JPS62502497A - 操作室ないし乗員室から操作される制御回路のアナログ・シミュレ−タ - 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】 操作室ないし乗員室から操作される 制御回路のアナログ・シミュレータ 本発明は、操作室ないし乗員室から操作される制御回路のアナログ・シミュレー タに関する。限定的な意味ではないが、本発明は特に新しい装置に対する訓練を 受けているバイロフト、航空技術者、地上技術者の訓練に特に通した航空機の制 御回路のアナログ・シミュレータに関する。

この型のシミュレーション装置は、特に航空機の場合、英語で「コックビット・ トレーナ−」の名称で知られている。この型の装置の使用目的は特に航空機の回 路に関する目的とするタイプの新たな訓練やＨ教程にあるので、飛行条件を再現 する力学的シーケンスは一般に存在に知られている。特に流体回路のアナログ・ シミュレータは、フランス国実用証第２．４９１，２３８号に開示されている。

この型のシミュレータは主に、地下鉱山の坑道の換気回路網設備の種々の動作パ ラメータを確実に表現することを目的とするものであるが、しかし訓練生操作員 と教員操作員が双方ともにシミュレータのシミュレーション・パラメータに働き かけることが出来るような相互作用的な使用はできない。

本発明は、訓練生操作員と教員操作員の間で、刺激、反応、制御のタイプの使用 ができるシミュレータ装置を提供することを目的とする。本発明は、航空機の制 御乗員室ないしコックビットのような制御操作室ないし操作位置から操作される 制御回路のアナログ・シミュレータに関する。このシミュレータは、訓練生操作 員が回路のシミュレーション装置を確実に動作させることが出来るような凍作盤 （操作手段）を有する制御乗員室の完全な複製を備えている。シミュレーション 装置は少なくとも、それぞれ少なくとも一個の制御回路を表現した教育用パネル であって、訓練生操作員がシミュレーションの種々のパラメータないし主題を見 ることが出来るように表示することを目的とするパネルから構成される。制御卓 はの間の優先手順に従いシミュレーション装置のシミュレーション・パラメータ を教員操作員が変更できるようにする。

本発明は、主に航空学の分野に応用されるものであるが、設備の操作を習得する 必要があるあらゆる他の分野でも使用できる事は言うまでもない。

本発明は、以下の図を参照し説明を読むことにより更に良く理解されよう。図は 次の通りである。

第１図は、本発明にかかるアナログ・シミュレータの一般的構成を示す図、 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明のアナログ・シミュレータの実施例の詳細を 示す図、 第３図は、本発明にかかるアナログ・シミュレータのディスプレイの制御電子回 路のブロック図、第４ａ図ないし第４ｃ図は、第３図に示された種々の電子回路 の好ましい実施例を示す図、 第５図は、エンジンの故障のシミュレーションにおける教員操作員、訓練生操作 員の命令の優先手順の実施例を示す図である。

第１図に示されているように、制御操作位置ないし乗員室から操作される制御回 路のアナログ・シミュレータは、訓練生操作員３が回路のシミュレーション装置 を確実に操作できるようにする操作盤を有する制御乗員室ｌの完全な複製を備え る。

第１図において制御乗員室１は、航空機のコックピットの破断図で示されている 。制御乗員室１および操作盤２の完全な複製とは、制御回路がシミュレートされ る航空機内のコックピットに実際に存在する主要な制御用ボタン、システムない し手段の忠実な複製を意味する。各ボタンないし制御手段により、訓練生操作員 ３は、航空機の回路を表現するシミュレーション装置を点灯したり消灯したり出 来るウ シミュレーション装置４は少なくとも、第１図において５１．５２で示された教 育用パネルにより構成される。

この教育用パネルは、それぞれ少なくとも航空機ないし設備の制御回路を表現す るものである。これらの単数または複数のパネルは、訓練生操作員３がシミニレ −ジョンの種々のパラメータないし主題を視認できるように表示することを目的 とする。このため、教育用パネル５１．５２は例えばＰで示されたフレームから つるされ、乗員室１および訓練生操作員３から相当距離だけ離して置かれ、訓練 生操作員がシミュレーションの種々のパラメータないし主題のディスプレイの詳 細のみならず全体を良く見ることができるようにする。

