JPH11338502A - アクチュエータモデル及びアクチュエータ故障診断システム - Google Patents
アクチュエータモデル及びアクチュエータ故障診断システムInfo
- Publication number
- JPH11338502A JPH11338502A JP14032298A JP14032298A JPH11338502A JP H11338502 A JPH11338502 A JP H11338502A JP 14032298 A JP14032298 A JP 14032298A JP 14032298 A JP14032298 A JP 14032298A JP H11338502 A JPH11338502 A JP H11338502A
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- JP
- Japan
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- actuator
- actual
- value
- proportional
- gain
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非線形領域において、実際のアクチュエータ
の動作を再現できるモデルを提供する。 【解決手段】 要求値とフィードバック値との差である
制御動作信号の比例値を出力する比例要素２と、この比
例要素２の出力側に接続され、制御動作信号が所定の制
限を越えたとき制限値を出力する制限要素７と、この制
限要素７の出力側に接続されたアクチュエータの動作を
表す積分要素３と、この積分要素３の出力をフィードバ
ック値としてフィードバックするフィードバックライン
４と、を備え、積分要素３のゲインは実際のアクチュエ
ータ特性から定め、このゲインに対して実際のアクチュ
エータの最大移動速度に合致するように制限要素７の制
限値を定めるとともに線形範囲内における比例要素２の
ゲインを実際のアクチュエータの特性に合わせる。
の動作を再現できるモデルを提供する。 【解決手段】 要求値とフィードバック値との差である
制御動作信号の比例値を出力する比例要素２と、この比
例要素２の出力側に接続され、制御動作信号が所定の制
限を越えたとき制限値を出力する制限要素７と、この制
限要素７の出力側に接続されたアクチュエータの動作を
表す積分要素３と、この積分要素３の出力をフィードバ
ック値としてフィードバックするフィードバックライン
４と、を備え、積分要素３のゲインは実際のアクチュエ
ータ特性から定め、このゲインに対して実際のアクチュ
エータの最大移動速度に合致するように制限要素７の制
限値を定めるとともに線形範囲内における比例要素２の
ゲインを実際のアクチュエータの特性に合わせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
故障診断に用いるアクチュエータモデルに関する。
故障診断に用いるアクチュエータモデルに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機のエンジンのように高度の信頼性
を要求される機器では、その主要な構成機器の動作を、
その機器の正常な動作を表すモデルと比較して故障を見
出す故障診断システムを採用している。この故障診断シ
ステムは、対象となる機器のモデルを電子回路上に構成
し、このモデルの出力と対象機器の動作を常に比較し、
その差が予め定めた故障診断クライテリアを越えた場合
故障と判断している。
を要求される機器では、その主要な構成機器の動作を、
その機器の正常な動作を表すモデルと比較して故障を見
出す故障診断システムを採用している。この故障診断シ
ステムは、対象となる機器のモデルを電子回路上に構成
し、このモデルの出力と対象機器の動作を常に比較し、
その差が予め定めた故障診断クライテリアを越えた場合
故障と判断している。
【０００３】図２はある装置がある位置となるように動
作させるアクチュエータのモデルを用いたアクチュエー
タ故障診断システムを表す。このモデルは電子回路上に
構成され、要求位置と移動した位置のフィードバック信
号の差を取る減算器１と、この差を制御動作信号とし、
ゲインＫで増幅する比例要素２と、この比例要素２の出
力によりアクチュエータの動作を行なう積分要素３と、
この積分要素３の出力を減算器１にフィードバックする
フィードバックライン４とから構成される。このモデル
の出力と実際のアクチュエータの動きとの差を減算器５
で求め、この差を故障診断部６で故障診断クライテリア
と比較し、クライテリア以内であるかの監視が行われ
る。
作させるアクチュエータのモデルを用いたアクチュエー
タ故障診断システムを表す。このモデルは電子回路上に
構成され、要求位置と移動した位置のフィードバック信
号の差を取る減算器１と、この差を制御動作信号とし、
