JPH113120A - サーボ制御システムの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 舵面負荷の影響を受けない、ハードウェア構
成が簡素で安全性及び信頼性に優れた故障検出装置を提
供する。 【解決手段】 油圧シリンダ52、前向き回路63及びフィ
ードバック回路68の伝達関数を有し、前向き回路63に入
力される指令値信号に応じたシリンダ作動位置信号を出
力するモデル回路81と、リリーフ機構70が作動状態か否
かを判定するリリーフ判定手段90と、モデル回路出力信
号とフィードバック信号とを比較してシリンダ52の実作
動位置がモデル回路81の出力信号に対し所定誤差範囲内
から外れたか否かを判定する故障判定手段80と、リリー
フ判定手段90および故障判定手段80の判定結果に基づ
き、リリーフ機構70が非作動状態で、かつ、シリンダ52
の実作動位置が所定誤差範囲内から外れたときに故障信
号を出力する故障信号出力手段87と、を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧アクチュエ
ータをサーボ制御するシステムに設けられる故障検出装
置、特に航空機の舵面制御システムに好適なサーボ制御
システムの故障検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体圧アクチュエータをサーボ制御する
システム、例えば航空機の舵面制御システムのように高
度な安全性と信頼性が要求されるシステムにおいては、
アクチュエータの故障が発生した場合にこれを確実かつ
早期に検出することが重要な課題である。そのため、ア
クチュエータおよびサーボバルブと同様な伝達関数を持
つモデル回路に実際の指令値信号と同様の信号を入力
し、その出力とアクチュエータの実作動位置とを比較す
ることで、故障による異常な作動状態を検出するように
したものがある（例えば特開平１−１８５７０９号公報
参照）。

【０００３】図３はそのような故障検出装置を有するサ
ーボ制御システムを示している。このシステムは、指令
値Ｃが加算器１およびアンプ２を介してサーボバルブ３
に与えられ、加算器１がフィードバック信号と目標位置
を示す指令値Ｃとを加算して両信号の偏差信号をアンプ
２に入力すると、サーボバルブ３によって油圧シリンダ
４への作動流体の給排が制御される。そして、油圧シリ
ンダ４の出力部又はそれに直結された負荷の位置がフィ
ードバックセンサ５によって検出され、その検出情報が
復調器６を介して加算器１にフィードバックされる。前
記加算器１、アンプ２、サーボバルブ３および油圧シリ
ンダ４は指令値Ｃに基づいて油圧シリンダ４を作動させ
る前向き回路７を構成しており、フィードバックセンサ
５および復調器６は油圧シリンダ４の実作動位置を指令
入力側にフィードバックする帰還回路８を構成してい
る。

【０００４】また、指令値Ｃは、前向き回路７とほぼ等
しい２次又は３次程度の伝達関数を有するアクチュエー
タモデル９に対して、加算器１と並列に入力され、その
アクチュエータモデル９の出力と復調器６からのフィー
ドバック信号との偏差信号が加算器１０から絶対値計算
回路１１に入力され、その絶対値出力が比較回路１２に
入力される。比較回路１２は、所定の検出スレショルド
レベルまでの不感帯を有し、加算器１０からの偏差信号
が検出スレショルド以上の場合、すなわち油圧シリンダ
４の実作動位置がアクチュエータモデル９に示す規範位
置に対し所定の誤差範囲内にから外れたときに、偏差信
号比較回路１２から所定の遅延特性を持つタイムディレ
イ回路１３を介して故障信号（故障と判定された旨の信
号）が出力される。

【０００５】図４および図５は従来の故障検出装置を有
する他のサーボ制御システムを示しており、このシステ
ムは制御ループ内における油圧シリンダの前後にそれぞ
れ故障検出回路を設けている点で上記システムと異なっ
ている。このシステムにおいては、上述の例とほぼ同様
に、指令値Ｃが加算器２１およびアンプ２２を介してサ
ーボバルブ２３に与えられ、加算器２１がフィードバッ
ク信号と目標位置を示す指令値Ｃとを加算して両信号の
偏差信号をアンプ２２に入力すると、サーボバルブ２３
によってアクチュエータ２４への作動流体の給排が制御
される。そして、アクチュエータ２４の出力部又はそれ
に直結された負荷の位置がフィードバックセンサ２５に
よって検出され、その検出情報が復調器２６Ａを介して
加算器２１に前記フィードバックされる。加算器２１、
アンプ２２およびサーボバルブ２３は指令値Ｃに基づい
てアクチュエータ２４を作動させる前向き回路２７を構
成しており、フィードバックセンサ２５および復調器２
６Ａはアクチュエータ２４の実作動位置を指令入力側に
フィードバックする帰還回路２８を構成している。

