JPS62221996A - オ−トパイロツト - Google Patents
オ−トパイロツトInfo
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- JPS62221996A JPS62221996A JP6677586A JP6677586A JPS62221996A JP S62221996 A JPS62221996 A JP S62221996A JP 6677586 A JP6677586 A JP 6677586A JP 6677586 A JP6677586 A JP 6677586A JP S62221996 A JPS62221996 A JP S62221996A
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- Japan
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- angle
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- bank angle
- turning
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、航空機のオートバイ〔Ｉツトの読口性能の改
善に関するものである。
善に関するものである。
（従来技術）
第６図は航空機用オートパイロットの従来例を示すブロ
ック線図である。慣性測定ユニット（以下ＪＭｔＪと呼
ぶ）１により測定された改体角速度。
ック線図である。慣性測定ユニット（以下ＪＭｔＪと呼
ぶ）１により測定された改体角速度。
機体加速度等のデータより航法５１痺癲２はロール角φ
、ピッチ角θ等の姿勢角、方位角ψ、さらに位置、速度
等を演淳する。ロール軸回りの機体５の運動方程式は近
似的に次式で示される。
、ピッチ角θ等の姿勢角、方位角ψ、さらに位置、速度
等を演淳する。ロール軸回りの機体５の運動方程式は近
似的に次式で示される。
ブトφ く む ）＋Ａ 示 ＜ｔ）＝Ｂ δψ ＋
−Ｍ φ・・・（１ン ただしφ（をン＝斧φ（１） δφ＝に６ｃ ・・・（２）ここ
で△、Ｂは係数、δφは実操舵角、δＣは指令操舵角、
１〈は日−ルリーボ系４のゲイン、Ｍφは外乱としての
揚力し、横流力Ｓ、抵抗力Ｄ ＜ｒどによる空力モーメ
ントである。δＣはロールコントローラ３の出力として
次式で与えｊうれる。
−Ｍ φ・・・（１ン ただしφ（をン＝斧φ（１） δφ＝に６ｃ ・・・（２）ここ
で△、Ｂは係数、δφは実操舵角、δＣは指令操舵角、
１〈は日−ルリーボ系４のゲイン、Ｍφは外乱としての
揚力し、横流力Ｓ、抵抗力Ｄ ＜ｒどによる空力モーメ
ントである。δＣはロールコントローラ３の出力として
次式で与えｊうれる。
δ ｃ＝−Ｋｅ φ −１く ９き （φ −一
φ Ｃン ・・・ （３）ただし］〈↓は微分ゲ
イン、１くφは比例ゲインである。（ｂ、φは航法計鋒
機２の出力として与えられるロールレートＪ３よび［１
−ル角で、φＣは指令バンク角である。
φ Ｃン ・・・ （３）ただし］〈↓は微分ゲ
イン、１くφは比例ゲインである。（ｂ、φは航法計鋒
機２の出力として与えられるロールレートＪ３よび［１
−ル角で、φＣは指令バンク角である。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら１ニ記のよ°うな自動操縦は巡航状態では
φＣ＝Ｏとして行われるが、旋回飛行を行う際はロール
コント［１−ラ３では無理なので、操縦者が経験と肋に
より指令操舵角δＣを決める。寸なりら操縦者（、、Ｌ
姿勢指示器を見ながらロールレートφがＯかつ指令バン
ク角がφＣとなるようにレバー操作で一１＝動操縦を行
うので、操縦者にかかる負担が非常に大きくなる。
φＣ＝Ｏとして行われるが、旋回飛行を行う際はロール
コント［１−ラ３では無理なので、操縦者が経験と肋に
より指令操舵角δＣを決める。寸なりら操縦者（、、Ｌ
姿勢指示器を見ながらロールレートφがＯかつ指令バン
ク角がφＣとなるようにレバー操作で一１＝動操縦を行
