JPH08276898A - オートパイロット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基準姿勢を更新する際の姿勢トランジェントを
防止し得、かつ、制御アクチュエータのセンタリングを
可能とする。 【構成】記憶器１２に記憶されたアクチュエータ作動基
準は、加算器１１により制御演算器３の出力と加算さ
れ、アクチュエータ目標位置となる。アクチュエータ制
御器５は、上記アクチュエータ目標位置に応じて制御ア
クチュエータ６を駆動し操縦舵面を制御する。トリムリ
リース操作が行なわれると、現在姿勢と基準姿勢との偏
差が「０」となり、制御演算器３の出力も「０」とな
る。また、トリムリリース操作によりフェードアウト回
路１４の出力が時間と共に減少し、記憶器１２に保持さ
れるアクチュエータ作動基準も徐々に減少する。それに
伴い加算器１１から出力されるアクチュエータ目標位置
も徐々に低下し、制御アクチュエータ６によるセンタリ
ングが徐々に行なわれ、トランジェントの発生が防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランジェント防止機
能を備えた航空機用オートパイロット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の航空機用オートパイロット装置
は、図４に示すように構成されている。すなわち、機体
の姿勢がセンサにより検出されて記憶器１に入力される
と共に、減算器２に入力される。記憶器１は、パイロッ
トのトリムリリース操作によってトリムリリース信号が
与えられた時に上記姿勢信号を基準姿勢として記憶し、
その記憶した姿勢信号を減算器２に入力する。減算器２
は、現在の姿勢信号から記憶器１に記憶されている基準
の姿勢信号を減算し、その姿勢偏差を制御演算器３に入
力する。制御演算器３は、姿勢偏差に基づいてアクチュ
エータ目標位置を求め、減算器４の「＋端子」側を介し
て介してアクチュエータ制御器５に入力する。このアク
チュエータ制御器５は、減算器４を介して入力されるア
クチュエータ目標位置に従ってコマンドを出力し、制御
アクチュエータ６を駆動して操縦舵面をコントロールす
る。また、上記制御アクチュエータ６の作動量は、減算
器４の「−端子」にフィードバックされる。

【０００３】上記のように構成されたオートパイロット
装置において、新たに基準姿勢を更新する際は、パイロ
ットのトリムリリース操作により、機体の現在の姿勢を
記憶器１に記憶させ、基準姿勢として減算器２に入力す
る。このトリムリリース操作が行なわれている間は、減
算器２により求めた現在姿勢と基準姿勢の偏差が「０」
となって制御演算器３に入力される。従って、このとき
制御演算器３の出力、つまり、制御アクチュエータ６の
目標位置が「０」となる。上記のようにトリムリリース
操作が行なわれた時に、制御演算器３の出力を「０」と
することで、制御アクチュエータ６をセンタリングす
る。

【０００４】上記トリムリリース操作後は、記憶器１に
記憶された基準姿勢と現在姿勢の偏差を減算器２で求め
て制御演算器３に入力し、この制御演算器３の出力に応
じてアクチュエータ制御器５により制御アクチュエータ
６を駆動し、操縦舵面をコントロールして機体の姿勢を
基準姿勢に一致させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のオートパイ
ロット装置では、パイロットのトリムリリース操作時に
制御アクチュエータ６がステップ的にセンタリングする
ため、操縦舵面が動いて機体の姿勢にトランジェントが
発生する。また、このトランジェントを防止するために
制御アクチュエータ６のセンタリングを止めた場合、ア
クチュエータストロークが有限であることから制御アク
チュエータ出力の飽和が生じ、オートパイロット機能が
不良となる。以上のことは、シリーズアクチュエータの
みを用いたオートパイロット装置において顕著である。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、基準姿勢を更新する際の機体姿勢のトランジェント
を防止し得、かつ、制御アクチュエータのセンタリング
も可能なトランジェント防止機能を備えたオートパイロ
ット装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、センサにより
検出した機体姿勢と第１の記憶器に記憶している基準姿
勢との姿勢偏差を求め、この姿勢偏差に基づいて制御演
算器により制御演算を行なってアクチュエータ目標シフ
ト量を求め、このアクチュエータ目標シフト量に基づい
て制御アクチュエータを駆動し操縦舵面を制御するオー
トパイロット装置において、上記制御アクチュエータの
位置を取り込み、トリムリリース操作時にその値を徐々
に減少させるフェードアウト回路と、上記トリムリリー
ス操作の終了により、上記フェードアウト回路の出力値
をアクチュエータ作動基準として記憶する第２の記憶器
と、この第２の記憶器に記憶されたアクチュエータ作動
基準と上記制御演算器から出力されるアクチュエータ目
標シフト量とを加算してアクチュエータ目標位置を得る
加算器と、この加算器から出力されるアクチュエータ目
標位置に従って上記制御アクチュエータを駆動して操縦
舵面を制御するアクチュエータ制御器とを具備したこと
を特徴とする。