ゲインＫで増幅する比例要素２と、この比例要素２の出
力によりアクチュエータの動作を行なう積分要素３と、
この積分要素３の出力を減算器１にフィードバックする
フィードバックライン４とから構成される。このモデル
の出力と実際のアクチュエータの動きとの差を減算器５
で求め、この差を故障診断部６で故障診断クライテリア
と比較し、クライテリア以内であるかの監視が行われ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記モデルでは、アク
チュエータはゲインＫａctを有する積分要素で表されて
いる。この表現は実際のアクチュエータが線形範囲で動
作する場合は、アクチュエータの動作を忠実に再現する
が、非線形範囲では再現性が悪くなる。例えば、大きな
位置要求に対して実際のアクチュエータの動作は飽和し
てしまい、要求位置まで移動する要求速度が出せず、要
求位置に精度よく到達できない場合が発生する。
チュエータはゲインＫａctを有する積分要素で表されて
いる。この表現は実際のアクチュエータが線形範囲で動
作する場合は、アクチュエータの動作を忠実に再現する
が、非線形範囲では再現性が悪くなる。例えば、大きな
位置要求に対して実際のアクチュエータの動作は飽和し
てしまい、要求位置まで移動する要求速度が出せず、要
求位置に精度よく到達できない場合が発生する。
【０００５】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、非線形領域において、実際のアクチュエータの動
作を再現できるモデルを提供することを目的とする。
ので、非線形領域において、実際のアクチュエータの動
作を再現できるモデルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、要求値とフィードバック値と
の差である制御動作信号の比例値を出力する比例要素
と、この比例要素の出力側に接続され、前記制御動作信
号が所定の制限を越えたとき制限値を出力する制限要素
と、この制限要素の出力側に接続されたアクチュエータ
の動作を表す積分要素と、この積分要素の出力を前記フ
ィードバック値としてフィードバックするフィードバッ
クラインと、を備え、前記積分要素のゲインは実際のア
クチュエータ特性から定め、このゲインに対して実際の
アクチュエータの最大移動速度に合致するように前記制
限要素の制限値を定めるとともに線形範囲内における前
記比例要素のゲインを実際のアクチュエータの特性に合
わせる。
め、請求項１の発明では、要求値とフィードバック値と
の差である制御動作信号の比例値を出力する比例要素
と、この比例要素の出力側に接続され、前記制御動作信
号が所定の制限を越えたとき制限値を出力する制限要素
と、この制限要素の出力側に接続されたアクチュエータ
の動作を表す積分要素と、この積分要素の出力を前記フ
ィードバック値としてフィードバックするフィードバッ
クラインと、を備え、前記積分要素のゲインは実際のア
クチュエータ特性から定め、このゲインに対して実際の
アクチュエータの最大移動速度に合致するように前記制
限要素の制限値を定めるとともに線形範囲内における前
記比例要素のゲインを実際のアクチュエータの特性に合
わせる。
【０００７】制御動作信号が実際のアクチュエータに存
在する制限を越える場合は、この制限以内となる動作信
号に変換する制限要素を比例要素の出力側に入れ、制限
要素の出力を積分要素に入力する。積分要素のゲインは
実際のアクチュエータ特性から定め、このゲインに対し
て実際のアクチュエータの最大移動速度に合致するよう
に制限要素の制限値を定めるとともに、線形範囲内にお
ける比例要素のゲインを実際のアクチュエータの特性に
合わせることにより、線形範囲及び非線形範囲となる要
求信号に対して、モデルと実際のアクチュエータの動作
を一致させることができる。
在する制限を越える場合は、この制限以内となる動作信
号に変換する制限要素を比例要素の出力側に入れ、制限
要素の出力を積分要素に入力する。積分要素のゲインは
実際のアクチュエータ特性から定め、このゲインに対し
て実際のアクチュエータの最大移動速度に合致するよう
に制限要素の制限値を定めるとともに、線形範囲内にお
ける比例要素のゲインを実際のアクチュエータの特性に
合わせることにより、線形範囲及び非線形範囲となる要
求信号に対して、モデルと実際のアクチュエータの動作
を一致させることができる。
【０００８】請求項２の発明では、請求項１のアクチュ
エータモデルと、このアクチュエータモデルの出力と実
際のアクチュエータの動きとの差を求める減算器と、こ
の差を故障診断クライテリアと比較し、クライテリア以
内か否か監視する故障診断部と、を備える。
エータモデルと、このアクチュエータモデルの出力と実
際のアクチュエータの動きとの差を求める減算器と、こ
の差を故障診断クライテリアと比較し、クライテリア以
内か否か監視する故障診断部と、を備える。