更に第１図に示されているように、本発明のアナログ・シミュレータは、シミュ レーション装置４と乗員室１の間を確実に接続する制御卓６を備える。第１図に おいて上記の接続は、多心ケーブルにより表現されている。

この多心ケーブルは、教員操作員との間ばかりでなく、主に教育用パネル５１． ５２から成るシミュレーション装置と訓練生操作員３の間の必要な情報を確実に 相互に伝えるものである。この教員操作員の役割は、制御卓６から訓練生操作員 ３の教育ないし訓練のプログラムを確実かつ完全に遂行することである。従って 制御卓６により教員操作員は、制御卓６からの命令と乗員室１の操作盤からの命 令の間の優先手順に従ってシミュレーション装置４のシミュレーション・パラメ ータを変更することができる。制御卓は乗員室１の外側または内側に配置するこ とが出来る。

上述の動作の全てを確実に行うことが出来るようにするため、乗員室１の完全な 複製２の各操作手段により、対応するシミュレーション装置４の点灯ないし消灯 の制御を行えるようにする。シミュレーションが実際の動作の動作条件に適切な 形で相似したものと成るよう、航空機の装置の一部、例えばモーターが動作する ようにし、また種々の照明もまた再現される。

制御卓６からの命令と乗員室１の操作盤からの命令の間の優先手順に従いシミュ レーション装置４のシミュレーション・パラメータの変更ができるようにするた め、制御卓６は周辺回路をそなえたマイクロプロセンサーにより制御される。こ のマイクロプロセンサーは、大きなアドレス容量を有することから通常市販され ているすべての１６ビツトマイクロプロセンサーで構成することができる。この マイクロプロセッサ−は、訓練生操作員３に提示されるシミュレーション・パラ メータのプログラムされた選択的変更を特定するため、上述の優先手順を教員操 作員が特定することができるようにする「メニュー」型の対話式（相互作用型） のプログラムにより制御される。

第１図に示されているように、制御卓６は好ましくは電気音響学的変換器システ ム６１およびテレビジョン型のモニター６０を備える。この電気音響学的変換器 システム６１は、乗員室ｌとの間、従って教員操作員と訓練生操作員の間の可聴 周波数の接続を確実なものとする。モニター６０には、例えば訓練プログラムお よびシミュレーション・パラメータの選択のための「メニュー」型のプログラム による全問が表示される。キイボード６２は文字数字キイ全体の他、教員操作員 自身がプログラムすることが出来るプログラム可能な機能キイを備える。

制御卓６は特殊機能と呼ばれる機能を備えることが出来る。これらの機能全体は 、好ましくは、例えば磁気ディスクのような通常型の補助メモリに収められたプ ログラムから導入される事が好ましい。

次に第２ａ図および第２ｂ図を参照しながら説明するように、シミュレーション 装置は少なくとも、電気回路、水力学的ないし流体回路、および例えば空気聞和 、与圧、暖房のような役務回路のためのペネル５１．５２を含む。

ように、各パネルは、例えば登録商標プレクシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ　） の名称で知られた透明なプラスチック材料の板の支持枠１０を備える。透明なプ ラスチック材料の板１１ば、回路および／または回路を構成する装置の輪郭を表 現する模様を有する。回路の能動的要素、即ち訓練生操作員が乗員室１の制御盤 を介して操作できる要素は、能動的要素の使用シミュレーション時に点灯する色 付の窓１２．１３で表現される。