【０００６】指令値Ｃと復調器２６Ａからのフィードバ
ック信号とは、加算器２１と並列に故障検出用の第１加
算器２９にも入力され、この第１加算器２９を介してサ
ーボバルブ２３およびアンプ２２を合わせたものとほぼ
等しい伝達関数を有するサーボバルブモデル３０に入力
される。また、サーボバルブ２３の実際の出力が故障検
出用のフィードバックセンサ３１および復調器３２を介
して故障検出用の第２加算器３３にフィードバックさ
れ、この第２加算器３３でサーボバルブモデル３０の出
力と加算されて偏差信号となり、これが絶対値計算回路
３４に入力される。絶対値計算回路３４の絶対値出力
は、所定スレショルド（閾値）レベルまでの不感帯を有
する比較回路３５に入力され、加算器３３からの偏差信
号が検出スレショルド以上の場合に比較回路３５から所
定の遅延特性を有するタイムディレイ回路３６を介して
故障信号が出力される。一方、加算器２１に入力される
フィードバック信号およびフィードバックセンサ２５の
出力、すなわち復調器２６Ａの前後におけるフィードバ
ック信号が、帰還回路側の故障検出のための第３加算器
３７に入力され、この第３加算器３７の出力が絶対値計
算回路３８を介し比較回路３９に入力されて、加算器３
７からの偏差出力が所定範囲から外れた場合におよびタ
イムディレイ回路４０を介して故障信号が出力される。
２６Ｂは復調器２６Ａと同様な復調器である。また、図
５に示すように、フィードバックセンサ２５からはゼロ
点からの変位に対し同一レベルのＡ相，Ｂ相の信号が出
力され、それぞれ復調器４１，４２を通して第１加算器
４３で加算され、この加算値が第２加算器４４にて規定
値出力回路４５からの一定の値と比較され、この加算値
が規定値と同一ないとき、偏差信号が絶対値計算回路４
６から比較回路４７に与えられ、所定値を超える偏差が
生じたときにタイムディレイ回路４８を介して故障信号
が出力されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の故障検出装置にあっては、油圧シリンダ４
に過負荷が加わったときに作動するリリーフ機構が設け
られていると、一般的な２次又は３次程度の伝達関数を
用いるアクチュエータモデルの出力がアクチュエータの
実作動位置と対応しない状態となり、誤検出が発生す
る。

【０００８】したがって、図３に示すような故障検出装
置は、故障検出の閾値レベルや検出時間長を大きくして
平常時に誤検出が生じないようにする必要があり、飛行
安全性上の重要度が高いプライマリー舵面に採用できな
いため、プライマリー舵面ほど重要度が高くないスポイ
ラーその他（例えばフラップ、スピードブレーキ、スラ
ット）のセカンダリー舵面の制御系にのみ採用されてい
た。

【０００９】そして、飛行安全性上の重要度が高い方向
舵、昇降舵、補助翼等のプライマリー舵面の制御につい
ては、図４および図５に示したように、舵面負荷の影響
を受けないサーボバルブや電気回路等の部分的な複数の
モデルによって故障検出することになり、各検出部にお
ける復調器の二重化をはじめとして構成が極めて複雑に
なるため、航空機に搭載するハードウェアのサイズおよ
び重量が増すばかりでなく、コスト高となっていた。

