JPS59209995A - 故障モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の信号の間の差の検出、一層詳細には、内
側ループ及び外側ループを有づる航空機自動Ｊｌｕ行制
御システム内の外側ループのアクティビティの監視に係
る。

多くの制御システムは複数の信号に応答して作動する。

例えば、航空機自動飛行制御システム（ΔＦＣ８）は、
航空機の飛行運動を制御するため、ジｔ・イ１」、高度
計、加速度計、計弾機、アクチュエータ等の出力に応答
する。更に、信号は比例性、積分性等であって良い。以
下には、ＡＦＣ８に関係する信号について説明するが、
ここに開示される内容は他の信号にも応用可能である。

典型的なＡＦＣ３は航空機の各制御軸（ロール、ピッチ
、ヨー、揚力、速度）に対する二つの主要なサブシステ
ムを含んでいる。一つのサブシステム、外側ループ、は
典型的に、含まれている特定の軸を制御するフル・オー
ソリディを右するが、Ａ−ソリティを行使し行る速度は
制限されている。

他のサブシステム、内側ループ、は典型的に高速で作動
づ−るが、オーソリティは制限されている。

両ループはアクチュエータを通じて作動する。内側ルー
プ、外側ループ及び操縦者入力の合計効果が、含まれて
いる特定の軸を制御づる。

ランアウェイ（ｒ旧ＴａＷａｙ）・ループ又はアクチュ
エータを阻止Ｊるため、現在の構成のモニタ／遮断シス
テムは、独立の情報源を必要どする電子モデルを含んで
いる。予め設定されたしきい値を越える不一致がモデル
とアクチュエータとの間で同定されるとき、故障が指示
され、また外側ループ・トリムアクチュエータの遮断が
達成される。

しかし、このようなシステムは単に不一致を同定シ且１
〜リムアクチー１エータを作動不能にＪ−るものであり
、モデルの故障が不一致の源である時に作動の継続を許
さない。

本願と譲受人及び出願日を同じくする゛航空機トリムア
クチュエータ遮断モニタ・システム″という名称の米国
特許出願第　　　　　　月明１［１ｉ１には、成る位置
及び速度制限が超過されるとき内側ループ及び外側ルー
プ・アクチュエータの反対方向運動の結果どして遮断が
行われるシステムが開示されている。

本願と譲受人を同じくり−る“パルス作動による航空機
アクチュエータ″という名称の１９８１８ｆ３月３０日
付米国特許出願第２４−９，３００号明細書には、外側
ループ指令が内側ループ被制限比例群（差信号から導出
されるＡＦＣ８が開示されてＪシリ、その内容を参照に
よりここに組入れたものとづる。外側ループ指令は正規
には内側ループ誤差信号ど同一方向く即ち同一極性）で
ある。外側ループ・トリムアクチュエータは、それに与
えられる成る継続時間の外側ループ指令パルスに応答し
て、内側ループ比例誤差信号が中心がらずらされており
且内側ループ信号の積分がしきい値を越えている時には
常にステップ状に駆動される。従って、位置センサはト
リムアクチュエータでは必要とされない。外側ループ機
能は、中心に置かれた内側ループ・Ａ−ソリティを保つ
ことである。

内側ループの中心復帰は、内側ループ信号がら外側ルー
プ指令に等しい大きさを差引くことにより達成される。

外側ループ・アクチュエータは電子−機械式装置であり
、また故障はアクチュエータ内で、又はそれに外側ルー
プ指令パルスを与える回路内Ｃ発生し得る。その何れも
望ましくないアクチュエータ・ランアウェイ（ハードオ
ーバー〉を惹起し得る。従って、外側ループ・モニタが
超過継続時間の外側ループ・パルスを検出するべく設け
られている。明らかに、このような監視方法では、故障
を検出するのに必要とされる時間が、低いぽうの端に於
て、一つの完全なパルスの１１芥続時間により制限され
ている。故障検出の際の固有の遅延は成る飛行方式では
望ましくない。更に、それぞれ許容差内にある一連のパ
ルスを与える故障は検出されず、しかしハードオーバー
を惹起し得る。これらの制限のため、例えばピッチ・ハ
ードオーバー内で故障がｒｉ言され且作用される前に、
危険な状況が生じ得る。