非限定的な実施例を挙げると、各パネルは、第２ｂ図に示されているような２個 の枠１０１．１０２であって支持枠１０を構成する枠の間に取りつけられるのに 適した寸法の透明な材料の板で構成する事ができる。枠１０１．１０２は、ボル ト１０４、ナフト１０５、ゴム製ブツシュ１０６により組立てられ、ブレクシグ ラスの板は、枠１０１．１０２の間に挟持される。透明なプラスチック材料の板 の裏面、即ち訓練生操作員に向けられる側の面と逆の面上には、白色のシルクス クリーン印刷が施される。このシルクスクリーン印刷は、回路および／または回 路を構成する装置の輪郭を表現する。このシルクスクリーン印刷はさらに黒色の 塗料により覆われ、学習すべき回路の一般的構成が表面側に浮き上がるようにす る。窓により表現される回路の能動的要素は、単色、あるいは能動的要素の性質 を特定するように記号化された複合色１２０．１２１を有する。窓は、更に上記 能動的要素の特性に関する表記１２２を有することができる。これらの表記は、 能動的要素の性質、能動的要素の動作パラメータ、能動的要素の動作許容限度に 関するものとする事ができる。

表面側、すなわち訓練生操作員に向けられる側の面からは透明性の結果、シルク スクリーン印刷および上述の表記が記入された色付の窓が見える。

９８ノ（口Ｈ６２−５０２４９７（４）第２ａ図および第３図を参照しながら次 に説明するように、回路は、回路の路を表すように相互に接して並べられた発光 ダイオードの配列１４によりパネル上に表現される。動作時におけるダイオード の点灯は、！１続的または断続的、周期的な形で電子制御手段により制御される 。

さらに第３図に示されているように、この電子制御手段は、所定の周波数域内の 周波数の基準パルスＩ’ｒを出力する可変周波数クロック３０を備える。基準パ ルスＩｒのパルス反復周波数は、数ヘルツから約３０ヘルツの範囲内とすること が出来る。シフトレジスタ型のシステム３１は、クロックが出力した基準パルス Ｉｒを受け取り、シフトされた各出力段階は、第３図において３２ｏないし３２ ｉで示された１個または１群の発光ダイオード１４０点灯制御システムに対しシ フトされた制御パルスＩｃを出力する。シフトレジスタ３１から出力されたシフ トされた制御パルスＩｃは、図示の場合には、３２．ないし３２λで示された各 点灯制御システムを介し、順次２個ずつダイオード１４の点灯を制御する。この ようにして訓練生操作員３により与えられた制御命令の進行を示す発光ダイオー ド１４の配列の点灯が進行する。乗員室１の訓練生操作員３により与えられた命 令は、この結果、例えば表現された回路の対応構成装置の動作をシミュレートす る窓１２または１３０点灯を制御することになる。必要という訳ではないが好ま しくは、第３図に示されたようにダイオード配列１４の端に接する各窓１２．１ ３は、窓の点灯の条件命令回路（第３図の回路１２５．１３５　”）を備える事 ができる。この条件命令は、クロックの基準パルスＩｒとともにアンドゲート３ ５に入力される。第３図において、窓の条件命令回路１２５．１３５はそれぞれ 、制御卓６による接続および中間的送信を表現するための中断を有する。制御卓 ６による接続および中間的送信は、主にこの制御卓を制御するプロセッサーによ るものであり、このプロセンサー、従って教員操作員が制御が行えるようにする ことを目的とする。従って、窓の点灯の条件信号が出ている時には、ダイオード 配列１４の点灯は、上述の条件においてクロックのパルスＩｒにより行われ得る 。

次に第４ａ図および第４ｂ図を参照しながらクロック３０およびシフトレジスタ ３１の実施例について説明する。

第４ａ図に示すように、クロック３０は、縮続（カスケード接続）された２個の 論理回路３０１．３０２を主要素として備える。第一の回路３０１　は反作用コ ンデンサ３００を備える。可変抵抗３０３は第一の回路３０１の入力および出力 の間に並列接続され、クロックのパルスの反復周波数をサス・インスツルメンツ 社より市販されている「トリツガ−」型の回路である。第二の論理回路の出力は 、カスケード接続された２個のトランジスタから主に構成される複数の駆動回路 ３０４に接続される。例えばＴＴＬの電圧レベル、即ち５ボルトに信号を形成す る事は、パルスＩｒを出力するＪＫ型のフリップフロップ３０５．３０６により 確実に行われる。シミュレートされる回路の複雑性のため、この実施例ではクロ ックパルスＩｒの出力に十分な数の出力を提供する。