【０００８】

【作用】通常の状態では、制御アクチュエータの出力が
フェードアウト回路に入力され、フェードアウト回路の
出力は、制御アクチュエータの出力と同じになってい
る。そして、第２の記憶器には、トリムリリース操作終
了時におけるフェードアウト回路の出力がアクチュエー
タ作動基準として記憶される。この第２の記憶器に記憶
されたアクチュエータ作動基準は、加算器に入力されて
制御演算器から出力されるアクチュエータ目標シフト量
と加算され、アクチュエータ目標位置としてアクチュエ
ータ制御器に入力される。アクチュエータ制御器は、上
記アクチュエータ目標位置に応じてコマンドを出力し、
制御アクチュエータを駆動して操縦舵面をコントロール
する。

【０００９】この状態で、新たに基準姿勢を更新する際
は、パイロットがトリムリリース操作を行なう。このト
リムリリース操作が行なわれている間は、現在姿勢と基
準姿勢との偏差が「０」となり、制御演算器から出力さ
れるアクチュエータ目標シフト量も「０」となる。

【００１０】また、上記トリムリリース操作により、フ
ェードアウト回路への入力が遮断され、その出力が時間
と共に減少する。この結果、第２の記憶器に保持される
アクチュエータ作動基準がトリムリリース操作が行なわ
れている間、徐々に減少する。このアクチュエータ作動
基準の減少に伴い、加算器から出力されるアクチュエー
タ目標位置も徐々に低下する。

【００１１】上記のようにトリムリリース操作時に加算
器から出力されるアクチュエータ目標位置が徐々に減少
するので、制御アクチュエータによるセンタリングが徐
々に行なわれ、姿勢トランジェントの発生が防止され
る。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る航空機用
オートパイロット装置の基本構成図である。

【００１４】航空機の機体姿勢がセンサにより検出され
て記憶器１に入力されると共に、減算器２に入力され
る。記憶器１は、パイロットのトリムリリース操作によ
ってトリムリリース信号が与えられた時に上記姿勢信号
を基準姿勢として記憶し、その記憶した姿勢信号を減算
器２に入力する。減算器２は、現在の姿勢信号から記憶
器１に記憶されている基準の姿勢信号を減算し、その姿
勢偏差を制御演算器３に入力する。制御演算器３は、姿
勢偏差に基づいてアクチュエータ目標シフト量を求め、
加算器１１に入力する。また、この加算器１１には、記
憶器１２に記憶されているアクチュエータ作動基準が入
力される。上記加算器１１は、制御演算器３からのアク
チュエータ目標シフト量と、記憶器１２に記憶されてい
るアクチュエータ作動基準とを加算し、アクチュエータ
目標位置として減算器４の「＋端子」側を介して介して
アクチュエータ制御器５に入力する。このアクチュエー
タ制御器５は、減算器４を介して入力されるアクチュエ
ータ目標位置に応じてコマンドを出力し、制御アクチュ
エータ６を駆動して操縦舵面をコントロールする。ま
た、上記制御アクチュエータ６の作動量は、減算器４の
「−端子」にフィードバックされると共に、トリムリリ
ース操作時にオフするスイッチ１３を介してフェードア
ウト回路１４に入力される。このフェードアウト回路１
４は、スイッチ１３がオフして入力が遮断されると、出
力を順次減少させるもので、その出力はスイッチ１５を
介して記憶器１２に入力される。上記スイッチ１５は、
２極式のスイッチで、切換え接点ａ，ｂを備えており、
接点ａ側に記憶器１２の出力が入力され、接点ｂ側にフ
ェードアウト回路１４の出力が入力される。上記スイッ
チ１５は、トリムリリースの操作に応じて切換えられる
もので、トリムリリース操作以外は接点ａ側に接続され
ており、トリムリリース操作が行なわれると、その間接
点ｂ側に切換えられる。