うので、操縦者にかかる負担が非常に大きくなる。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であって、旋回時に操ｍ石の負担を軽減することのでき
るオー１−パイロットを実現することを目的と７６゜ （問題点を解決するための手段および作用）本発明に係
るオートパイロットは飛ｉｉ体の現在位置と実現すべき
旋回中心位置、旋回半径および旋回速１すを入力して前
記旋回半径および前記旋回速度に対応する釣合いバンク
角を演算し前記旋回中心位置からｎａ記現在位置までの
距離が減少するにつれて連続的に１１４記釣合いバンク
角へ近づくように指令バンク角を出力する指令バンク角
演算部と、前記指令バンク角出力に対応する指令操舵角
を出力するロールコントローラとを備えたことを特徴と
する。
であって、旋回時に操ｍ石の負担を軽減することのでき
るオー１−パイロットを実現することを目的と７６゜ （問題点を解決するための手段および作用）本発明に係
るオートパイロットは飛ｉｉ体の現在位置と実現すべき
旋回中心位置、旋回半径および旋回速１すを入力して前
記旋回半径および前記旋回速度に対応する釣合いバンク
角を演算し前記旋回中心位置からｎａ記現在位置までの
距離が減少するにつれて連続的に１１４記釣合いバンク
角へ近づくように指令バンク角を出力する指令バンク角
演算部と、前記指令バンク角出力に対応する指令操舵角
を出力するロールコントローラとを備えたことを特徴と
する。
（発明の実施例）
以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明に係るオートパイロットの一実施例を示
す構成ブロック線図である。１はＩＭＵ。
す構成ブロック線図である。１はＩＭＵ。
２はこのＩＭＵ１で測定される加速度と角速度（レート
）等の情報によりロール角φ、ピッブー角θ等の姿勢角
および方位角ψ、位置、速度等を演ｃｖする航法計粋機
、６はこの航法、７１算ｔａ２から出力される方位角と
位置データから指令バンク角φＣを演Ｇフする指令バン
ク角演算部、３はこの指令バンク角演算部６から出力さ
れる指令バンク角φＣと前記航法計算機２から出力され
るロール角φの差Ｊ３よび前記航法計１１ｊＮ２から出
力されるロールレートφを入力する１］−ルコントロー
ラ、４はこのロールコントローラ３から出力される指令
操舵角δＣを入力するロールサーボ、５はこのロール晋
ナーボ４から出力される実操舵角δφを入力してその飛
行状況を前記ＩＭＵ１により測定される飛行体システム
である。
）等の情報によりロール角φ、ピッブー角θ等の姿勢角
および方位角ψ、位置、速度等を演ｃｖする航法計粋機
、６はこの航法、７１算ｔａ２から出力される方位角と
位置データから指令バンク角φＣを演Ｇフする指令バン
ク角演算部、３はこの指令バンク角演算部６から出力さ
れる指令バンク角φＣと前記航法計算機２から出力され
るロール角φの差Ｊ３よび前記航法計１１ｊＮ２から出
力されるロールレートφを入力する１］−ルコントロー
ラ、４はこのロールコントローラ３から出力される指令
操舵角δＣを入力するロールサーボ、５はこのロール晋
ナーボ４から出力される実操舵角δφを入力してその飛
行状況を前記ＩＭＵ１により測定される飛行体システム
である。
上記のような構成の装置の動作を次に詳しく説明する。
第２図〈Δ）（Ｂ）は第１図装置の動作を説明するため
の−続きのフローチャートである。
の−続きのフローチャートである。
第３図および第４図は飛行体の飛行の様子を示す動作説
明図である。ＩＭＵｌで測定された加速度と角速度（レ
ート）等のデータにより航法３１惇機２はロール角φ、
ピッチ角θ等の姿勢角および方位角ψ、速麿、位置（Ｘ
Ｎ、ＹＥ ）等を演算する。
明図である。ＩＭＵｌで測定された加速度と角速度（レ
ート）等のデータにより航法３１惇機２はロール角φ、
ピッチ角θ等の姿勢角および方位角ψ、速麿、位置（Ｘ
Ｎ、ＹＥ ）等を演算する。
ここでＸＮは北方向、ＹＥは東方向の移動距離である。
指令バンク自演ｉ部６はこの航法、？ｔ Ｈｉｆｆ ２
から出力される方位角ψと位置（ＸＮ、ＹＥ ）各デー
タからｆｉｔ令バンク角φＣを以下のようにして演算す
る。