第４ｂ図に示されているように、シフトレジスタ３１は、たとえば、第４ｂ図に 示されているようにカスケード接続されたＪＫ型のフリップフロップ３１ｏ　、 ３１１．３１ｉ　の系列により構成することが出来る。上記フリップフロップの 各出力は、たとえば基準パルスＩｒの反復周期でシフトされた制御パルスＩｃを 出力する。各制御パルスＩｃは、点灯制御システム３２゜ないし３２Ｌの１つに 出力される。点灯制御システム３２．ないし３２４はスイッチの機能を確実に行 うトランジスタにより構成されるものであり、このトランジスタのコレクタには 、例えば第４ｂ図に示されているように２個の隣接する発光ダイオード１４を介 して電圧が印加される。第４ｂ図に示されているようなシフトレジスタ３１は、 このようにして上記の２個のダイオードにより構成されるダイオード群を次々に 点灯する。これにより訓練生操作員により予め点灯された窓１３に訓練生操作員 により与えられた命令が進行するのをシミュレートする。ここで問題にしている 配列の最後の発光ダイオードまたはダイオード群の点灯した時点において、この 最後のダイオードまたはダイオード群の点灯の検知を条件とし、その直後、また は例えばクロ、り基準パルスＩｒの１周期に等しい遅延の後、窓１２の点灯が引 き起こされる。窓１３．１２の点灯命令は、これらの窓または第３図には図示さ れていない窓を結ぶ単数または複数のダイオード配列１４の点灯を考慮にいれな がら、制御卓６の制御＼プロセッサーのメモリに収められた優先手順にしたがい 制御される。この優先手順は、発光ダイオード配列上を命令がシミュレートされ て進行する速度を変更する手順を含むことができる。この優先手順はまた、問題 となっている窓、例えば窓１２、の点灯の抑止からなる故障の単数または複数の シミュレーション手順を含むことができる。この点灯の抑止は、制御卓６の制御 プロセンサーのレベルにおいて回路１２５により出力されたこの窓の点灯条件命 令を単に反転することによる。この目的のため、上記のプロセンサーは、アンド ゲート３５に対し反転条件命令を出力、印加する。第４ｂ図においてＲＡＺで示 されたリターン・ツー・ゼロ（ゼロ状態復帰）信号は、発光ダイオード１４の配 列の消灯を行う。従ってこの型の電子制御は、ダイオード１４を順次点灯し、所 期の期間これらを点灯させ続けることができる。点灯は、教員操作員の意図に従 い、完全な停止から瞬間的点灯に至る点灯速度の種々の段階の全てに亘る可変速 度で制御できる。またダイオード配列により表現された回路のすべての箇所にお いて点灯の段階的進行を停止することができる。従って設備または航空機の種々 の回路を表現することを目的とするパネル全体は、電子制御により同期した形で 制御できる。これにより訓練生操作員は、すべての回路の能動要素に対する操作 の結果を直ちに視認できる。

次に第４ｃ図を参照しながら特に好ましい実施例について説明する。この実施例 によれば、電子制御手段、主にシフトレジスタ３１は、隣接するダイオードまた はダイオード群の点灯命令に基づきダイオードまたはダイオード群の消灯を行う 制御手段４】１ないし４１２を備える。第４ｃ図において、上記制御手段はアン ドゲートからなり、その一方の入力はリターン・ツー・ゼロ（ゼロ状Ｗ、　ｆｊ Ｅ帰）信号の線路ＲＡＺに接続され、他方の入力は、直接に隣接する点灯制御フ リップフロップのｄ出力に接続される。