従って、本発明の目的は、ランアウェイ形態でトリムア
クチュエータを指令する外側ループを監視し且遮断する
ことである。パルス作動による航空機アクチュエータ・
システムに於て、本発明の伯の目的は、危険な状況が生
ずる前に且一つの完全なパルスよりも少ない時間で、故
障している外側ループを迅速に遮断することである。本
発明の別の目的は、これまで故障を指示しなかった偽パ
ルス列のような故障を検出することである。本発明の更
に他の目的は、トリムアクチ」エータ位置レンザなしに
外側ループを監視づることである。

本発明によれば、外側ループ指令の極性（方向）が内側
ループ比例誤差信号の極性（方向）と比較される。ｔＥ
　ＡＵには、これらの極性は同一であるべきである。従
って、これらの極性が反対である時には、故障が指示さ
れる。しかし、内側ループ信号は航空機摂動に応答して
速く変化し得るので、比較は、内側ループ信号が成るし
きい値、例えば何れかの方向に内側ループ・オーソリテ
ィの１２゜５％、に等しく又はそれを超過する時のみな
され、それににり不感帯（非比較の窓）を確立する。更
に、不感帯を最小化づると共にニューサンス故障を最小
化するため、比較は、一つのパルスである外側ループ指
令の発生時及びその後の制限された時間（一つのパルス
の一部分）の間のみなされる。

本発明は、以下の開示から当業者に明らかなアナログ又
はディジタル信号処理、装置及び技術を用いて実施され
得る。本発明の上記及び他の［Ｊ的、特徴及び利点は、
以下に典型的なＷ用ハードウェアによる実施例を詳細に
説明覆るなかで一層明らかになろう。

第１図には、本願と１受入を同じくする゛パルス作動に
よる航空機アクチュエータ″という名称の米国特許出願
第２４９，３００号明細書に開示されているようなピッ
チ・チャンネルと組合せるだめの外側ループ・モニタが
示されている。前記米国特許出願明柵書の参照は以下で
は短縮形態でなされる：　（Ｐ、Ａ、Ａ、、第１Ｉ図：
参照符号ＸＶ）第１図のピッチ外側ループ・モニタを参
照づ−ると、コンパレータ１０は、例えばＡＦＣ８（Ｐ
。

Ａ、Ａ、、第１図＝５４）により与えられる被制限内側
ループ比例誤差信号（Ａ＞が前方へのピッチ内側ループ
・アクチュエータ・Ａ−ソリティの成る百分率、例えば
＋１２．５％、に等しい又はそれを超過する第一のピッ
チ内側ループ・アクチュエータ（Ｐ、Ａ、Δ１．第１図
：１２）の運動を指令している時、Ａア回路１２に信号
を与える。