【００１５】次に上記図１の動作を図２のタイムチャー
トを参照して説明する。

【００１６】図２において、（ａ）は機体の姿勢信号及
び基準姿勢、（ｂ）は制御演算器３から出力されるアク
チュエータ目標シフト量、（ｃ）は記憶器１２に保持さ
れているアクチュエータ作動基準、（ｄ）は加算器１１
から出力されるアクチュエータ目標位置である。

【００１７】通常の状態では、スイッチ１３がオンして
おり、制御アクチュエータ６の出力がフェードアウト回
路１４に入力されている。このためフェードアウト回路
１４の出力は、制御アクチュエータ６の出力と同じにな
る。一方、スイッチ１５は、トリムリリース操作以外は
接点ａ側に接続されているるので、トリムリリース操作
を行なっていた最後の瞬間のフェードアウト回路１４の
出力が記憶器１２に保持される。この記憶器１２に保持
された値がアクチュエータ作動基準として加算器１１に
入力される。加算器１１は、制御演算器３から出力され
るアクチュエータ目標シフト量と記憶器１２に保持され
ているアクチュエータ作動基準とを加算し、図２（ｄ）
に示すようにアクチュエータ目標位置として出力する。
このアクチュエータ目標位置は、減算器４を介してアク
チュエータ制御器５に入力される。アクチュエータ制御
器５は、上記アクチュエータ目標位置に応じてコマンド
を出力し、制御アクチュエータ６を駆動して操縦舵面を
コントロールする。

【００１８】この状態で、新たに基準姿勢を更新する際
は、パイロットがトリムリリース操作を行なう。今、図
２に示すようにｔ1 時点においてトリムリリース操作が
行なわれたとすると、トリムリリース信号が出力されて
機体の現在の姿勢が記憶器１に記憶され、基準姿勢とし
て減算器２に入力される。このトリムリリース操作中
は、パイロットにより操舵が行なわれる。上記トリムリ
リース操作が行なわれている間は現在の機体姿勢が記憶
器１に書込まれるので、減算器２から出力される現在姿
勢と基準姿勢との偏差が「０」となり、図２（ｂ）に示
すように制御演算器３から出力されるアクチュエータ目
標シフト量も「０」となる。

【００１９】また、上記トリムリリース操作によりスイ
ッチ１３がオフし、フェードアウト回路１４への入力が
遮断されるので、このフェードアウト回路１４の出力
は、時間と共に減少していく。また、上記トリムリリー
ス操作によりスイッチ１５が接点ｂ側に切換えられ、フ
ェードアウト回路１４の出力が記憶器１２に入力される
ようになる。この結果、記憶器１２に保持されるアクチ
ュエータ作動基準は、図２（ｃ）に示すようにトリムリ
リース操作が行なわれている間、徐々に減少する。この
アクチュエータ作動基準の減少に伴い、図２（ｄ）に示
すように加算器１１から出力されるアクチュエータ目標
位置も徐々に低下する。この場合、トリムリリース操作
が行なわれている間は、制御演算器３の出力が「０」で
あるので、上記記憶器１２から出力されるアクチュエー
タ作動基準がそのまま加算器１１を介してアクチュエー
タ目標位置として出力される。