【００１０】そこで本発明は、舵面負荷の影響を受けな
い、しかもハードウェア構成が簡素で安全性および信頼
性に優れた故障検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、作動流体が給排される複数の流体室の間の差圧
に応じて作動位置が変化するアクチュエータと、該アク
チュエータの実作動位置を検出し該実作動位置を示すフ
ィードバック信号を出力するフィードバック回路と、該
フィードバック信号と目標位置を示す指令値信号とを加
算して両信号の差に対応する偏差信号を出力する加算器
および該加算器からの偏差信号に応じて前記アクチュエ
ータへの作動流体の給排を制御するサーボバルブを有す
る前向き回路と、前記アクチュエータの複数の流体室の
うち何れかに所定のリリーフ設定圧に達する流体圧が発
生したとき該室内の流体圧を設定圧までに制限するよう
作動するリリーフ機構と、を備えたサーボ制御システム
にあって、前記アクチュエータ、前向き回路およびフィ
ードバック回路の伝達関数を有するとともに、前記前向
き回路に入力される前記指令値信号を入力し、該入力に
応じた前記アクチュエータの作動位置を表す信号を出力
するアクチュエータモデル回路と、前記リリーフ機構が
作動状態か非作動状態かを判定するリリーフ判定手段
と、前記アクチュエータモデル回路の出力信号と前記フ
ィードバック信号とを比較して前記アクチュエータの実
作動位置が前記アクチュエータモデル回路の出力信号に
対し所定の誤差範囲内から外れたか否かを判定する故障
判定手段と、リリーフ判定手段および故障判定手段の判
定結果に基づき、前記リリーフ機構が非作動状態にあ
り、かつ、前記アクチュエータの実作動位置が前記所定
の誤差範囲内から外れたとき、前記アクチュエータ又は
何れかの回路に故障が発生したことを示す故障信号を出
力する故障信号出力手段と、を設けている。

【００１２】かかる構成においては、アクチュエータに
過大な負荷が加わり、アクチュエータの流体室のうち何
れかに所定のリリーフ設定圧に達する流体圧が発生する
と、その流体圧を設定圧以下に制限するようリリーフ機
構が作動する。このとき、過負荷によってアクチュエー
タの実作動位置がモデル回路出力に対する所定の誤差範
囲内から外れたとしても、リリーフ機構が作動状態であ
るから故障信号は出力されない。一方、リリーフ機構の
非作動状態で、なんらかの故障によってアクチュエータ
の実作動位置がモデル回路出力に対し所定の誤差範囲内
から外れると、故障信号が出力される。したがって、リ
リーフ機構作動時の誤検出がなくなる。

【００１３】なお、衝撃等によってアクチュエータに過
大な負荷が作用し、流体室内の圧力を設定圧までに制限
するようリリーフ機構が作動するとき、作動流体の一部
が排出されてアクチュエータが瞬間的に負荷に追従す
る。このとき、アクチュエータの作動位置が目標位置か
らずれることになるが、アクチュエータ出力が低下する
のではなく、負荷がアクチュエータによって制御可能な
範囲内になった時点でアクチュエータの目標位置への復
帰がなされる。したがって、アクチュエータの作動位置
制御に実質的な悪影響を及ぼすことなく誤った故障検出
を防止することができる。

【００１４】前記リリーフ判定手段は、好ましくは、前
記流体室の間の差圧を検出する差圧センサを有するも
の、あるいは、前記流体室のうち高圧側の圧力を取り出
す高圧選択弁と、該高圧選択弁を介して前記高圧側の圧
力を検出する圧力センサと、からなるものであり、この
ようにすることで、リリーフ機構の作動圧のばらつきや
アクチュエータ作動油圧の定格値に基づいて、最適な検
出タイミングでリリーフ機構の作動の有無を判定して、
より信頼性を高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本
発明に係るサーボ制御システムの故障検出装置の一実施
形態を示しており、本発明を航空機の舵面制御システム
に適用した例を示している。図１において、５１は支点
部５１ａで航空機の機体側支持部材５０に操舵可能に支
持された舵面であり、５２はこの舵面５１を操舵制御す
る油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ）である。油圧
シリンダ５２は、支持部材５０に揺動可能に支持された
支点部５３ａを有するシリンダ本体５３と、舵面５１に
連結されたピストンロッド５４とを有しており、シリン
ダ本体５３の内部にピストンロッド５４のピストン部５
４ａによって仕切られた一対の流体室５５，５６（複数
の流体室）が画成されている。そして、油圧シリンダ５
２の流体室５５，５６に図示しない供給源からの作動油
（作動流体）が給排され、両流体室５５，５６間に差圧
が生じたとき、その差圧に応じてピストンロッド５４の
軸線方向位置、すなわち舵面５１を制御する油圧シリン
ダ５２の作動位置が変化するようになっている。

