JP2888271B2 - 無人飛翔体の姿勢制御装置 - Google Patents
無人飛翔体の姿勢制御装置Info
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- JP2888271B2 JP2888271B2 JP6060752A JP6075294A JP2888271B2 JP 2888271 B2 JP2888271 B2 JP 2888271B2 JP 6060752 A JP6060752 A JP 6060752A JP 6075294 A JP6075294 A JP 6075294A JP 2888271 B2 JP2888271 B2 JP 2888271B2
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- memory
- attitude control
- control device
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は無人飛翔体の姿勢制御装
置に関し、特に射撃訓練用の標的や無人偵察機として運
用される無人飛翔体の姿勢制御装置に関するものであ
る。
置に関し、特に射撃訓練用の標的や無人偵察機として運
用される無人飛翔体の姿勢制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の飛翔体の姿勢制御方式
は、速度、高度及び大気の状態、あるいは自機の重心位
置、重量に全く無関係に一定の制御ゲインでエルロンや
エレベータの各操舵角量を決定して、ピッチ、ロール、
ヨー等の各制御を行なうようになっている。
は、速度、高度及び大気の状態、あるいは自機の重心位
置、重量に全く無関係に一定の制御ゲインでエルロンや
エレベータの各操舵角量を決定して、ピッチ、ロール、
ヨー等の各制御を行なうようになっている。
【０００３】この種の姿勢制御の従来例としては、特開
昭６０−１４８７９８号公報、特開平２−１５０９０９
号公報、特開平３−１５３４９６号公報及び特開平４−
３６４５０５号公報等に開示の如く、種々の技術が提案
されている。
昭６０−１４８７９８号公報、特開平２−１５０９０９
号公報、特開平３−１５３４９６号公報及び特開平４−
３６４５０５号公報等に開示の如く、種々の技術が提案
されている。
【０００４】しかしながら、これ等技術の全てにおいて
は、上述した様に、速度、高度及び大気の状態、あるい
は自機の重心位置、重量に無関係に一定の制御ゲインで
もって姿勢制御を行なう方式となっている。
は、上述した様に、速度、高度及び大気の状態、あるい
は自機の重心位置、重量に無関係に一定の制御ゲインで
もって姿勢制御を行なう方式となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の無人飛
翔体の姿勢制御方式では、その姿勢制御ゲインが飛翔体
の環境に無関係に常にある一定に定められているため
に、これ等環境変化に対応した最適制御が行なえないと
いう欠点がある。
翔体の姿勢制御方式では、その姿勢制御ゲインが飛翔体
の環境に無関係に常にある一定に定められているため
に、これ等環境変化に対応した最適制御が行なえないと
いう欠点がある。
【０００６】そこで、本発明はこの様な従来技術の欠点
を解消すべくなされたものであって、その目的とすると
ころは、速度、高度、温度等の大気状態に応じた最適制
御をなすことが可能な無人飛翔体の姿勢制御装置を提供
することにある。
を解消すべくなされたものであって、その目的とすると
ころは、速度、高度、温度等の大気状態に応じた最適制
御をなすことが可能な無人飛翔体の姿勢制御装置を提供
することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、燃料消費に起因する
重量、重心位置の変化に応じて最適制御をなすことが可
能な無人飛翔体の姿勢制御装置を提供することである。
重量、重心位置の変化に応じて最適制御をなすことが可
能な無人飛翔体の姿勢制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による無人飛翔体
の姿勢制御装置は、高度及び大気温度に対する大気密度
が予め算出されて格納された第１のメモリと、大気密度
及び速度に対する飛翔体の姿勢制御のための最適ゲイン
が予め算出されて格納された第２のメモリと、前記飛翔
体の速度を検出する速度検出手段と、前記飛翔体の高度
を検出する高度検出手段と、大気温度を検出する温度検
出手段と、前記高度検出手段及び前記温度検出手段の検
出結果により前記第１のメモリから大気密度を読出し、
この読出された大気密度及び前記速度検出手段による検
出速度により前記第２のメモリから前記最適ゲインを読
出してこの最適ゲインにより姿勢制御をなす制御手段と
を含むことを特徴としている。
の姿勢制御装置は、高度及び大気温度に対する大気密度
が予め算出されて格納された第１のメモリと、大気密度
及び速度に対する飛翔体の姿勢制御のための最適ゲイン
が予め算出されて格納された第２のメモリと、前記飛翔
体の速度を検出する速度検出手段と、前記飛翔体の高度
を検出する高度検出手段と、大気温度を検出する温度検
出手段と、前記高度検出手段及び前記温度検出手段の検
出結果により前記第１のメモリから大気密度を読出し、
この読出された大気密度及び前記速度検出手段による検
出速度により前記第２のメモリから前記最適ゲインを読
出してこの最適ゲインにより姿勢制御をなす制御手段と