から出力される方位角ψと位置（ＸＮ、ＹＥ ）各デー
タからｆｉｔ令バンク角φＣを以下のようにして演算す
る。
まず現在の機体の位置（ＸＮ、ＹＥ ）からその周囲を
旋回させたい旋回中心位置（ＸＮＴ、ＹＥｒ）までの距
離Ｒを計算する。
旋回させたい旋回中心位置（ＸＮＴ、ＹＥｒ）までの距
離Ｒを計算する。
・・・（４）
次に釣合い旋回半径Ｒｒと釣合い旋回速度Ｖｒより釣合
いバンク角φｒを次式で求める（９は重力加速度）。
いバンク角φｒを次式で求める（９は重力加速度）。
φｒ＝ｔａｎ″’ （ｆ ｃ ／ ＣＪ ）
−（５）ただしｆｃ ＝Ｖｒ ２／Ｒｒ
−（６）これは第４図に示ずように、釣合い旋回時には
揚力（加速度）し、遠心加速ｒ！Ｘ ｆ ｃおよび重力
加速度Ωが完全に釣合って、 ｌ ｓ ｉ ｎφｒ＝ｆ’ｃ ｌ ｃ ｏ ｓφｒ−Ｃ２ の関係が成立つ力目うである。
−（５）ただしｆｃ ＝Ｖｒ ２／Ｒｒ
−（６）これは第４図に示ずように、釣合い旋回時には
揚力（加速度）し、遠心加速ｒ！Ｘ ｆ ｃおよび重力
加速度Ωが完全に釣合って、 ｌ ｓ ｉ ｎφｒ＝ｆ’ｃ ｌ ｃ ｏ ｓφｒ−Ｃ２ の関係が成立つ力目うである。
さらに旋回が滑かな内を描くために、距１１Ｒの大きさ
に応じて指令バンク角φＣを２モードに分（）て次のよ
うに決定する。ただしＲＨは経験上設定する値である。
に応じて指令バンク角φＣを２モードに分（）て次のよ
うに決定する。ただしＲＨは経験上設定する値である。
ＩＲＩ＞Ｒｕのときは
φＣ＝φｒ十す、ｃｏｓμ＋ｂ２ （１Ｒｒ／Ｒ）・・
・（７） となる。ここで す、＝１．０ ・・・（８）ｂ
２ ＝１．０− し ａｎ φ ｒ
−（９）μ＝ψ−θ
・・・（１０）θ −ｔａｎ’書 （（
ＹＥ ｒ −Ｙｅ： ） ／ （ＸＮ ｒ
−ＸＮ）ｌ
・・・〈１１）またＩＲＩ≦Ｒ□のときは φＣ＝ φ ｒ −瞥 Ｋ＊ｃｏｓ μ ＋ Ｋｒ（
Ｉ Ｒｒ／Ｒ＞・・・（１２） となる。ただし１くμ＜１．ｏ、Ｋｒ ＜１．０で、Ｋ
ｒ、１＜ｒは経験上設定する値である。すなわち機体の
位置が旋回中心位置から離れている間は、距ＩＦｎＲに
対応して（７）式で指令バンク角φＣが釣合いバンク角
φｒに比較的急速に近づくが、旋回中心位置に近づくと
（１２）式で指令バンク角φＣが比較的体々に釣合いバ
ンク角φｒに近づくのでハンチングを生じない。指令バ
ンク角φＣが釣合いバンク角φｒに近づくに従い、μは
９０’に、距［Ｒは旋回半径Ｒｒに近づいてゆく。
・（７） となる。ここで す、＝１．０ ・・・（８）ｂ
２ ＝１．０− し ａｎ φ ｒ
−（９）μ＝ψ−θ
・・・（１０）θ −ｔａｎ’書 （（
ＹＥ ｒ −Ｙｅ： ） ／ （ＸＮ ｒ
−ＸＮ）ｌ
・・・〈１１）またＩＲＩ≦Ｒ□のときは φＣ＝ φ ｒ −瞥 Ｋ＊ｃｏｓ μ ＋ Ｋｒ（
Ｉ Ｒｒ／Ｒ＞・・・（１２） となる。ただし１くμ＜１．ｏ、Ｋｒ ＜１．０で、Ｋ
ｒ、１＜ｒは経験上設定する値である。すなわち機体の
位置が旋回中心位置から離れている間は、距ＩＦｎＲに
対応して（７）式で指令バンク角φＣが釣合いバンク角
φｒに比較的急速に近づくが、旋回中心位置に近づくと
（１２）式で指令バンク角φＣが比較的体々に釣合いバ
ンク角φｒに近づくのでハンチングを生じない。指令バ
ンク角φＣが釣合いバンク角φｒに近づくに従い、μは
９０’に、距［Ｒは旋回半径Ｒｒに近づいてゆく。
なお上記の旋回中心位置（ＸＮｒ、ＹＥｒ）。
読口半１￥Ｒｒ、釣合い旋回速度Ｖｒおよび距離間１ｉ
ＣＩ ＲＨは外部から入力データとして与えてもよいし
、指令バンク角演算部６内のメモリ内容として与えても
よい。
ＣＩ ＲＨは外部から入力データとして与えてもよいし
、指令バンク角演算部６内のメモリ内容として与えても
よい。
また指令バンク角φＣは第５図に示すような特性のリミ
ッタで上限値を±φＣ（に制限される。
ッタで上限値を±φＣ（に制限される。
」−記のように指令バンク角演算部６で演９７された指
令バンク角φＣと航法Ｈｔ０１！２からのロール角φ、
ロールレートφのデータに基づき、［１−ルコントロー
ラ３は指令操舵角δＣを次式で演σする。
令バンク角φＣと航法Ｈｔ０１！２からのロール角φ、
ロールレートφのデータに基づき、［１−ルコントロー