【００１６】流体室５５，５６への作動油の給排は、電
気−油圧サーボ弁であるサーボバルブ５７によって制御
される。このサーボバルブ５７は、パイロットコマンド
等に基づく指令値出力手段６０からの指令値信号を加算
器６１およびサーボアンプ６２を介して入力し、その入
力信号に応じて供給圧ポート５８からの所定圧の高圧作
動油を流体室５５，５６のうち何れか一方の流体室５５
又は５６に供給するとともに、他方の流体室５６又は５
５からはリターンポート５９に作動油を排出させ、流体
室５５，５６の間の差圧を制御することができる。供給
圧ポート５８は前記供給源の一部を構成する高圧の油圧
回路又は油圧ポンプに接続されており、リターンポート
５９は同供給源の残部を構成する低圧の油圧回路又はリ
ザーバタンクに接続されている。加算器６１は、例えば
所定のサンプリング周期毎に指令値信号と後述するフィ
ードバック信号との偏差信号を生成するようになってお
り、サーボアンプ６２はその偏差信号をＤ／Ａ変換およ
び増幅する機能を有している。サーボバルブ５７は、詳
細は図示しないが、所定形状の弁体と、油圧シリンダ５
２の流体室５５，５６に連通する一対のシリンダポート
と、前記供給圧ポート５８およびリターンポート５９
と、を有している。

【００１７】油圧シリンダ５２の実作動位置は、油圧シ
リンダ５２のシリンダ本体５３に内蔵されたフィードバ
ックセンサ６６によって検出される。そして、このフィ
ードバックセンサ６６の検出信号が復調器６７を通して
加算器６１にフィードバック信号として入力される。な
お、フィードバックセンサ６６は、詳細を図示しない
が、例えばシリンダ本体５３側に固定されたコイル部
と、ピストンロッド５４に固定された可動コア部と、か
らなる差動変圧器である。フィードバック信号は、上述
のように、加算器６１によって目標位置を示す指令値信
号（コマンド信号）と加算され、両信号の差に対応する
偏差信号がサーボアンプ６２に取り込まれてサーボバル
ブ５７にバルブ操作信号が供給される。このようにサー
ボバルブ５７は加算器６１からの偏差信号に応じて油圧
シリンダ５２への作動流体の給排を制御することができ
る。そして、加算器６１，サーボアンプ６２およびサー
ボバルブ５７によって、指令値信号に基づいて油圧シリ
ンダ５２の作動位置を制御する前向き回路６３が構成さ
れている。また、フィードバックセンサ６６および復調
器６７によって、油圧シリンダ５２の実作動位置をフィ
ードバック信号として加算器６１にフィードバックする
フィードバック回路６８が構成されている。

【００１８】７０は、油圧シリンダ５２の複数の流体室
５５，５６のうち何れかに所定のリリーフ設定圧に達す
る流体圧が発生したとき、その流体室５５又は５６内の
流体圧を設定圧までに制限するよう作動するリリーフ機
構である。このリリーフ機構７０は、設定圧を超える作
動油圧が入力されたとき作動油の一部をリターン通路７
７側に排出して設定圧を保つリリーフ弁７１と、流体室
５５，５６およびリリーフ弁７１をそれぞれ接続する一
対の接続通路７２，７３と、両接続通路７２，７３にそ
れぞれ設けられ流体室５５，５６からリリーフ弁７１へ
の作動油の流れを許容し逆向きの流れを阻止する逆止め
弁７４，７５と、から構成されている。リリーフ弁７１
は逆止め弁７４，７５より下流側で合流する接続通路７
２，７３の合流通路７６に配設され、この合流通路７６
内の油圧をパイロット圧として設定圧で作動する。な
お、このリリーフ弁７１の設定圧は、油圧シリンダ５２
の定格値（定格作動圧）に対して１０％程度のマージン
をもって、かつ、リリーフ弁７１の作動公差（±１００
psi程度）を顧慮して、例えば３４００psiに設定され
る。

