向ヘリコプタの位置を、所定
    のそれぞれの長手方向及び横方向位置と比較するステッ
    プと、 上記慣性軸基準長手方向及び横方向比較位置と合体させ
    るステップと、 上記合体比較された合体位置を、ヘリコプタの向きを用
    いて、大地面基準ピッチ及びロール命令に変換するステ
    ップ、から成ることを特徴とするヘリコプタのピッチ及
    びロール命令決定方法。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の決定方法において、さ
    らに、長手方向及び横方向風速をそれぞれの上記ピッチ
    及びロール命令に加算するステップを有することを特徴
    とするヘリコプタのピッチ及びロール命令決定方法。
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4142037A1 (de) * 1991-12-19 1993-06-24 Dornier Gmbh Start- und landesystem
GB2262725B (en) * 1991-12-27 1995-10-18 Keith Trevor Lawes Externally referenced rotary wing cyclic pitch control
US5299759A (en) * 1992-06-01 1994-04-05 United Technologies Corporation Helicopter turn coordination and heading hold mode control
US5465211A (en) * 1994-05-02 1995-11-07 Beech Aircraft Corporation Control system for propeller driven aircraft
US5446666A (en) * 1994-05-17 1995-08-29 The Boeing Company Ground state-fly state transition control for unique-trim aircraft flight control system
US5451963A (en) * 1994-05-26 1995-09-19 Lempicke; Thomas A. Method and apparatus for determining aircraft bank angle based on satellite navigational signals
US5915649A (en) * 1996-08-23 1999-06-29 Mcdonnell Douglas Helicopter Company Roadable helicopter
US5841370A (en) * 1996-09-20 1998-11-24 Lempicke; Thomas A. Method and apparatus for determining aircraft bank angle using satellite navigational signals
US6076024A (en) * 1998-04-29 2000-06-13 Sikorsky Aircraft Corporation Earth-referenced wind adjustment for hovering aircraft
FR2787587B1 (fr) * 1998-12-18 2001-10-05 Sextant Avionique Procede pour l'elaboration en temps reel de trajectoires pour un aeronef
US6236914B1 (en) 1999-06-16 2001-05-22 Lockheed Martin Corporation Stall and recovery control system
US6246929B1 (en) 1999-06-16 2001-06-12 Lockheed Martin Corporation Enhanced stall and recovery control system
US6648269B2 (en) 2001-12-10 2003-11-18 Sikorsky Aircraft Corporation Trim augmentation system for a rotary wing aircraft
JP4130598B2 (ja) * 2003-03-07 2008-08-06 ヤマハ発動機株式会社 無人ヘリコプタのgps制御方法
US6731234B1 (en) 2003-06-11 2004-05-04 Honeywell International Inc. Radar anti-fade systems and methods
US7248208B2 (en) * 2004-06-10 2007-07-24 Honeywell International Inc. Methods and systems for maintaining a position during hovering operations
US7100866B2 (en) * 2005-01-14 2006-09-05 Rehco, Llc Control system for a flying vehicle
FR2882163B1 (fr) * 2005-02-15 2011-05-27 Thales Sa Equipement de pilotage automatique pour aeronef a voilure tournante
FR2897956B1 (fr) 2006-02-28 2008-04-04 Airbus France Sas Procede et dispositif pour assister un pilote d'un aeronef suiveur lors d'un vol en patrouille.
WO2007124014A2 (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Swope John M System for position and velocity sense and control of an aircraft
FR2914074B1 (fr) * 2007-03-23 2014-10-31 Thales Sa Methode de generation de valeurs de consignes servant a asservir un parametre de vol p d'un aeronef equipe d'un pilote automatique.