全ての前方操作はここでは正（十〉として、後方操作は
負（−）として示されている。何故ならば、信号の゛′
極性″は故障同定に必須だからである。

コンパレータ１４は、被制限内側ループ比例誤差１６号
（Ｂ）、（Ｐ、Ａ、Ａ、、第１図：５５）が前方へのピ
ッチ内側ループ・Ａ−ソリティの成る百分率、例えば＋
１２．５％、に等しい又はそれを超過する第二のピッチ
内側ループ・アクチュエータ（Ｐ、Δ、Ａ、、第１図＝
第１冫＝１３を指令している時、Ａア回路１２に信号を
与える。従って、二重アクチュエータ・システムに於て
、Δア回路１２はオーソリティの＋１２．５％に等しい
又はそれを超過づる何れかの内側ループ・アクチュエー
タの前方運動を指令する内側ループ信号を示づ°正の信
号（論理１１１　ＩＩ　）を導線１６上に与える。同様
に、コンパレータ１８、］ンパレータ２０及びオア回路
２２は、成る百分率、例えばオーソリティの−１２，５
％、に等しい又はそれを超過する（即ち負の百分率より
も代数的に“小さし）″）何れかの内側ループ・アクチ
ュエータの後方運動を指令Ｊる内側ループ信号を示１負
の信号〈論理（Ｌ　Ｉ　ＩＩ　）を導線２４上に与える
ように共動作用する。

＋１２．５％〜−１２，５％不感帯（非比較窓）は、内
側ループ内の信号が航空機摂動に応答し−（変化、一層
詳細には極性変化、をし得るので、ニューサンス故障を
減少するために設けられている。

不感帯を確立Ｊ−る時、成るかねあいが感度と二Ｊ−ザ
ンス故障の減少との間でなされること番ま理解されよう
。不感帯は最小である必要はなく、また他の仕方で航空
機特性に関係して実施され得る。

実際に、不感帯は、内側ループ信号を単一の基準ど比較
することにより消去され得る。内側ル−プ信号が基準と
等しく又はそれを超過しているとき、正の信号が与えら
れる。負の信号は、内側ル−プ信号が基準にりも小さい
時に与えられる。二重１７ｊ側ループ・アクチュエータ
方式がここに開示さ４′シているが、本発明は単−又は
多重アクチコーエータ方式にも応用可能である。

前方外側ループ指令＜（））は導線２９上でアク”／−
Ｉエータ３０　（Ｐ、Ａ、Ａ、、’ｆＸｓｉ図：３７：
第３図：　１５０）に与えられ、アクチコーエータをし
て航空機を前方にピッチさせる。同様に、後方外側ルー
プ指令（Ｅ）はＳ線３５上でアクチュ］二一夕３０に与
えられる。゛パルス作動による航空機アクチュエータ″
に於て、外側ループ指令（Ｄ　。

Ｅ）は別別の導線上の同様のパルスのように別別に与え
られる。従って、コンパレータ２６Ｇよ前方（即ら正）
外側ループ指令に応答して導線２８」二に信号を与え、
またコンパレータ３２（よ後方〈叩ち負）外側ループ指
令に応答して導線３４上（こ指令を与える。■び正及び
負は極性（方向）を示１０外側ループ指令（Ｄ、Ｅ）の
大きさは関与しな（１ので、基準２５は単にコンパレー
タ２６．３２がパルス存在の判定を行うことを可能にす
る。何れかのパルス（例えばＤ）の存在は、アクチュエ
ータ３０の］イル３６．３８を通じて、他の導線（例え
ば３５〉上の遅延パルスとして示される。

従って、両コンパレータ２Ｇ、３２は、各地の出力端に
接続されＣいる禁止（オフ〉入力を与えられでおり、こ
うして信号番よ導線２８．３７１の只一つの上に存在し
、決して両方に同時には存在しない。パルスではなくま
た前方及び後方に対して切削に与えられ１！７ない外側
ループ指令に於て、基準２５は、内側ループに対して説
明したと同様な仕方で、コンパレータと共にしきい値又
は不感帯を確立し得る。

導線２８．３４の何れかの上の信号はオア回路３６を介
して８１ＩＩＳ中安定マルチバイブレーク３８を始動さ
せる。単安定マルチバイブレータ３８は導線４０上でア
ンド回路４２に信号〈論理”　１　”　）を与えて、外
側ループ・パルスの発生時ど、Ａア回路３６の出力にに
り指示されているように、その後の被制限時間（８ｍｓ
）のみの間とに外側ループ・モニタを作動可能にする。