【０００９】指示に対し正しく動作するように調整され
ている請求項１のアクチュエータを基準とし、この基準
アクチュエータと実際のアクチュエータとの動作の差を
求め、この差を故障診断クライテリアと比較し、クライ
テリア以内であれば実際のアクチュエータは正常であ
り、クライテリアを越えた場合、異常と判断する。故障
診断部はこのようにして実際のアクチュエータの動作を
監視する。
ている請求項１のアクチュエータを基準とし、この基準
アクチュエータと実際のアクチュエータとの動作の差を
求め、この差を故障診断クライテリアと比較し、クライ
テリア以内であれば実際のアクチュエータは正常であ
り、クライテリアを越えた場合、異常と判断する。故障
診断部はこのようにして実際のアクチュエータの動作を
監視する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は実施形態のモデルを装
備したアクチュエータの故障診断システムを示す図であ
る。アクチュエータのモデルは、電子回路上に構成さ
れ、要求位置と移動した位置のフィードバック信号の差
を取る減算器１と、この差を制御動作信号とし、ゲイン
Ｋで増幅する比例要素２と、この比例要素２の出力が、
実際のアクチュエータの動作制限以内の時はこの出力に
比例する電流を出力し、制限を越える時は、制限値とな
る電流を出力する制限要素７と、この制限要素７の出力
によりアクチュエータの動作を行なう積分要素３と、こ
の積分要素３の出力を減算器１にフィードバックするフ
ィードバックライン４とから構成される。アクチュエー
タ故障診断システムは、このモデルと、このモデルの出
力と実際のアクチュエータの動きとの差を求める減算器
５と、この差を故障診断クライテリアと比較し、クライ
テリア以内か否か監視する故障診断部６とから構成され
る。
図面を参照して説明する。図１は実施形態のモデルを装
備したアクチュエータの故障診断システムを示す図であ
る。アクチュエータのモデルは、電子回路上に構成さ
れ、要求位置と移動した位置のフィードバック信号の差
を取る減算器１と、この差を制御動作信号とし、ゲイン
Ｋで増幅する比例要素２と、この比例要素２の出力が、
実際のアクチュエータの動作制限以内の時はこの出力に
比例する電流を出力し、制限を越える時は、制限値とな
る電流を出力する制限要素７と、この制限要素７の出力
によりアクチュエータの動作を行なう積分要素３と、こ
の積分要素３の出力を減算器１にフィードバックするフ
ィードバックライン４とから構成される。アクチュエー
タ故障診断システムは、このモデルと、このモデルの出
力と実際のアクチュエータの動きとの差を求める減算器
５と、この差を故障診断クライテリアと比較し、クライ
テリア以内か否か監視する故障診断部６とから構成され
る。
【００１１】各要素２，３，７の定数の設定は次のよう
に行なう。積分要素３のゲインＫact は実際のアクチュ
エータ特性から定め、このゲインＫact に対して実際の
アクチュエータの最大移動速度に合致するように制限要
素７の制限値を定めるとともに線形範囲内における比例
要素２のゲインＫを実際のアクチュエータの特性に合わ
せる。これにより、実際のアクチュエータの動作とモデ
ルの動作を一致させることができる。
に行なう。積分要素３のゲインＫact は実際のアクチュ
エータ特性から定め、このゲインＫact に対して実際の
アクチュエータの最大移動速度に合致するように制限要
素７の制限値を定めるとともに線形範囲内における比例
要素２のゲインＫを実際のアクチュエータの特性に合わ
せる。これにより、実際のアクチュエータの動作とモデ
ルの動作を一致させることができる。
【００１２】このようにして得られたアクチュエータモ
デルを基準として、この基準アクチュエータと実際のア
クチュエータとの動作の差を減算器５で求め、故障診断
部６は、この差を故障診断クライテリアと比較し、クラ
イテリア以内であれば実際のアクチュエータは正常であ
り、クライテリアを越えた場合、異常と判断する。故障
診断部６はこのようにして実際のアクチュエータの動作
を監視する。
デルを基準として、この基準アクチュエータと実際のア
クチュエータとの動作の差を減算器５で求め、故障診断
部６は、この差を故障診断クライテリアと比較し、クラ
イテリア以内であれば実際のアクチュエータは正常であ
り、クライテリアを越えた場合、異常と判断する。故障
診断部６はこのようにして実際のアクチュエータの動作
を監視する。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、実際のアクチュエータの動作制限を反映したモデル
とすることにより、実際のアクチュエータシステムが非
線形範囲（ハードウエアの制限にかかっている時）とな
っても、実際のアクチュエータとモデルとの差を最小限
にすることが可能となる。これにより、故障診断の性能
及び精度の向上を図ることができる。
