JPH08193799A - Airframe controller - Google Patents

Airframe controller

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Publication number
JPH08193799A
JPH08193799A JP7004833A JP483395A JPH08193799A JP H08193799 A JPH08193799 A JP H08193799A JP 7004833 A JP7004833 A JP 7004833A JP 483395 A JP483395 A JP 483395A JP H08193799 A JPH08193799 A JP H08193799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
controller
control
deviation
acceleration
airframe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7004833A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Suzuki
達雄 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7004833A priority Critical patent/JPH08193799A/en
Publication of JPH08193799A publication Critical patent/JPH08193799A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To realize an apparatus which can avoid the decrease in response or spatially stable performance at a low speed and high altitude of an airframe. CONSTITUTION: This airframe controller comprises a proportional control unit 1 and an integrating control unit 2 for inputting the deviation (e) of an acceleration command nC and an airframe acceleration (n), and a changeover switch 9 inputting the output signals of the units 1, 2 to switch and output an output signal according to whether the deviation (e) falls within the range of a predetermined allowable value ε or not, wherein since the designing of the units 1, 2 can be independently conducted, the performance of the control system can be raised to its limit.

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、飛しょう体のオートパ
イロット内等に組み込まれる機体制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a body control device incorporated in an autopilot of a flying body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の飛しょう体の機体制御装置は、図
4に示すように、比例型制御器01と積分型制御器02
と加算器03により構成されていた。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a conventional airframe control device for a flying vehicle comprises a proportional controller 01 and an integral controller 02.
And the adder 03.

【0003】上記において、それぞれの制御器01,0
2には、加速度指令nC が加速度センサにより検出され
た機体加速度nを減算器05により減算されて入力さ
れ、それぞれの制御器01,02の出力信号は加算器0
4により加算され、この加算された出力信号を機体制御
装置03が出力して機体の制御を行っており、それぞれ
の制御器01,02のゲイン(係数)kA ,kB は、飛
しょう体の高度や速度によりスケジューリングされるも
のであった。
In the above, each controller 01, 0
2, the acceleration command n C is subtracted from the body acceleration n detected by the acceleration sensor by the subtractor 05 and input, and the output signals of the controllers 01 and 02 are added by the adder 0.
4 is added, and the added output signal is output by the machine control device 03 to control the machine. The gains (coefficients) k A and k B of the controllers 01 and 02 are the flying objects. It was scheduled according to the altitude and speed of.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、機体の高度や速度で制御器のゲインをスケジューリ
ングする場合にも、制御性能は制御器設計時のノミナル
ポイント(高度、速度)での性能に大きく依存するた
め、下記の課題があった。
In the conventional apparatus, the control performance is the performance at the nominal point (altitude, speed) when designing the controller even when scheduling the gain of the controller at the altitude or speed of the airframe. There is the following problem because it largely depends on.

【0005】即ち、(1)低速、高高度においては応答
性が低下する。すなわち時定数が大きくなる。 (2)シーカに対する空間安定性能(機体動揺特性)が
低下する。
That is, (1) the response decreases at low speed and high altitude. That is, the time constant becomes large. (2) Spatial stability performance (airframe motion characteristics) with respect to the seeker deteriorates.

【0006】このような性能の低下は通常制御器のゲイ
ンをあげることで対処しているが、ゲインをあげると制
御系の安定マージンを低下させるため、限界があった。
また、飛しょう体の飛しょう環境(高度、速度等)は広
範であり、全ての領域で制御性能を最適なものにするこ
とは困難であった。
Although such deterioration in performance is usually dealt with by increasing the gain of the controller, there is a limit because increasing the gain lowers the stability margin of the control system.
Further, the flying environment of the flying object (altitude, speed, etc.) is wide, and it has been difficult to optimize the control performance in all areas.

【0007】そのため、制御器のゲイン設定値は、保守
的な値とならざるをえず、先に述べた課題を回避するこ
とができなかった。本発明は上記の課題を解決しようと
するものである。
Therefore, the gain setting value of the controller must be a conservative value, and the above-mentioned problem cannot be avoided. The present invention is intended to solve the above problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の機体制御装置
は、加速度指令と機体加速度の偏差を入力する比例型制
御器と積分型制御器、および同それぞれの制御器の出力
信号を入力しまた上記偏差を入力してその偏差が所定の
許容値の範囲内の場合は積分型制御器の出力信号を出力
し範囲外の場合には比例型制御器の出力信号を出力して
機体の制御を行う切り換えスイッチを備えたことを特徴
としている。
A body control device of the present invention inputs a proportional controller and an integral controller for inputting a deviation between an acceleration command and a body acceleration, and output signals of the respective controllers. Input the above deviation and output the output signal of the integral type controller when the deviation is within the range of the predetermined allowable value, and output the output signal of the proportional type controller when it is out of the range to control the aircraft. It is characterized by having a changeover switch for performing.