各アンドゲート４１１ないし４１ｉの出力は各フリップフロップのリターン・ツ ー・ゼロ入力に接続される。第４ｃ図に示されたようなシフトレジスタ３１は、 配列中のダイオードを２＋１ｉｉｌずつ点灯し、直前に隣接する２個のダイオー ド群を直ちに消灯することができる。教員操作員の窓口に基づくクロックから出 力される基準パルスＩｒの反復周波数の変更は、訓練生操作員３により与えられ た命令の伝播の発光ダイオード１４の１個または１群の点灯によるシミュレーシ ョンを確実なものとすることができる。

この命令の伝播の速度は、移動のほかに流量の概念を与えるものであり、水力学 的回路や航空機のガスの制御のシミュレーション場合に特にそうである。この最 後の場合においては、クロックの反復周波数、即ちパルス■ｒの周波数は訓練生 操作員３の命令により変化され得る。この際、訓練生操作員３と教員操作員によ り与えられた命令の間の優先順位は勿論、制御計算機内に収められたプログラム 内に規定された優先手順に従い決定される。例えば、乗員室１内のガスのレバー が訓練生操作員により倒されれば倒される程、以下において「兎」と呼ばれる発 光ダイオード群の点灯により表現される命令の進行は速くなり、これによりり］ 応するガスの流量を表現しシミュレートする。同一の理由から流量の概念がもた らされる場合、複数のパネル上で「兎」型の視覚化はまた同期される。これにつ いて非限定的な例を挙げれば、燃料供給回路上に視覚化された燃料流量の増加に よりエンジンが加速する場合、圧縮空気生成回路上に視覚化されシミュレートさ れた加圧空気の流量も増加する。

非限定的な実施例を挙げると、可変クロック３ｏは、Ｄ−Ａ変換器型の回路を介 して制御プロセッサーにより制御することができる。このＤ−Ａ変換器型の回路 は、直接インターフェースを介して制御卓６の計算機ないしプロセッサーに接続 される。この場合、図には示されていないが、可変抵抗３０３は例えば、直接に Ｄ−Ａ変換器により制御されるバリスタにより置き換えても良い。

次に訓練生操作員と教員操作員からの種々の命令の間の優先手順の実施例につい て、第５図に従いエンジンの故障のシミニレ−ジョンの場合を非限定的な例とし て説明する。スタート１０００およびエンジンの始動２０００の段階の後、教員 操作員からの命令により３０００において故障がシミュレートされる場合とされ ない場合がある。故障のシミュレーションが行われない場合Ｎにおいては、訓練 生ＳＰ操作１で示された特定の操作は、エンジンのコンプレッサーへの空気の導 入弁を開くこと、コンプレッサーの動作の確認、燃料供給の開始、より成るもの とする事ができる。

故障がシミュレートされる場合０においては、訓練生ｓｐｙ作３で示された特定 操作４０００は、前述の特定の操作の他、エンジンの停止命令およびエンジン安 全回路のスイツチを入れる事からなるものとする事ができる。特定操作４０００ の後はエンジンの始動の段階２０００における以前の状態に復帰する。故障のシ ミュレーションが行われない場合、５０００において訓練生操作員により以前に 行われた操作に対し新たなテストロ０００を導入することができる。

訓練生操作員が燃料弁の位置を誤って選択した場合、これは訓練生操作員により 導入された故障または機能不良Ｏとして表れる。この場合、訓練生ＳＰ操作２で 示された新たな特定操作７０００により、訓練生操作員は、以前の状態に戻る制 御を行い始動段階２０００に戻ることができる。