これは更に、外側ループ・パルスの特定の時間の間に、
高速応答内側ループ信−号が極性を変化Ｊ゛る時、ニュ
ーザンス故障を減少する。内側ループ比例誤差信号の積
分がしきい値に到達づるどき外側ループ・パルスが与え
られるので、監視の目的で、内側ループ信号の極性と外
側ループ指令の極性との間の相関の不存在は、外側ルー
プ指令の発生時に、故障の有効な指示を与えることが決
定されている。不感帯及び被制限時間比較が共働作用し
て、モニタがボナファイド故障を検出し且ニューナンス
故障を減少する能力に影響を与えることは理解されよう
。従って、被制限時間比較をできる限り短く保ち、しか
し回路応答を念頭に置くことが望ましい。

前方（正）外側ループ指令を示す導線２８上の信号は、
後方内側ループ信号を示Ｊ導線２４上の負の信号と共に
アンド回路４４に与えられる。両信号が同時に存在して
いる時には、極性の不一致が存在し、また不一致を示す
信号がオア回路４６に与えられ、その出力が、モニタが
導線４０上の信号により作動可能にされているとき、故
障を示す論理ＬＬ　１　Ｉ＋にアンド回路４２の出力（
Ｃ）を駆動する。

同様に、後方（角）外側ループ指令を示づ一導線３４上
の信号は、前方内側ループ指令を示す導線１６上の正の
信号と共にアンド回路４８に与えられる。両信号が同時
に存在している時には、極性の不一致が存在し、また不
一致を示す信号が、故障を指示するべくオア回路４６に
与えられる。

故障信号（Ｃ）は外側ループ・アクチュエータを′ａ断
づるための任意の適当な手段、例えばパパルス作動によ
る航空機アクチュエータ″のビツヂ外側ループ自動遮断
（Ｐ、Ａ、△、、第１図：３８）に与えられて良い。そ
こで、信号（Ｃ）は容易に双安定ラッチ（Ｐ、Ａ、Ａ、
、第３図：１８５）内にオアされ（“ｏｒｒｅｄ　”　
）る。

第２図には、前記米国特許出願第２４９，３００号明細
書（前記のように、その内容を参照にＪ、りここに組入
れＩＣものとする）に開示されているような［］−ル・
ヂャンネルと組合せるための外側ループ・モニタが示さ
れている。

ＬＪ−ルでは、航空機比容特性により一層広い範囲の故
障が許容され得る。コンパレータ６０は、内側ループ比
例誤差信号（（」〉が左方へのロール内側ループ・アク
チュエータ・Ａ−ソリティの成る百分率、例えば＋２５
％、に等しい又はそれを超過するロール内側ループ・ア
クチュエータ（Ｐ。

Ａ、Ａ、、第４図、Ｒ，１，Ｌ、　　ＡＣＴＲｌ＞の運
動を指令している時、アンド回路６２に正の信号、例え
ば論理１１１　Ｉ＋、を与える。同様に、コンパレータ
７０は、オーソリティの一２５％に等しい又はそれを超
過する右方内側ループ信号を示づ一層の信号、例えば論
理１１１＋１、をアンド回路７２に与える。外側ループ
指令はそれぞれ左方及び右方にロール外側ループ・アク
チュエータを指令づる導線６４．６６に与えられるパル
ス（Ｆ、Ｇ）である。極性比較のために、左方は正とし
て、右方は負として示されている。正の左方外側ループ
指令はアンド回路７２に与えられ、負の右方外側ループ
指令はアンド回路６２に与えられる。負の右方外側ルー
プ指令が内側ループからの導線１６上の正の信号と同時
に与えられる時、アンド回路６２は故障を示す信号をＡ
ア回路６８に与える。