【0009】[0009]

【作用】上記において、比例型制御器は、加速度指令に
対する機体加速度の追従スピードを支配する働きをも
ち、この制御器のゲインをあげることにより制御系の速
応性を向上させることができるものである。
In the above, the proportional controller has a function of controlling the speed at which the body acceleration follows the acceleration command, and the quick response of the control system can be improved by increasing the gain of this controller. .

【0010】また、積分型制御器は、加速度指令に対す
る機体加速度の追従精度を支配する働きがあり、この制
御器のゲインをあげることにより制御系の定常特性を向
上させることができるものである。
Further, the integral type controller has a function of controlling the accuracy of following the acceleration of the body to the acceleration command, and the steady characteristic of the control system can be improved by increasing the gain of this controller.

【0011】上記加速度指令と機体加速度の偏差を入力
したそれぞれの制御器は、それぞれ所定の演算を行い、
それぞれの出力信号を切り換えスイッチに入力し、同切
り換えスイッチは上記偏差が所定の許容値の範囲内の場
合は積分型制御器の出力信号を出力し、範囲外の場合に
は比例型制御器の出力信号を出力して機体の制御を行
う。
Each of the controllers, to which the deviation between the acceleration command and the body acceleration is input, performs a predetermined calculation,
Each output signal is input to the changeover switch, and the changeover switch outputs the output signal of the integral type controller when the deviation is within the range of the predetermined allowable value, and outputs the output signal of the proportional type controller when it is out of the range. The output signal is output to control the machine.

【0012】そのため、上記偏差が所定の許容値の範囲
内の場合は精度の高い制御が、また、範囲外の場合には
速応性の高い制御が可能となり、飛しょう体のように系
の動特性が飛しょう環境(高度、速度)により大きく変
化する場合でも、制御性能に対するこれらの影響を小さ
くすることができる。
Therefore, highly accurate control is possible when the above deviation is within a predetermined permissible value range, and highly responsive control is possible when the above deviation is outside the range, and system movement such as that of a flying object is possible. Even if the characteristics greatly change depending on the flight environment (altitude, speed), these influences on the control performance can be reduced.

【0013】また、比例型制御器と積分型制御器を独立
としているため、それぞれの制御器のゲインを従来型制
御器(比例+積分型制御器)に比較して高く設定するこ
とができ、飛しょう体等の制御における制御性能の向上
が可能となる。
Since the proportional controller and the integral controller are independent, the gain of each controller can be set higher than that of the conventional controller (proportional + integral controller). It is possible to improve the control performance in controlling the flying body or the like.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の一実施例に係る機体制御装置につい
て、図1により説明する。なお、本実施例は飛しょう体
に適用されたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An airframe controller according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this embodiment is applied to a flying object.

【0015】図1に示す本実施例の装置は、誘導演算に
より得られる加速度指令nC (比例航法の場合、nC
N’σ、N’;誘導ゲイン、σ;誘導信号)と慣性装置
の加速度センサ6により得られる機体加速度nを入力し
てその偏差eを出力する減算器5から上記偏差eを入力
する比例型制御器1と積分型制御器2と絶対値演算器
7、同絶対値演算器7が出力する絶対値|e|を入力し
て許容値εを減算する減算器8、および上記それぞれの
制御器1,2と減算器8の出力信号を入力して制御信号
を出力し機体を制御する切り換えスイッチ9を備えてい
る。
The apparatus of this embodiment shown in FIG. 1 has an acceleration command n C (n C = n C in the case of proportional navigation) obtained by guidance calculation.
N'σ, N '; inductive gain, σ; inductive signal) and the vehicle body acceleration n obtained by the acceleration sensor 6 of the inertial device are input and the deviation e is output from the subtracter 5 which is the proportional type. The controller 1, the integral controller 2, the absolute value calculator 7, the subtracter 8 that inputs the absolute value | e | output from the absolute value calculator 7 and subtracts the allowable value ε, and each of the above controllers A changeover switch 9 for controlling the machine body is provided by inputting the output signals of 1 and 2 and the subtractor 8 and outputting a control signal.

【0016】上記において、比例型制御器1は、加速度
指令nC に対する機体加速度nの追従スピード(速応
性)を決めるものであり、このゲインkA を上げること
により系の応答の速応性を上げることができる。
In the above description, the proportional controller 1 determines the follow-up speed (rapid response) of the body acceleration n to the acceleration command n C , and the quick response of the system is increased by increasing the gain k A. be able to.