【００２０】上記のようにトリムリリース操作時に加算
器１１から出力されるアクチュエータ目標位置は徐々に
減少するので、制御アクチュエータ６によるセンタリン
グが徐々に行なわれる。このときのセンタリング速度
は、機体姿勢にトランジェントを発生させない大きさに
設定される。

【００２１】そして、図２にｔ2 時点でトリムリリース
操作を終了すると、記憶器１へのトリムリリース信号が
オフすると共に、スイッチ１３がオフ、スイッチ１５が
接点ａ側に切換わり、通常の制御動作に戻る。この場
合、図２（ａ）に示すようにｔ2 時点における機体姿勢
が新たな基準姿勢として記憶器１に保持され、以後、こ
の新たな基準姿勢に基づいて姿勢制御が行なわれる。

【００２２】また、制御アクチュエータ６が完全にセン
タリングする前にトリムリリース操作を終了させた場合
は、トリムリリース操作を行なっていた最後の瞬間の制
御アクチュエータ６の出力、即ち、フェードアウト回路
１４の出力がアクチュエータ作動基準として記憶器１２
に保持され、以後、これを中心として新たな姿勢保持制
御が行なわれるが、制御アクチュエータ６のストローク
が充分に確保されないときは、必要に応じて再度トリム
リリース操作を行なうことで、制御アクチュエータ６を
確実にセンタリングさせることができる。

【００２３】次に上記オートパイロット装置におけるト
ランジェント防止機能部分の具体的な構成を図３により
説明する。

【００２４】図３に示すようにアクチュエータ制御器５
と制御アクチュエータ６との間に、姿勢保持機能のエン
ゲージ信号によりオン／オフされるスイッチ２０を設け
ている。この場合、上記エンゲージ信号をインバータ２
１に入力し、その出力信号によりスイッチ２０をオン／
オフ制御している。また、上記インバータ２１の出力信
号及びトリムリリース信号をオア回路２２に入力し、こ
のオア回路２２の出力信号によりスイッチ１５の接点
ａ，ｂを切換えている。更に、上記トリムリリース信号
により、スイッチ１３をオン／オフ制御している。その
他は、図１の場合と同様の構成であるので、詳細な説明
は省略する。

【００２５】上記の構成において、姿勢保持機能をディ
スエンゲージすると、エンゲージ信号が“０”、インバ
ータ２１の出力信号が“１”となり、スイッチ２０がオ
フされる。また、上記インバータ２１の出力信号は、オ
ア回路２２より出力され、スイッチ１５を接点ａから接
点ｂに切換える。

【００２６】そして、上記スイッチ２０がオフすること
により、アクチュエータ制御器５から制御アクチュエー
タ６へ送られているコマンドが直ちに遮断され、制御ア
クチュエータ６が停止する。この結果、機体姿勢のトラ
ンジェントを防止することができる。

【００２７】この状態では、通常、制御アクチュエータ
６はセンタリングしていないが、制御アクチュエータ６
の位置データは、フェードアウト回路１４を通り、スイ
ッチ１５を介して記憶器１２に記憶される。この状態に
おいて、次に姿勢保持機能をエンゲージすると、エンゲ
ージ信号が“１”となり、インバータ２１の出力信号が
“０”に反転する。この結果、スイッチ２０がオンする
と共にスイッチ１５が接点ａ側に切換わり、エンゲージ
直前の制御アクチュエータ６の位置がアクチュエータ作
動基準として記憶器１２に保持される。