同様に、正の左方外側ループ指令が内側ループからの負
の信号と同時に与えられる肋、アンド回路７２は故障を
示づ信号をＡア回路６８に与える。

オア回路６８は何れかの事象に基づいて、故障信号を与
え、この故障信号はロール外側ループを連断するべく１
゛ラツチ″され得る。

比較窓がロールでは比較的大きくて良いので、比較の時
間を特定のパルス時間の一部分に制限づる必要はない。

史に、２５％コンパレータ番よ既ｋＡＦＣ８内に設けら
れている。このことはピッチによる実施例に比べてロー
ルによる実施例を比較的簡単にづる。

本発明の外側ループモニタが、航空機等の秤々の機能を
制御Ｉづる他の信号又は信号群を監視覆るのに使用され
得ることは理解されよう。ここに開示される内容は、信
号間の特定の極性関係、一致しているか一致していない
か、が故障の指標であると決定されている時には常に応
用可能である。

本発明の実施は、信号の幾つか又は全サブシステムの信
号がディジタル・パルスであるとき容易にされる。

本発明は、内側ループ又は外側ループの単一チトンネル
、内側ループ又は外側ループの二重チｔ・ンネル、又は
何れかの一層多くのチャンネルを右する航空機自動飛行
制御システムで種々の組合せで実施され得る。典型的な
条件、大きさ、継続時間及び関係は勿論、本発明の特定
の用途に適づるＪ、うに、また信号間の症候的極性関係
に基づく故障の推定を確実にし、それによりモニタの正
確さを高めるように変更され得る。

以上の説明は原理的に、機能を達成するプロ・ンクを用
いるものとして行われたが、同−又は等価な１Ｍ能及び
機能の組合せを達成するため種々の変更が可能であるこ
とは当業者により理解されよう。

例えば、ここに開示された正論理は容易に、そｆしを反
転した負論理に変更され得る。本発明は種々の他のアナ
ログ及びディジタル形態で実施さ１％　１！７るし、ま
た周知のプログラミング技術を用いて秒々のアーキテク
チュア形式の単−又は多重計算機システム又はｗ用のデ
ィジタル装置を用いて実施され得る。

同様に、本発明をそのＱ型内な実施例について図示し説
明してきたが、本発明の範囲内で上記及び他の種々の変
更、省略及び追加が行われ得ることは当業者により理解
されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はピッチ軸制御に対する本発明の外側ループ・モ
ニタの概略ブロック図である。 第２図はロール軸制御に対Ｊ゛る本発明の外側ループ・
モニタの概略ブロック図である。 １０・・・］ンバレータ、１２・・・オア回路、１４．
１８．２０・・・コンパレータ、２２・・・オアＩ司ｆ
ｆｉ、２５・・・基準、２６・・・コンパレータ、３０
・・・アクチＪ−工−タ、３２・・・コンパレーク、３
６・・・オア回路。 ３８・・・単安定マルチバイブレータ、４２．４４・・
・アンド回路、４６・・・オア回路、４８−・・アンド
回路。 ６０・・・コンパレータ、６２・・・アンド回路、６８
・・・オア回路、７０・・・コンパレータ、７２・・・
アンド回路 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーホ
レイシコン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内側ループ信シ）に応答して飛行特性を制御するための
   内側ループを有し且正及び負の外側ループ指令に応答し
   て飛行特性を制御するための外側ループを有Ｊる航空機
   自動飛行制御システムを監視づ−るための外側ループモ
   ニタに於て、内側ループ信号及び正及び負の外側ループ
   指令を与えるための手段と、 内側ループ信号が第一の基準に等しく又はそれを超過し
   ているとき正の信号を与えるため、内側ループ信号が第
   二の基準よりも小さいとき負の信号を与えるため、正の
   信号及び負の外側ループ指令が存在しているとぎ故障信
   舅を与えるため、且（′！の信号及び正の外側ループ指
   令が存在しているとき故障信号を与えるため、内側ルー
   プ信号及び正及び負の外側ループ指令に応答づ−るべく
   接続されている信号手段と を含／υでいることを特徴とする外側ループモニタ。