JPH11268692A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents
アクチュエータ制御装置Info
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- JPH11268692A JPH11268692A JP10077014A JP7701498A JPH11268692A JP H11268692 A JPH11268692 A JP H11268692A JP 10077014 A JP10077014 A JP 10077014A JP 7701498 A JP7701498 A JP 7701498A JP H11268692 A JPH11268692 A JP H11268692A
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Abstract
回避するため、検出感度を低目に設定していたので、迅
速な故障検出ができない問題があった。 【解決手段】 モデル11によるアクチュエータ位置信
号12と実機の作動位置13とを比較して、その偏差信
号16が所定のスレショルド17を超え、しかも電流リ
ミッタの電流信号15の絶対値が非作動領域18であれ
ば、一定のタイムディレイの後に故障信号10を出力す
るもの。
Description
ュエータを制御するシステムに設けられる故障検出装置
に関する。
ライバ、モータ及び減速機等からなる機構によって制御
するシステムは、高度な安全性と信頼性が要求される。
アクチュエータに故障が発生した場合に、これを早期に
検出し、迅速かつ的確な処理を施すことは重要な課題で
ある。
機アクチュエータと略同等の伝達関数を有するアクチュ
エータモデルを想定している。そして、このアクチュエ
ータモデルは、実際のアクチュエータ(実機)の制御特
性に基づいて、指令値入力信号を演算することにより、
モデルとしてのアクチュエータの位置の近似値を求める
ものであり、従来技術では制御系の伝達関数から1次近
似、2次近似又は3次近似と示されることがあり、いず
れの近似計算にせよ指令値に対応してアクチュエータモ
デルから出力される推計位置信号(S1 )と、実際の舵
面アクチュエータの実作動信号(S2 )との偏差(e)
が所定の検出スレショルド(閾値)以上の絶対値を示す
とき、タイムディレイ回路を介して故障信号を出力する
ものである。
定され得る所定の信号レベル(即ち、故障信号レベル)
に達するまでに、ある程度の時間を要するので、故障の
判定が遅れることがある。しかも、偏差(e)が検出ス
レショルドを超えている時間が極めて短時間であると、
故障と判定されない場合も起こり得る。従来技術の典型
的な例を図4に示す。この図4は、アクチュエータの故
障が発生したとき、この故障を早期に確実に検出するた
め、アクチュエータ及びモータ(例えばステッピングモ
ータ)と同様な伝達関数を有するモデル回路に、実際の
指令値信号と同等の信号を入力し、その出力とアクチュ
エータ実機の作動位置とを比較することにより、故障に
よる異常な作動状態を検出するものである。
41及びモータドライバ42を介してモータ43に与え
られ、加算器41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モータドラ
イバに入力すると、モータ43によって減速機44を駆
動させてアクチュエータの位置が制御される。そして、
アクチュエータの位置はフィードバックセンサ45によ
って検出され、その検出情報が復調器46を介して加算
器41にフィードバックされる。前記加算器41、モー
タドライバ42、モータ43等は指令値Cに基づいてア
クチュエータを作動させる前向き回路47を構成してお
り、またフィードバックセンサ45及び復調器46はア
クチュエータの作動位置を指令入力側にフィードバック
する帰還回路48を構成している。
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49に対して加算器41と並列に入力され、
そのアクチュエータモデルの出力(S1 )と復調器46
からのフィードバック信号(S2 )との偏差信号(e)
が加算器50から絶対値計算回路51に入力され、その
絶対値出力が比較回路52に入力される。比較回路52
は所定の検出スレショルドレベルまでの不滅域を有し、
加算器50からの偏差信号が検出スレショルド以上の場
合、即ちアクチュエータの実作動位置がモデル49の示
す規範位置に対し所定の誤差範囲から外れたときに、偏
差信号比較回路52から所定の遅延特性を有するタイム
ディレイ回路53を介して故障信号が出力される。
過負荷が起きてもアクチュエータの出力が定格値よりも
過大とならないように出力トルクを制限するように電流
リミッタ54が作用する。この結果、アクチュエータが
指令に追従できず、アクチュエータ位置が強制的に変化
してしまう。したがって、アクチュエータ位置の検出感
度を抑えて故障信号が発生するような誤動作を回避する
必要がある。
ることは、この制御システムでは困難であり、高度な信
頼性を要求されるプライマリ舵面の制御には適用できな
かった。ところで、従来技術にあっては、機上搭載され
るアクチュエータモデル回路は小型であることが要求さ
れ、高度なモデル回路は実現困難であるから、モデル回
路による計算結果と実作動位置とに僅かな誤差が生じて
いても止むを得ないものと扱ってきた。更に、正常な飛