は、実際のアクチュエータの動作制限を反映したモデル
とすることにより、実際のアクチュエータシステムが非
線形範囲（ハードウエアの制限にかかっている時）とな
っても、実際のアクチュエータとモデルとの差を最小限
にすることが可能となる。これにより、故障診断の性能
及び精度の向上を図ることができる。
【図１】本発明の実施形態のアクチュータ故障診断シス
テムを示す図である。
テムを示す図である。
【図２】従来のアクチュータ故障診断システムを示す図
である。
である。
１ 減算器 ２ 比例要素 ３ 積分要素 ４ フィードバックライン ５ 減算器 ６ 故障診断部 ７ 制限要素
Claims (2)
- 【請求項１】 要求値とフィードバック値との差である
制御動作信号の比例値を出力する比例要素と、この比例
要素の出力側に接続され、前記制御動作信号が所定の制
限を越えたとき制限値を出力する制限要素と、この制限
要素の出力側に接続されたアクチュエータの動作を表す
積分要素と、この積分要素の出力を前記フィードバック
値としてフィードバックするフィードバックラインと、
を備え、前記積分要素のゲインは実際のアクチュエータ
特性から定め、このゲインに対して実際のアクチュエー
タの最大移動速度に合致するように前記制限要素の制限
値を定めるとともに線形範囲内における前記比例要素の
ゲインを実際のアクチュエータの特性に合わせることを
特徴とするアクチュエータモデル。 - 【請求項２】 請求項１のアクチュエータモデルと、こ
のアクチュエータモデルの出力と実際のアクチュエータ
の動きとの差を求める減算器と、この差を故障診断クラ
イテリアと比較し、クライテリア以内か否か監視する故
障診断部と、を備えたことを特徴とするアクチュエータ
故障診断システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14032298A JPH11338502A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | アクチュエータモデル及びアクチュエータ故障診断システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14032298A JPH11338502A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | アクチュエータモデル及びアクチュエータ故障診断システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11338502A true JPH11338502A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15266130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14032298A Pending JPH11338502A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | アクチュエータモデル及びアクチュエータ故障診断システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11338502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110162016A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-23 | 华北电力大学 | 一种燃气轮机气动执行器的故障建模方法 |
| EP3667446A1 (en) | 2018-12-10 | 2020-06-17 | Subaru Corporation | Failure diagnostic system |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14032298A patent/JPH11338502A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3667446A1 (en) | 2018-12-10 | 2020-06-17 | Subaru Corporation | Failure diagnostic system |
| US11345357B2 (en) | 2018-12-10 | 2022-05-31 | Subaru Corporation | Failure diagnostic system |
| CN110162016A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-23 | 华北电力大学 | 一种燃气轮机气动执行器的故障建模方法 |
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