ラ３は指令操舵角δＣを次式で演σする。
δ ｃ＝−Ｋ 鼻 φ −１（φ （φ −φ
Ｃ） ・・・ （１３）この指令操舵角δＣに基づ
き、ロールサーボ４は実操舵角δψを次式の関係で出力
する。
Ｃ） ・・・ （１３）この指令操舵角δＣに基づ
き、ロールサーボ４は実操舵角δψを次式の関係で出力
する。
δ ψ ＝１＜ δ Ｃ・・・ （１４）このよ
うな構成のオートバイＩ」ットによれば、指令バンク角
演算部６を設けたことにより、所望の釣合い旋回速度お
よび釣合い旋回半径で滑らかに旋回することができる。
うな構成のオートバイＩ」ットによれば、指令バンク角
演算部６を設けたことにより、所望の釣合い旋回速度お
よび釣合い旋回半径で滑らかに旋回することができる。
またロールコントローラで自ａａｔｙを行うことにより
、所望の釣合い旋回速度および釣合い旋回半径の旋回を
自動で実現することができる。
、所望の釣合い旋回速度および釣合い旋回半径の旋回を
自動で実現することができる。
したがって旋回時における操縦者への負荷を軽減できる
。
。
さらに旋回精度の向上を図ることができる。
なＪ３．ｈ記の実施例では指令操舵角δＣの演算をＰＤ
ゲイン１くφ、＋＜；を用いて行つＣいるが、評１１ｍ
関数 ５ノ −＝ ｆ７（λ ｌ （φ −φ ｃ ）
２−） λ ２ 萎 ２ ＋ ２３（δｃ ） ’
） ｄ ｔ ＝ （１５）〈但しλ
ｔ、λ２．λ３は重み係数）を最小にするような最適フ
ィードバックゲイン１くψ’ 、に＃０を用いればさら
に制御性を改善できる。また舵取りの大きさを抑えるこ
とができ、省燃費性を向上できる。
ゲイン１くφ、＋＜；を用いて行つＣいるが、評１１ｍ
関数 ５ノ −＝ ｆ７（λ ｌ （φ −φ ｃ ）
２−） λ ２ 萎 ２ ＋ ２３（δｃ ） ’
） ｄ ｔ ＝ （１５）〈但しλ
ｔ、λ２．λ３は重み係数）を最小にするような最適フ
ィードバックゲイン１くψ’ 、に＃０を用いればさら
に制御性を改善できる。また舵取りの大きさを抑えるこ
とができ、省燃費性を向上できる。
また指令操舵角δＣの演算に用いる１］−ル角φ。
ロールレート↓の代りに、カルマンフィルタ等を利用し
てロール角推定値φ、ロールレート推定１直／ト φを用いれば、ノイズの多い小型機の場合に特に有効で
ある。
てロール角推定値φ、ロールレート推定１直／ト φを用いれば、ノイズの多い小型機の場合に特に有効で
ある。
またロールレートφとして航法８１算機出力の代りにロ
ールサーボト・ジャイロの出力を利用してもよい。
ールサーボト・ジャイロの出力を利用してもよい。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、旋回時に操縦者の０
担を軽減することのできるオートパイロットを実現する
ことができる。
担を軽減することのできるオートパイロットを実現する
ことができる。
第１図は本発明のオートパイロットのブロック構成図、
第２図は第１図装置の動作を示す７０−ヂｔ？−ト、第
３図、第４図および第５図は第１図装置の動作を説明す
るための動作説明図、第６図はオートパイロットの従来
例を示すブロック構成図である。 ３・・・［１−ルコントローラ、６・・・指令バンク角
演専部、ＸＮ、ＹＥ・・・飛？ｊ体の現在位置、Ｘ Ｎ
ｒ ＋ＹＥｒ・・・旋回中心位置、Ｒｒ・・・旋回半径
、Ｖｒ・・・旋回速麿、φｒ・・・釣合いバンク角、Ｒ
・・・旋回中心位置力日う現在位置までの距離、φＣ・
・・ＪＨ令ノ＼ンク角、δＣ・・・指令操舵角。 第１図 Ｋｓ Ｖｒ、 Ｋｒ （ＸＮｒ、Ｙｏ）第２図（ＡＩ 第２図（Ｂ） 第３図 第４図 第り図 Ｚ Ｉ
第２図は第１図装置の動作を示す７０−ヂｔ？−ト、第
３図、第４図および第５図は第１図装置の動作を説明す
るための動作説明図、第６図はオートパイロットの従来
例を示すブロック構成図である。 ３・・・［１−ルコントローラ、６・・・指令バンク角
演専部、ＸＮ、ＹＥ・・・飛？ｊ体の現在位置、Ｘ Ｎ
ｒ ＋ＹＥｒ・・・旋回中心位置、Ｒｒ・・・旋回半径
、Ｖｒ・・・旋回速麿、φｒ・・・釣合いバンク角、Ｒ
・・・旋回中心位置力日う現在位置までの距離、φＣ・