【００２８】上記記憶器１２に記憶されたアクチュエー
タ作動基準は加算器１１に入力され、エンゲージ時には
「０」となるアクチュエータ目標シフト量と加算されて
アクチュエータ目標位置となる。従って、エンゲージ時
のアクチュエータ目標位置は、エンゲージ前のアクチュ
エータ位置と等しくなり、現在のアクチュエータ位置と
の差分は「０」となる。この結果、アクチュエータ制御
器５から出力されるコマンドも「０」となり、制御アク
チュエータ６はエンゲージ時の位置を保持することにな
り、機体姿勢のトランジェントが防止される。

【００２９】一方、姿勢保持機能エンゲージ中に、トリ
ムリリース操作を行なうと、トリムリリース信号が
“１”となってスイッチ１３がオフし、フェードアウト
回路１４の出力が現在の制御アクチュエータ６の位置か
ら徐々に減少する。また、この状態では、スイッチ１５
が接点ｂ側に切換えられて、フェードアウト回路１４の
出力が記憶器１２に書込まれるので、記憶器１２から出
力されるアクチュエータ作動基準は、現在の制御アクチ
ュエータ６の位置から徐々に減少する。トリムリリース
中では、制御演算器３から出力されるアクチュエータ目
標シフト量が「０」であるので、加算器１１から出力さ
れるアクチュエータ目標位置も徐々に現象することにな
り、機体姿勢のトランジェントが防止される。

【００３０】上記トリムリリース操作か中断されてトリ
ムリリース信号が“０”になると、スイッチ１５がせて
名接点ａ側に切換えられるので、その時のフェードアウ
ト回路１４の出力が新たなアクチュエータ作動基準とし
て記憶器１２に記憶され、この基準を中心として制御ア
クチュエータ６が作動し、トリムリリース操作前と比較
して制御アクチュエータ６のストローク余裕が増加して
姿勢保持性能が向上するが、更にトリムリリース操作を
行なうことで確実に制御アクチュエータ６のセンタリン
グが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、オ
ートパイロット装置において、トリムリリース操作時に
アクチュエータ位置を入力し出力を徐々に減少させるフ
ェードアウト回路を設けると共に、トリムリリース操作
の終了時にフェードアウト回路の出力値を記憶する記憶
器を設けることで、トリムリリース操作中にアクチュエ
ータ目標位置のトランジェントを防止して機体姿勢のト
ランジェントを防止し、かつ、有限のストロークの制御
アクチュエータの作動範囲を確保するため制御アクチュ
エータを確実にセンタリングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るオートパイロット装置
の基本構成を示すブロック図。

【図２】同実施例の動作を説明するためのタイムチャー
ト。

【図３】本発明におけるトランジェント防止機能部分の
具体的な構成を示すブロック図。

【図４】従来のオートパイロット装置を示すブロック
図。

【符号の説明】

１ 記憶器 ２ 減算器 ３ 制御演算器 ４ 減算器 ５ アクチュエータ制御器 ６ 制御アクチュエータ １１ 加算器 １２ 記憶器 １３ スイッチ １４ フェードアウト回路 １５ スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサにより検出した機体姿勢と第１の
   記憶器に記憶している基準姿勢との姿勢偏差を求め、こ
   の姿勢偏差に基づいて制御演算器により制御演算を行な
   ってアクチュエータ目標シフト量を求め、このアクチュ
   エータ目標シフト量に基づいて制御アクチュエータを駆
   動し操縦舵面を制御するオートパイロット装置におい
   て、 上記制御アクチュエータの位置を取り込み、トリムリリ
   ース操作時にその値を徐々に減少させるフェードアウト
   回路と、上記トリムリリース操作の終了により、上記フ
   ェードアウト回路の出力値をアクチュエータ作動基準と
   して記憶する第２の記憶器と、この第２の記憶器に記憶
   されたアクチュエータ作動基準と上記制御演算器から出
   力されるアクチュエータ目標シフト量とを加算してアク
   チュエータ目標位置を得る加算器と、この加算器から出
   力されるアクチュエータ目標位置に従って上記制御アク
   チュエータを駆動して操縦舵面を制御するアクチュエー
   タ制御器とを具備したことを特徴とするオートパイロッ
   ト装置。