行においても、舵面に大きな負荷(例えば、気流の乱れ
や突風等による)が作用すると、アクチュエータが短時
間だけ指令入力に追従できない状態が生じ、指令入力に
基づき計算されたアクチュエータモデル回路の出力位置
信号(S1 )と、実作動位置を示すフィードバック信号
(S2 )との間に比較的大きな差が生じるので、これを
故障と判断しないようにする必要ガアル。また、機体側
への衝撃を抑えるためにもアクチュエータをあまり高剛
性にすることはできず、上記信号S1 、S2 の誤差が短
時間だけ大きくなるのは止むを得ないものであるとして
扱っている。
は、タイムディレイ回路により故障検出信号の立ち上が
りを遅れさせ、故障判定時間を長くして、故障の有無を
判定していたため、次のような問題があった。舵面制御
用のアクチュエータをモータ駆動する場合、モータの性
能を低下させないように、モータドライバに電流リミッ
タを設けてモータにリミット値を超える過大な電流が流
れるのを防止することが考えられる。このような場合、
電流リミッタの作動によりアクチュエータが指令入力に
追従できない状態がやや長い時間に及ぶことがある得
る。つまり、偏差(e)が所定の検出スレショルド以上
の絶対値をもち、しかも電流リミッタの作動時間が長く
なると、故障信号が所定レベルに達してしまい、誤って
故障と判定される事態が発生し得る。したがって、これ
を回避するために、検出スレショルドを高目に設定する
必要があり、故障検出の感度が鈍くなると共に、検出に
要する時間も長くなることから、高感度な故障検出はで
きない。
ータの指令値は実際位置とに大きな差異が一定時間以上
継続することがないと仮定したり、或いは過大な外部負
荷(前述の気流の乱れや突風の発生)が一定時間以上加
わらないと仮定して、モデルを設定し、故障判定スレシ
ョルド(e)検出時間を大きな値に設定している。これ
を要するに検出感度を抑えて制御システムを運転せざる
を得ない現状である。したがって、比較的重要度が高く
ないシステムには便宜的であるものの、確実性が要求さ
れ、極めて迅速な故障検出が要請される高度な制御シス
テムに適用するには難があると言わざるを得ない。
べて故障の検出感度が高く、また誤った信号の発生のな
い故障検出装置の改良を施したものである。即ち、本発
明は電気方式の舵面アクチュエータにおいて、従来から
の制御特性の計算方法に基づいて、例えば2次又は3次
の近似された伝達関数を有するアクチュエータモデルか
らアクチュエータ位置を計算し、実際のアクチュエータ
(実機)の作動位置とを比較することにより故障検出を
する制御装置である。そして、本発明の改良は、故障検
出をする際にモータドライバの電流リミッタ値が非作動
領域にある場合に限り、故障信号が発生せられるように
した点にある。
り計算される位置とフィードバックセンサにより計測さ
れる実機のアクチュエータ作動位置とを比較して、その
偏差の絶対値が所定のスレショルドを超え、しかもモー
タドライバに内蔵された電流リミッタの電流値が該電流
リミッタの非作動領域、つまり通常の電流値範囲を超え
ていれば、一定のタイムディレイの後に故障信号を出力
する故障検出の可能な制御装置である。
ことがないうえに、正常か故障かの判定も迅速であるか
らプライマリ、舵面の制御に使用可能となる。
態について図面を参照しながら説明する。本発明は電気
方式の舵面アクチュエータの制御装置であり、このシス
テムの概要を図1及び図2に示す。アクチュエータ(実
機)は、モータドライバ22、モータ23及び減速機2
4からなる前向き回路27と、フィードバックセンサ2
5及び復調器26からなる帰還回路28からなる回路に
よって作動位置が変化し、その位置が指令値となるよう
に加算器21の偏差信号によって基本的には制御されて
いる。
クチュエータが直ちに指令通りに追従できず、故障が生
じたと誤認される場合が起こり得る。本発明では、故障
か正常(所定時間内にアクチュエータ位置が指令値に復
元可能である状態)かを簡便に判定し、要すれば故障信
号を出力する制御装置であって、誤動作(誤って故障信
号を発すること)を回避する機能を備えた制御システム
である。
制御特性を有する伝達関数を有するアクチュエータモデ
ル11を想定し、このモデルのアクチュエータ位置信号
12と、実機アクチュエータのフィードバックセンサ2
5によって伝達される信号13とを比較することにより
故障を判定し、要すれば故障信号を発するものである。
アクチュエータの位置信号13とを加算器30で比較
し、その差の絶対値16が所定のスレショルド17を超
え、しかも電流リミッタ34の電流信号15の絶対値1
9が電流リミッタの非作動領域18であれば、一定のタ
イムディレイ33を施した後に故障信号10として出力
する。
動している電流値の範囲では、故障を検出することがな
い点である。そして、本発明ではモデルと実機のそれぞ
れのアクチュエータ位置の信号の比較のための回路と電
流リミッタ回路29との両者の信号をアンド回路35で
判定して誤作動を回避するものである。図3は電流リミ
ッタの電流値のスレショルドの関係を模式的に示したも
のである。
下限値)を設定し、この領域外のときに、アクチュエー
タモデルに基づいく故障検出が行われるものである。な
お、ここで電流リミッタの作動する上限値とはモータド
ライバへの過電流により回路を構成するトランジスタが
熱破損しない値を選択し、また、下限値とはモータの最
大トルクに相当する電流値(ACTで要求される最大ト