・・ＪＨ令ノ＼ンク角、δＣ・・・指令操舵角。 第１図 Ｋｓ Ｖｒ、 Ｋｒ （ＸＮｒ、Ｙｏ）第２図（ＡＩ 第２図（Ｂ） 第３図 第４図 第り図 Ｚ Ｉ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 飛行体の現在位置と実現すべき旋回中心位置、旋回半径
および旋回速度を入力して前記旋回半径および前記旋回
速度に対応する釣合いバンク角を演算し前記旋回中心位
置から前記現在位置までの距離が減少するにつれて連続
的に前記釣合いバンク角へ近づくように指令バンク角を
出力する指令バンク角演算部と、前記指令バンク角出力
に対応した指令操舵角を出力するロールコントローラと
を備えたことを特徴とするオートパイロット。 （２）ロールコントローラが飛行体のロール角と指令バ
ンク角の差および飛行体のロール・レートを入力して対
応する指令操舵角を出力する特許請求の範囲第１項記載
のオートパイロット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6677586A JPS62221996A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | オ−トパイロツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6677586A JPS62221996A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | オ−トパイロツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62221996A true JPS62221996A (ja) | 1987-09-30 |
Family
ID=13325574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6677586A Pending JPS62221996A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | オ−トパイロツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62221996A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011051470A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | 無人飛翔体の簡易手動飛行操縦システム |
| US12554264B2 (en) | 2020-11-11 | 2026-02-17 | Sony Group Corporation | Information processing method, information processing apparatus, and information processing system for acquiring an acceleration in a center direction |
-
1986
- 1986-03-25 JP JP6677586A patent/JPS62221996A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011051470A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | 無人飛翔体の簡易手動飛行操縦システム |
| US12554264B2 (en) | 2020-11-11 | 2026-02-17 | Sony Group Corporation | Information processing method, information processing apparatus, and information processing system for acquiring an acceleration in a center direction |
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