US8694182B2 (en) * 2007-04-03 2014-04-08 Sikorsky Aircraft Corporation Altitude and acceleration command altitude hold algorithm for rotorcraft with large center of gravity range
US8442706B2 (en) * 2008-12-30 2013-05-14 Sikorsky Aircraft Corporation Module for integrated approach to an offshore facility
EP2261116B1 (en) * 2009-06-09 2019-05-22 Sikorsky Aircraft Corporation Automatic trim system for fly-by-wire aircraft with unique trim controllers
US8712607B2 (en) * 2009-12-07 2014-04-29 Sikorsky Aircraft Corporation Systems and methods for velocity profile based approach to point control
US8648607B2 (en) * 2010-01-05 2014-02-11 Amperic, Inc. Monitoring power usage
EP2635942B1 (en) 2011-01-14 2015-06-17 Bell Helicopter Textron Inc. Flight control laws for vertical flight path control
FR2989795B1 (fr) * 2012-04-24 2015-02-06 Thales Sa Systeme de pilotage automatique parametrale destine a un aeronef
US8639400B1 (en) 2012-09-26 2014-01-28 Silverlit Limited Altitude control of an indoor flying toy
US9108612B2 (en) * 2013-04-22 2015-08-18 John Gregory Hovercraft with multiple, independently-operable lift chambers
US9360869B1 (en) 2013-12-03 2016-06-07 Sikorsky Aircraft Corporation Vehicle heading error compensation
FR3023017B1 (fr) 2014-06-30 2016-06-10 Airbus Helicopters Systeme et procede de commande de vol d'un aeronef a voilure tournante en tenue de trajectoire ou tenue de cap selon sa vitesse d'avancement
FR3023018B1 (fr) 2014-06-30 2016-06-10 Airbus Helicopters Procede et systeme de mise en vol stationnaire d'un aeronef a voilure tournante en tenue de trajectoire ou tenue de cap selon sa vitesse d'avancement
FR3023016B1 (fr) 2014-06-30 2016-07-01 Airbus Helicopters Systeme et procede de commande de vol en tenue de trajectoire pour un aeronef a voilure tournante
US10351225B2 (en) * 2015-05-05 2019-07-16 Sikorsky Aircraft Corporation Position hold override control
US10040542B1 (en) * 2017-02-07 2018-08-07 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for stabilizing longitudinal acceleration of a rotorcraft
US10386843B2 (en) * 2017-04-03 2019-08-20 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for determining a position of a rotorcraft
US10611463B2 (en) * 2017-04-05 2020-04-07 Textron Innovations Inc. Rotorcraft fly-by-wire stabilization
US10816971B2 (en) * 2018-02-12 2020-10-27 Textron Innovations Inc. Autopilot recoupling for rotorcraft
US10890668B2 (en) * 2018-06-28 2021-01-12 Textron Innovations Inc. System and method for determining a velocity of a rotorcraft

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2650046A (en) * 1950-12-14 1953-08-25 Piasecki Helicopter Corp Automatic control for helicopters
US2873075A (en) * 1954-05-24 1959-02-10 Honeywell Regulator Co Autoamtic hovering control system
US2998210A (en) * 1958-10-03 1961-08-29 United Aircraft Corp Automatic hovering control
US3620488A (en) * 1969-05-29 1971-11-16 Rita A Miller Aircraft command mixing device
US3916688A (en) * 1972-02-28 1975-11-04 Sperry Rand Corp VTOL craft deceleration control system
US3815850A (en) * 1972-11-24 1974-06-11 Collins Radio Co Crab angle reference signal development for limited forward slip landing maneuver
US4095759A (en) * 1974-03-14 1978-06-20 Dornier Gmbh Device for stabilization of captive aircraft
FR2282644A1 (fr) * 1974-08-22 1976-03-19 France Etat Dispositif pour mesurer la vitesse d'un helicoptere
US4029271A (en) * 1976-04-07 1977-06-14 United Technologies Corporation Automatic approach to hover system
US4148452A (en) * 1977-12-08 1979-04-10 The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration Filtering technique based on high-frequency plant modeling for high-gain control
US4213584A (en) * 1978-10-04 1980-07-22 United Technologies Corporation Helicopter hover stability and cruise gust effect alleviation
US4330829A (en) * 1979-01-24 1982-05-18 United Technologies Corporation Helicopter flight stability control induced oscillation suppression
US4377848A (en) * 1980-10-16 1983-03-22 Sperry Corporation Altitude capture mode for aircraft automatic flight control system
US4371936A (en) * 1981-03-30 1983-02-01 United Technologies Corporation Attitude trimmed airspeed/attitude controls
US4500967A (en) * 1981-11-27 1985-02-19 United Technologies Corporation Aircraft short-term roll attitude retention system
US4740899A (en) * 1982-07-01 1988-04-26 Rockwell International Corporation Use of headwind and airspeed to achieve a transition to a hover in a helicopter or vtol aircraft
US4551804A (en) * 1983-02-08 1985-11-05 Sperry Corporation Approach to hover control system for helicopters
US4626998A (en) 1983-05-02 1986-12-02 United Technologies Corporation Heading reference trim system
EP0141575B1 (en) * 1983-10-17 1989-11-23 Bristow Helicopters Limited Helicopter navigation and location system
GB8404752D0 (en) * 1984-02-23 1984-03-28 Ici Plc Vehicles
US4645141A (en) * 1984-05-23 1987-02-24 Rockwell International Corporation Automatic flight control system
US4697768A (en) * 1985-11-12 1987-10-06 Grumman Aerospace Corporation Flight control system employing complementary filter
US4801110A (en) * 1987-12-21 1989-01-31 Honeywell Inc. Approach to hover control system for helicopters
US5001646A (en) * 1988-12-19 1991-03-19 Mcdonnell Douglas Corporation Automated helicopter flight control system
US5178307A (en) 1991-08-28 1993-01-12 United Technologies Corporation High speed yaw control system for rotary wing aircraft
US5169090A (en) 1991-08-28 1992-12-08 United Technologies Corporation Attitude synchronization for model following control systems

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