【0017】積分型制御器2は、加速度指令nC に対す
る加速度nの追従の精度(定常特性)を決めるものであ
り、このゲインkB を上げることにより、定常特性の改
善が可能となる。
The integral type controller 2 determines the accuracy (steady characteristic) of the acceleration n following the acceleration command n C , and the steady characteristic can be improved by increasing the gain k B.

【0018】上記それぞれの制御器1,2は、加速度指
令nC と機体加速度nの偏差を入力しており、それぞれ
所定の演算を行い、それぞれの出力信号を切り換えスイ
ッチ9に入力している。
Each of the controllers 1 and 2 receives the deviation between the acceleration command n C and the machine body acceleration n, performs a predetermined calculation, and inputs the respective output signals to the changeover switch 9.

【0019】また、上記加速度指令nC と機体加速度n
の偏差eは絶対値演算器7にも入力され、その絶対値|
e|が求められた後、予め設計者により設定された許容
値εがこの絶対値|e|より減算され、その減算値が切
り換えスイッチ9に入力される。
Further, the acceleration command n C and the body acceleration n
Deviation e of is also input to the absolute value calculator 7 and its absolute value |
After e | is obtained, the allowable value ε preset by the designer is subtracted from this absolute value | e |, and the subtracted value is input to the changeover switch 9.

【0020】この切り換えスイッチ9は、上記減算値が
正か負かによりその出力を切り換えるものであり、|e
|−ε>0(e<−ε,e>ε)のときは、切り換えス
イッチ9を1側として比例型制御器1の出力信号を出力
し、|e|−ε≦0(−ε≦e≦ε)のときは、切り換
えスイッチ9を0側として積分型制御器2の出力信号を
出力する。
The change-over switch 9 switches its output depending on whether the subtracted value is positive or negative.
When |-[epsilon]> 0 (e <-[epsilon], e> [epsilon]), the output signal of the proportional controller 1 is output with the changeover switch 9 on the 1 side, and | e |-[epsilon] ≤0 (-[epsilon] ≤e When ≦ ε), the changeover switch 9 is set to the 0 side and the output signal of the integral type controller 2 is output.

【0021】本実施例に係る装置3を用いて実際に機体
制御を行った場合の切り換えスイッチ9の切り換えと加
速度の応答の状況を示したものが図2であり、以下この
内容を説明する。なお、ここでは加速度指令nC をステ
ップ関数としている。
FIG. 2 shows the state of the changeover of the changeover switch 9 and the response of the acceleration when the machine body control is actually performed by using the apparatus 3 according to the present embodiment. The contents will be described below. The acceleration command n C is a step function here.

【0022】図2において、まず、制御開始時には、比
例制御により加速度nの立ち上がりを早め、その後の過
渡応答時には、比例制御と積分制御を細かく切り換えな
がら制御偏差(e=nC −n)を小さくするような制御
を行っている。そして、最終的には定常特性として、制
御偏差eが0となるように積分制御を行っている。
In FIG. 2, first, at the start of control, the rising of the acceleration n is accelerated by proportional control, and at the subsequent transient response, the control deviation (e = n C -n) is reduced while finely switching between proportional control and integral control. Control. Then, finally, integral control is performed so that the control deviation e becomes 0 as a steady characteristic.

【0023】図4に示す従来型制御装置(比例+積分制
御)と異なる点は、従来型制御装置の制御構造が単一の
構造のものであるのに対して、図1に示す本実施例の制
御装置3は2つの独立した制御器1,2をもつ構造とな
っている点である。
The difference from the conventional controller (proportional + integral control) shown in FIG. 4 is that the conventional controller has a single control structure, whereas the embodiment shown in FIG. The control device 3 of 1 has a structure having two independent controllers 1 and 2.

【0024】従って、設計段階においても、2つの制御
器のゲイン(係数)はそれぞれ独立に設計することがで
き、個々のゲインを限界まで引きあげることが可能であ
る。従来型制御装置ではこのように個々のゲインを独立
に設定することができないため、ゲイン配分は保守的な
ものとなる。
Therefore, even in the design stage, the gains (coefficients) of the two controllers can be designed independently of each other, and the individual gains can be raised to their limits. Since the conventional control device cannot individually set the gains in this way, the gain distribution is conservative.

【0025】上記について、次式により示される機体モ
デルを用いて、以下に具体的に説明する。 〔1/(1+τs)〕・〔ω2/(s2 +2ζωs+ω2 )〕 ここで、τは時定数、ζは減衰率、ωは固有振動数、s
はラプラス演算子である。
The above will be specifically described below by using a machine model represented by the following equation. [1 / (1 + τs)] · [ω 2 / (s 2 + 2ζωs + ω 2 )] where τ is a time constant, ζ is a damping rate, ω is a natural frequency, and s
Is the Laplace operator.