【００１９】８０は、実際のアクチュエータ制御系の作
動状態をモニタするモニタ手段で、アクチュエータモデ
ル回路８１、加算器８２、絶対値検出回路８３および比
較回路８４から構成されている。アクチュエータモデル
回路８１は、油圧シリンダ５２、前向き回路６３および
フィードバック回路６８を合わせた系とほぼ同様の伝達
関数を有する回路で、例えば２次又は３次の伝達関数を
有している。このアクチュエータモデル回路８１は、前
向き回路６３と並列に指令値信号を入力し、その入力信
号に応じて油圧シリンダ５２の作動位置を表す信号（図
中「シリンダ位置」）を出力する。また、アクチュエー
タモデル回路８１の出力は加算器８２によって復調器６
７からのフィードバック信号と加算され、両信号の偏差
信号が絶対値検出回路８３に入力されて、その絶対値出
力が比較回路８４に入力される。比較回路８４は、所定
のスレショルドレベルを有し、絶対値検出回路８３から
の絶対値信号がそのスレショルド（閾値）レベル以上に
なったとき、すなわち油圧シリンダ５２の実作動位置が
アクチュエータモデル回路８１の規範出力に対する所定
の誤差範囲内から外れたとき、“Ｈ（high）”レベルの
信号を出力する。したがって、モニタ手段８０は、アク
チュエータモデル回路８１の出力信号とフィードバック
信号とを比較して油圧シリンダ５２の実作動位置が所定
の誤差範囲内から外れたか否かを判定する故障判定手段
の機能を有している。このモニタ手段８０から出力され
る判定信号は、ＡＮＤ回路８５の一方の入力端に入力さ
れる。そして、ＡＮＤ回路８５は、モニタ手段８０から
の判定信号と後述するリリーフ判定手段９０から他方の
入力端に反転入力されるリリーフ判定信号とに応じて、
出力端から“Ｈ”又は“Ｌ（low）”レベルの信号を出
力する。

【００２０】リリーフ判定手段９０は、リリーフ機構７
０が作動状態か非作動状態かを判定する手段で、差圧検
出ユニット９１、絶対値検出回路９２および比較回路９
３から構成されている。差圧検出ユニット９１はリリー
フ機構７０の接続通路７２，７３を介して流体室５５，
５６の油圧の差（差圧）を検出する圧力センサであり、
この差圧検出ユニット９１の差圧検出信号は、絶対値検
出回路９２に入力され、その絶対値出力が比較回路９３
に入力される。比較回路９３は、リリーフ弁７１の設定
圧と油圧シリンダ５２の定格値とのほぼ中間の圧力（例
えば油圧シリンダ５２の作動油圧の定格値３０００psi
(pounds per aquare inch.)およびリリーフ設定圧３４
００psiに対して３２００psi）に相当する所定のスレシ
ョルドレベルを有し、差圧検出ユニット９１からの差圧
検出信号がそのスレショルドレベル以上になったとき、
すなわち流体室５５，５６の差圧がリリーフ弁７１の設
定圧と油圧シリンダ５２の定格値とのほぼ中間の圧力を
超えたとき、リリーフ機構７０の非作動状態が解除され
てそのリリーフ作動が始まることを示す信号が出力され
る。そして、この信号がＡＮＤ回路８５に反転入力され
ることにより、リリーフ機構７０の非作動状態ではその
非作動状態を示す“Ｈ”レベルの信号がＡＮＤ回路８５
に入力され、リリーフ機構７０の作動開始直前および作
動状態ではその状態を示す“Ｌ”レベルの信号がＡＮＤ
回路８５に入力される。したがって、ＡＮＤ回路８５
は、リリーフ機構７０が非作動状態にあり、かつ、油圧
シリンダ５２の実作動位置が所定の誤差範囲内から外れ
たとき、“Ｈ”レベルの信号を出力することができる。
この“Ｈ”レベルの信号は、油圧シリンダ５２、前向き
回路６３、フィードバック回路６８およびアクチュエー
タモデル回路８１のうち何れかに故障が発生したことを
示す故障信号で、所定の時間遅れ特性を有するタイムデ
ィレイ回路８６を介して指令値出力手段６０を含む図外
のフライトコントロールコンピュータに出力される。前
記ＡＮＤ回路８５およびタイムディレイ回路８６は故障
信号出力手段８７を構成している。なお、タイムディレ
イ回路８６の遅延特性は、リリーフ検出手段９０によっ
てリリーフ機構７０の作動、非作動の切り替わりの有無
を検出してからリリーフ機構７０が確実に切り替った後
に故障信号が出力されるようにするように設定される。

【００２１】上述のように構成された本実施形態におい
ては、指令値出力手段６０からの指令値信号が、加算器
６１とアクチュエータモデル回路８１にそれぞれ入力さ
れ、フィードバック回路６８からのフィードバック信号
も、加算器６１，８１にそれぞれ入力される。そして、
例えば所定のサンプリング周期毎に指令値信号とフィー
ドバック信号との偏差信号が生成され、サーボバルブ５
７による作動油の給排制御がなされて、油圧シリンダ５
２の作動位置が制御される。