ルクに相当するもの)を選択することができる。
示した制御システムは充分機能するが、モータドライバ
の前段の入力やフィードバック信号系統がハードオーバ
(出力の飽和)を来すと、本発明の制御システムでは電
流リミッタの作動範囲であるので故障判定されないこと
となる。そこで、モータドライバの前に加算器を設けハ
ードオーバの検出をする判定回路を設け、故障検出をす
ることができる。また、フィードバック系においても加
算器を設け故障の判定をすることができる。
クセンサ25によりアクチュエータ実機の異常(故障)
を検出でき、また電流リミッタの作動中に生じる危険性
(故障)をチェックできる機能を備えている点で、図1
の制御システムに較べ一層優れている。
プで入力されたり、アクチュエータが過負荷になっても
その状態を配慮して、実機とモデルとの比較による故障
検出を行うため、検出スレショルドや検出所要時間を従
来モデルより狭い範囲(一層高感度)に設定できる利点
がある。更に、本発明の制御装置は誤検出がなく、しか
も故障を知らせる時間(故障検出時間)が検出されてい
るので、信頼性や安全性が従来システムよりも向上して
いる。
から、基本的には、航空機用の電気方式の舵面アクチュ
エータとして、アクチュエータ数が1舵面に1アクチュ
エータを要する構成であれば適用が可能となる。
成図である。
を示す構成図である。
の電流値スレショルドの説明図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】モータ及び減速機によって作動位置が変化
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、及び該加算器からの偏差信号に応じて前記アクチュ
エータの作動位置を調整し得る前記モータを含む前向き
回路と、 前記モータを駆動するためのモータドライバ及び前記モ
ータの電流を制御する電流リミッタと、を備えた航空機
等の舵面アクチュエータの制御システムであって、 前記アクチュエータ、前記前向き回路及び前記フィード
バック回路による制御特性に基づいて前記指令値から近
似計算してアクチュエータモデルにおける近似アクチュ
エータ位置を計算する演算回路と、 前記アクチュエータのアクチュエータ実作動位置と、前
記近似アクチュエータ計算位置と、を比較し、位置の差
異が所定の閾値を超えたとき、 もし前記モータドライバの前記電流リミッタの電流値が
非作動領域であるか否かを判定する判定手段と、非作動
領域であれば故障が発生したことを示す故障信号出力手
段を作動せしめ、また、もし前記モータドライバの前記
リミッタの電流値が作動領域であれば故障信号を出力し
ないように判定手段を作動せしめ得る前記判定手段及び
前記故障検出手段を備えてなるアクチュエータ制御装
置。 - 【請求項2】請求項1の記載の制御装置において、 モータドライバの前に新たな加算器を含む故障検出回路
及び/又はフィードバック系統の故障検出回路を設けて
なるアクチュエータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07701498A JP3720189B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | アクチュエータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07701498A JP3720189B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | アクチュエータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11268692A true JPH11268692A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3720189B2 JP3720189B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=13621913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07701498A Expired - Fee Related JP3720189B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | アクチュエータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3720189B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-03-25 JP JP07701498A patent/JP3720189B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US12063045B2 (en) | 2020-12-11 | 2024-08-13 | Nxp B.V. | Feedback system monitoring |
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|---|---|
| JP3720189B2 (ja) | 2005-11-24 |
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