６００ＯＮにおいて故障の発生がなかった場合、訓練生操作員は、８０００にお いて、動作パラメータ、即ち機内計器により操作される交流発電機の動作周波数 および電圧を確認した後、航空機の発電機を内部回路に接続する。この後の処理 シーケンスは９０００で示されている。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．特に航空機の制御のための制御位置ないし制御室（１）から操作される制御 回路のアナログ・シミュレータであって、 訓練生操作員（３）に対し前記回路のシミュレーション装置を確実に操作できる ようにする操作手段（２）を備えた制御室（１）の完全な複製と、 それぞれ少なくとも１個の制御回路を表現し訓練生操作員（３）にシミュレーシ ョンの種々のパラメータないし主題を視認できるように表示するための少なくと も１個の教育用パネル（５１、５２）からなるシミュレーション装置（４）と、 シミュレーション装置（４）と制御室（１）の間の接続（７、８）を確実に行う 制御卓（６）であって、制御卓からの命令と制御室の操作手段からの命令の間の 優先手順に従いシミュレーション装置のシミュレーション・パラメータを教員操 作員が変更できるようにする制御卓と、 を備えることを特徴とする制御回路のアナログ・シミュレータ。
2. ２．制御室の完全な複製（２）内において各操作手段は、対応するシミュレーシ ョン装置（４）の点灯および消灯を制御することを特徴とする請求の範囲第１項 記載の制御回路のアナログ・シミュレータ。
3. ３．制御卓（６）からの命令と制御室（１）の制御手段からの命令の間の優先手 順に従いシミュレーション装置（４）のシミュレーション・パラメータの変更を 可能にするため、制御卓（６）は、周辺回路をそなえるマイクロプロセッサーに より制御され、訓練生操作員に提示されるシミュレーション・パラメータのプロ グラム化された選択的変更のため教員操作員が前記優先手順を特定することを可 能にするメニュー型の相互作用的プログラムにより制御されることを特徴とする 請求の範囲第１項ないし第２項いづれかに記載の制御回路のアナログ・シミュレ ータ。
4. ４．シミュレーション装置は、少なくとも１個の電気回路のためのパネル（５１ ）と、少なくとも１個の水力学的ないし流体回路のためのパネル（５２）と、少 なくとも１個の空気調和、与圧、暖房などの役務回路のためのパネルと、これら のパネルのディスプレイの電子制御手段と、を備えることを特徴とする請求の範 囲第１項ないし第３項のいづれかに記載のアナログ・シミュレータ。
5. ５．各パネル（５１、５２）は、プレクシグラス板（１１）の支持枠（１０）を 備え、前記プレクシグラス板は回路ないし回路を構成する装置の輪郭を表現する 模様を有し、これらの回路の能動要素、即ち訓練生操作員が制御室の操作手段に より操作できる要素は、能動要素の動作シミュレーションの際に点灯する色付の 窓（１２、１３）により表現されることを特徴とする請求の範囲第４項記載のア ナログ・シミュレータ。
6. ６．色付窓の色は、能動要素の性質を特定するように記号化された単色ないし複 合色（１２０、１２１）であり、前記窓は更に、前記能動要素の特性に関する表 記（１２２）を備えることを特徴とする請求の範囲第５項記載の制御回路のアナ ログ・シミュレータ。
7. ７．前記回路は、互いに接して並べられた発光ダイオードの配列（１４）により パネル上に表現され、前期ダイオードの点灯は、動作時において継続的または周 期的に制御されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６順いづれかに記 載の制御回路のアナログ・シミュレータ。
8. ８．ダイオード（１４）の段階的動作による継続的点灯制御のため、電子制御手 段は、 所定の周波数域内に含まれる周波数の基準パルス（Ｉｒ）を出力する可変周波数 クロック（３０）と、クロックの出力した基準パルス（Ｉｒ）を受けとるシフト レジスタ型のシステム（３１）てあって、その各シフトされた出力段階は、１個 または１群の発光ダイオードの点灯制御システム（３２ｉ）に対しシフトされた 制御パルスを出力するシステムと、 を備えることを特徴とする請求の範囲第４項ないし第７項のいづれかに記載の制 御回路のアナログ・シミュレータ。
9. ９．電子制御手段は、周期的点灯制御のため、隣接する１個または１群のダイオ ードの点灯制御に基づき１個または１群のダイオードを消灯する制御手段（４１ １ないし４１ｉ）を備えることを特徴とする請求の範囲第８項記載の制御回路の アナログ・シミュレータ。
10. １０．可変クロックは、制御卓の計算機のインーフェースに直接に接続されたＤ −Ａ変換器型の回路に制御されることを特徴とする請求の範囲第８項または第９ 項記載の制御回路のアナログ・シミュレータ。