【００２２】一方、この状態において、アクチュエータ
モデル回路８１は指令値信号に応じて油圧シリンダ５２
の規範作動位置を示す信号を出力し、これが加算器８２
によって、油圧シリンダ５２の実作動位置を示すフィー
ドバック信号と加算され、両信号の偏差信号が絶対値検
出回路８３を介して比較回路８４に入力される。この状
態において、絶対値検出回路８３からの絶対値信号は通
常は比較回路８４のスレショルド（閾値）レベル未満と
なり、比較回路８４の出力は“Ｌ”レベルのままで、故
障信号は出力されない。

【００２３】一方、絶対値検出回路８３からの絶対値信
号が比較回路８４のスレショルドレベル以上になると、
すなわち油圧シリンダ５２の実作動位置がアクチュエー
タモデル回路８１の規範位置出力に対する所定の誤差範
囲内から外れると、比較回路８４は“Ｈ”レベルの信号
を出力する。このとき、差圧検出ユニット９１からの差
圧検出信号がそのスレショルドレベル以上になっていた
とすると、すなわち流体室５５，５６の差圧がリリーフ
弁７１の設定圧と油圧シリンダ５２の定格値とのほぼ中
間の圧力を超えていれば、リリーフ機構７０の非作動状
態が解除されてそのリリーフ作動が始まっているが、リ
リーフ機構７０の作動開始直前よりリリーフ検出手段９
０から“Ｌ”レベルの信号がＡＮＤ回路８５に入力され
ており、ＡＮＤ回路８５はリリーフ機構７０が作動を開
始したとき以後、油圧シリンダ５２の実作動位置が所定
の誤差範囲内から外れても“Ｈ”レベルの信号を出力し
ない。したがって、リリーフ機構７０の作動によってア
クチュエータモデル回路８１の規範位置出力と油圧シリ
ンダ５２の実作動位置を示すフィードバック信号とがず
れたときに、誤って故障信号が出力されることがない。

【００２４】一方、リリーフ機構７０が非作動状態にあ
り、かつ、油圧シリンダ５２の実作動位置が所定の誤差
範囲内から外れたときには、ＡＮＤ回路８５から“Ｈ”
レベルの信号、すなわち故障信号が出力される。ところ
で、舵面５１に加わる衝撃等によって油圧シリンダ５２
に過大な負荷が作用し、油圧シリンダ５２内の流体室５
５，５６の内圧を設定圧までに制限するようリリーフ機
構７０が作動すると、作動油の一部がリターン通路７７
に排出されて油圧シリンダ５２が瞬間的に負荷に追従す
る。このとき、油圧シリンダ５２の作動位置が目標位置
からずれることになるが、油圧シリンダ５２の出力自体
が低下する訳ではなく、油圧シリンダ５２によって制御
可能な負荷の範囲内になった時点で油圧シリンダ５２の
目標位置への復帰がなされることになる。

【００２５】このように、本実施形態の故障検出装置で
は、過負荷により流体室５５，５６のうち何れかの圧力
が高くなってリリーフ機構７０が作動するとき、その瞬
間だけ故障信号の出力を禁止し、過負荷によって油圧シ
リンダ５２の実作動位置がモデル回路８１の出力に対す
る所定の誤差範囲内から外れたとしても、その直前の制
御状態が維持され、負荷が制御可能な範囲内になった時
点で正常な復帰動作を行う。したがって、油圧シリンダ
５２の作動位置制御に実質的な悪影響を及ぼすことな
く、誤った故障検出を防止することができる。しかも、
故障検出までの不感帯領域幅（ゼロから検出スレショル
ドレベルまで）を従来よりも狭くしてその検出時間も短
縮することができ、故障検出の感度を高めることができ
る。

【００２６】また、従来のように舵面負荷の影響を受け
ないサーボバルブや電気回路等の部分的な複数のモデル
を設けたり、検出部毎に復調器を二重化したりする必要
がなくなり、１つのアクチュエータモデルだけで各部の
境界を含めた高感度の故障検出が可能になるから、ハー
ドウェアサイズおよび重量が小さく、しかも信頼性の高
い故障検出装置となり、プライマリ舵面の制御にも適用
できる小型、軽量で安価な装置を提供できる。これに加
え、アクチュエータモデル回路８１をデジタルモデルと
すれば、そのモデル特性、検出スレショルドおよび検出
時間の変更が容易にでき、システムの柔軟性も向上す
る。