【0026】こゝでは、典型的な値として、τ=0.
2、ω=55Hz、ζ=0.2を用いた。また、制御器
1,2の定数として、比例ゲインkA =10、積分ゲイ
ンkB=500を用いた。
Here, as a typical value, τ = 0.
2, ω = 55 Hz and ζ = 0.2 were used. Further, as the constants of the controllers 1 and 2, the proportional gain k A = 10 and the integral gain k B = 500 were used.

【0027】上記機体モデルについて、従来型制御(図
4)と本実施例に係る可変構造制御(図1)を行った場
合の加速度nの応答を示したものが図3である。図3か
らわかるように、従来型制御では不安定となってしまう
場合でも、可変構造制御とすることで安定化が可能であ
る。
FIG. 3 shows the response of the acceleration n when the conventional type control (FIG. 4) and the variable structure control according to the present embodiment (FIG. 1) are performed on the above machine body model. As can be seen from FIG. 3, even if the conventional control becomes unstable, the variable structure control can stabilize the control.

【0028】これは、従来型制御ではゲイン配分(kA
=10、kB =500)が高すぎるためである。可変構
造制御の場合は、制御状況に応じて制御器を切り換える
ため、個々のゲインを従来型制御にくらべて高く設定す
ることができ、それにより制御性能を向上させることが
できる。
This is because the gain distribution (k A
= 10, k B = 500) is too high. In the case of variable structure control, since the controller is switched according to the control situation, the individual gain can be set higher than in the conventional control, and thus the control performance can be improved.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の機体制御装置は、加速度指令と
機体加速度の偏差を入力する比例型制御器と積分型制御
器、および同それぞれの制御器の出力信号を入力し上記
偏差が所定の許容値の範囲内か否かにより上記出力信号
を切り換え出力する切り換えスイッチを備えたことによ
って、それぞれの制御器の設計を独立に行なうことがで
きることから、制御系の性能を限界まで引きあげること
が可能となる。
The airframe controller of the present invention inputs the output signals of the proportional type controller and the integral type controller for inputting the deviation between the acceleration command and the airframe acceleration, and the output signals of the respective controllers, and the deviation is set to a predetermined value. Since the controller can be designed independently by providing the changeover switch that switches and outputs the above output signal depending on whether it is within the range of the allowable value, the performance of the control system can be raised to the limit. It will be possible.

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

【図1】本発明の一実施例に係る飛しょう体の機体制御
装置の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a body control device for a flying vehicle according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記一実施例に係る切り換えスイッチの動作と
加速度応答の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation and an acceleration response of the changeover switch according to the embodiment.

【図3】上記一実施例と従来型制御の応答の比較図であ
る。
FIG. 3 is a comparison diagram of a response between the above-described embodiment and a conventional control.

【図4】従来の装置の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 比例型制御器 2 積分型制御器 3 機体制御装置 5 減算器 6 加速度センサ 7 絶対値演算器 8 減算器 9 切り換えスイッチ 1 Proportional controller 2 Integral controller 3 Airframe controller 5 Subtractor 6 Accelerometer 7 Absolute value calculator 8 Subtractor 9 Changeover switch

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加速度指令と機体加速度の偏差を入力す
る比例型制御器と積分型制御器、および同それぞれの制
御器の出力信号を入力しまた上記偏差を入力してその偏
差が所定の許容値の範囲内の場合は積分型制御器の出力
信号を出力し範囲外の場合には比例型制御器の出力信号
を出力して機体の制御を行う切り換えスイッチを備えた
ことを特徴とする機体制御装置。
1. A proportional type controller and an integral type controller for inputting an acceleration command and a deviation of an airframe acceleration, and an output signal of the respective controllers, and the deviation is inputted and the deviation is a predetermined allowance. A fuselage characterized by including a changeover switch for controlling the fuselage by outputting the output signal of the integral controller when the value is within the range and by outputting the output signal of the proportional controller when the value is out of the range Control device.
JP7004833A 1995-01-17 1995-01-17 Airframe controller Withdrawn JPH08193799A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979640A (en) * 2019-12-25 2020-04-10 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method and circuit for cutting off autopilot by lever force sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979640A (en) * 2019-12-25 2020-04-10 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method and circuit for cutting off autopilot by lever force sensor
CN110979640B (en) * 2019-12-25 2023-03-24 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method and circuit for cutting off autopilot by lever force sensor

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