【００２７】また、リリーフ判定手段９０が、複数の流
体室５５，５６の間の差圧を検出する差圧センサからな
るので、リリーフ機構７０の作動圧のばらつきや油圧シ
リンダ５２の作動油圧の定格値に基づいて、リリーフ機
構７０の作動開始直前の最適な検出タイミングでリリー
フ機構７０の作動の有無を判定することができ、故障検
出の信頼性をより向上させ、１００％の故障発見率を達
成することができる。

【００２８】図２は、本発明に係るサーボ制御システム
の故障検出装置の他の実施形態を示している。なお、本
実施形態はリリーフ判定手段の構成について上述の実施
形態と相違するが、他の構成は上述の実施形態と同一で
あるので、同一の構成については図１と同一の符号を付
してその詳細な説明を省略し、相違点についてのみ詳述
する。

【００２９】図２において、１１０は、リリーフ機構７
０が作動状態か非作動状態かを判定するリリーフ判定手
段で、複数の流体室５５，５６のうち高圧側の圧力を取
り出すリリーフ機構７０の逆止め弁７４，７５からなる
高圧選択弁１１１と、高圧選択弁１１１を介して前記高
圧側の圧力を検出する圧力スイッチ１１２（圧力セン
サ）と、から構成されている。この圧力スイッチ１１２
は、リリーフ機構７０の接続通路７２，７３が合流する
合流通路７６の圧力を検出し、この圧力が所定の切替設
定圧に達したとき“Ｈ”レベルの信号をＡＮＤ回路８５
の他方の入力端に供給する。圧力スイッチ１１２の切替
設定圧は、リリーフ弁７１の設定圧と油圧シリンダ５２
の作動油圧の定格値とのほぼ中間の圧力（例えば油圧シ
リンダ５２の定格値３０００psi およびリリーフ設定圧
３４００psiに対して３２００psi）に相当する圧力であ
り、流体室５５，５６のうち何れかの圧力がこの切替設
定圧を超えたとき、リリーフ機構７０の非作動状態が解
除されてそのリリーフ作動が始まることを示す信号が出
力される。そして、この信号がＡＮＤ回路８５に反転入
力されることで、リリーフ機構７０の非作動状態ではそ
の非作動状態を示す“Ｈ”レベルの信号がＡＮＤ回路８
５に入力され、リリーフ機構７０の作動開始直前および
作動状態ではその状態を示す“Ｌ”レベルの信号がＡＮ
Ｄ回路８５に入力される。したがって、ＡＮＤ回路８５
は、リリーフ機構７０が非作動状態にあり、かつ、油圧
シリンダ５２の実作動位置が所定の誤差範囲内から外れ
たときのみ、タイムディレイ回路８６を介して、油圧リ
ンダ５２、前向き回路６３、フィードバック回路６８お
よびアクチュエータモデル回路８１のうち何れかに故障
が発生したことを示す故障信号を出力する。

【００３０】このようにしても、上述の実施形態と同様
に構成を簡素化するとともに、リリーフ機構７０の作動
圧のばらつきや油圧シリンダ５２の作動油圧の定格値に
基づいて、最適な検出タイミングでリリーフ機構７０の
作動の有無を判定することができ、誤った故障検出を防
止して安全性および信頼性を高めることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、リリーフ機構の非作動
状態で、なんらかの故障によってアクチュエータの実作
動位置がモデル回路出力に対し所定の誤差範囲内から外
れたときのみ、故障信号が出力されるようにしているの
で、故障検出装置の構成を簡素化しつつ、リリーフ機構
作動時に誤って故障信号が出力されるのを防止すること
ができる。また、衝撃等の過負荷によりリリーフ機構が
作動したとき、その瞬間だけ故障信号を出力せず、過負
荷によってアクチュエータの実作動位置がモデル回路出
力に対する所定の誤差範囲内から外れたとしても、その
直前の制御状態を維持して正常な復帰動作を行うことが
できる。

【００３２】さらに、リリーフ判定手段を、複数の流体
室の間の差圧を検出する差圧センサを有するものとし、
あるいは、前記流体室のうち高圧側の圧力を取り出す高
圧選択弁と、該高圧選択弁を介して前記高圧側の圧力を
検出する圧力センサと、を有するものとすれば、リリー
フ機構の作動圧のばらつきやアクチュエータ作動油圧の
定格値に基づいて、最適な検出タイミングでリリーフ機
構の作動の有無を判定し、より信頼性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーボ制御システムの故障検出装
置の一実施形態を示すその構成図である。

【図２】本発明に係るサーボ制御システムの故障検出装
置の他の実施形態を示すその構成図である。

【図３】従来の故障検出装置の一例を示すその構成図で
ある。

【図４】従来の故障検出装置の他の例を示すその構成図
である。

【図５】図４に示したフィードバックセンサの詳細構成
の説明図である。

【符号の説明】

５０ 機体側支持部材 ５１ 舵面 ５１ａ 支点部 ５２ 油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ） ５３ａ 支点部 ５３ シリンダ本体 ５４ ピストンロッド ５４ａ ピストン部 ５５，５６ 流体室（複数の流体室） ５７ サーボバルブ ５８ 供給圧ポート ５９ リターンポート ６０ 指令値出力手段 ６１ 加算器 ６２ サーボアンプ ６３ 前向き回路 ６６ フィードバックセンサ ６７ 復調器 ６８ フィードバック回路 ７０ リリーフ機構 ７１ リリーフ弁 ７２，７３ 接続通路 ７４，７５ 逆止め弁 ７７ リターン通路 ８０ モニタ手段（故障判定手段） ８１ アクチュエータモデル回路 ８２ 加算器 ８３ 絶対値検出回路 ８４ 比較回路 ９０ リリーフ判定手段 ９１ 差圧検出ユニット（差圧を検出する圧力セン
サ） ９２ 絶対値検出回路 ９３ 比較回路 １１０ リリーフ判定手段 １１１ 高圧選択弁 １１２ 圧力スイッチ（圧力センサ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動流体が給排される複数の流体室の間の
   差圧に応じて作動位置が変化するアクチュエータと、 該アクチュエータの実作動位置を検出し、該実作動位置
   を示すフィードバック信号を出力するフィードバック回
   路と、 該フィードバック信号と目標位置を示す指令値信号とを
   加算して両信号の差に対応する偏差信号を出力する加算
   器、および、該加算器からの偏差信号に応じて前記アク
   チュエータへの作動流体の給排を制御するサーボバル
   ブ、を有する前向き回路と、 前記アクチュエータの複数の流体室のうち何れかに所定
   のリリーフ設定圧に達する流体圧が発生したとき、該室
   内の流体圧を設定圧までに制限するよう作動するリリー
   フ機構と、を備えたサーボ制御システムにあって、 前記アクチュエータ、前向き回路およびフィードバック
   回路の伝達関数を有するとともに、前記前向き回路に入
   力される前記指令値信号を入力し、該入力に応じた前記
   アクチュエータの作動位置を表す信号を出力するアクチ
   ュエータモデル回路と、 前記リリーフ機構が作動状態か非作動状態かを判定する
   リリーフ判定手段と、 前記アクチュエータモデル回路の出力信号と前記フィー
   ドバック信号とを比較して、前記アクチュエータの実作
   動位置が前記アクチュエータモデル回路の出力信号に対
   し所定の誤差範囲内から外れたか否かを判定する故障判
   定手段と、 リリーフ判定手段および故障判定手段の判定結果に基づ
   き、前記リリーフ機構が非作動状態にあり、かつ、前記
   アクチュエータの実作動位置が前記所定の誤差範囲内か
   ら外れたとき、前記アクチュエータ又は何れかの回路に
   故障が発生したことを示す故障信号を出力する故障信号
   出力手段と、を設けたことを特徴とするサーボ制御シス
   テムの故障検出装置。
2. 【請求項２】前記リリーフ判定手段が、前記流体室の間
   の差圧を検出する差圧センサを有することを特徴とする
   請求項１に記載のサーボ制御システムの故障検出装置。
3. 【請求項３】前記リリーフ判定手段が、前記流体室のう
   ち高圧側の圧力を取り出す高圧選択弁と、該高圧選択弁
   を介して前記高圧側の圧力を検出する圧力センサと、か
   らなることを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御シ
   ステムの故障検出装置。