を含むことを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【作用】飛翔体の対気速度、高度、大気温度の各検出デ
ータに基づき、これ等各検出データに対応した最適の姿
勢制御ゲインを決定し、この制御ゲインに基づいてピッ
チ、ロール、ヨーク等の姿勢制御を行なうもので、速度
や高度、更には大気温度に応じた最適の姿勢制御を可能
とする。
ータに基づき、これ等各検出データに対応した最適の姿
勢制御ゲインを決定し、この制御ゲインに基づいてピッ
チ、ロール、ヨーク等の姿勢制御を行なうもので、速度
や高度、更には大気温度に応じた最適の姿勢制御を可能
とする。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳述する。
て詳述する。
【００１３】図１は本発明の一実施例のシステムブロッ
ク図である。図において、対気速度計１は速度Ｖを検出
測定するものであり、気圧高度計２は高度Ｈを検出測定
するものであり、温度センサ３は大気温度Ｔを検出測定
するものである。また、ジャイロ５が設けられており、
ピッチ角θ及びロール角φが検出される。
ク図である。図において、対気速度計１は速度Ｖを検出
測定するものであり、気圧高度計２は高度Ｈを検出測定
するものであり、温度センサ３は大気温度Ｔを検出測定
するものである。また、ジャイロ５が設けられており、
ピッチ角θ及びロール角φが検出される。
【００１４】制御装置４はこれ等検出データＶ，Ｈ，Ｔ
を用いて最適の姿勢制御ゲインＫを算出決定し、この最
適ゲインＫを用いてジャイロ５からのピッチ角データθ
及びロール角データφにもとづき、エルロンやエレベー
タ等の姿勢制御用の昇降舵、補助翼、方向舵等を駆動す
るアクチュエータに対する駆動量（操舵量）δを算出す
るものである。
を用いて最適の姿勢制御ゲインＫを算出決定し、この最
適ゲインＫを用いてジャイロ５からのピッチ角データθ
及びロール角データφにもとづき、エルロンやエレベー
タ等の姿勢制御用の昇降舵、補助翼、方向舵等を駆動す
るアクチュエータに対する駆動量（操舵量）δを算出す
るものである。
【００１５】更に具体的に説明すると、対気速度計１及
び気圧高度計２により速度Ｖ及び高度Ｈが計測され、そ
の計測データＶ，Ｈは制御装置４へ入力される。また、
温度センサ３により周囲の大気温度Ｔが計測され、その
計測データＴが制御装置４へ入力される。
び気圧高度計２により速度Ｖ及び高度Ｈが計測され、そ
の計測データＶ，Ｈは制御装置４へ入力される。また、
温度センサ３により周囲の大気温度Ｔが計測され、その
計測データＴが制御装置４へ入力される。
【００１６】制御装置４内の最適ゲインメモリ部４１に
は、予め最適ゲインＫ１，Ｋ２及びＫが、速度Ｖ及び大
気密度ρの関数として格納されており、その関数は、 Ｋ１＝ｆ１（Ｖ）…………（１） Ｋ２＝ｆ２（ρ）…………（２） Ｋ ＝ｆ３（Ｋ１，Ｋ２）…………（３） と表されるものとする。
は、予め最適ゲインＫ１，Ｋ２及びＫが、速度Ｖ及び大
気密度ρの関数として格納されており、その関数は、 Ｋ１＝ｆ１（Ｖ）…………（１） Ｋ２＝ｆ２（ρ）…………（２） Ｋ ＝ｆ３（Ｋ１，Ｋ２）…………（３） と表されるものとする。
【００１７】その一例が図１のメモリ４１のブロックに
示されているが、これ等（１）〜（３）式の各関数は各
パラメータＶ，ρに対応して最適ゲインが得られる様に
夫々算出決定されており、ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）の形式で構成される。
示されているが、これ等（１）〜（３）式の各関数は各
パラメータＶ，ρに対応して最適ゲインが得られる様に
夫々算出決定されており、ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）の形式で構成される。
【００１８】また、制御装置４のメモリ４３には、大気
密度ρが高度Ｈ及び温度Ｔの関数として、 ρ＝ｆ４（Ｈ，Ｔ）………（４） に示される様に予め格納されているものとし、このメモ
リ４３もＲＯＭの形式で構成される。
密度ρが高度Ｈ及び温度Ｔの関数として、 ρ＝ｆ４（Ｈ，Ｔ）………（４） に示される様に予め格納されているものとし、このメモ
リ４３もＲＯＭの形式で構成される。
【００１９】従って、制御装置４のメモリ４３において
は、高度Ｈ及び温度Ｔから上記（４）式に従った大気密
度ρが得られる。次に、この大気密度ρと測定速度Ｖと
から、（１）〜（３）式に従って最適ゲインＫがメモリ
４１から求められる。そして、この最適ゲインＫを用い
て、アクチュエータ駆動量算出部４２にて、アクチュエ
ータ駆動量δが、 δ＝Ｋ・ｆ（θ，φ）………（５） なる予め定められた関数に従って算出される。
は、高度Ｈ及び温度Ｔから上記（４）式に従った大気密
度ρが得られる。次に、この大気密度ρと測定速度Ｖと
から、（１）〜（３）式に従って最適ゲインＫがメモリ
４１から求められる。そして、この最適ゲインＫを用い
て、アクチュエータ駆動量算出部４２にて、アクチュエ
ータ駆動量δが、 δ＝Ｋ・ｆ（θ，φ）………（５） なる予め定められた関数に従って算出される。
【００２０】制御装置４では、上述の各演算が無人飛翔
体の飛行中連続して行なわれ、時々刻々変化する速度や
高度に応じて常に最適ゲインの設定が行なわれる。この
最適ゲインに基づいてアクチュエータの駆動量δが算出
され姿勢制御が最適に行われるのである。
体の飛行中連続して行なわれ、時々刻々変化する速度や
高度に応じて常に最適ゲインの設定が行なわれる。この
最適ゲインに基づいてアクチュエータの駆動量δが算出
され姿勢制御が最適に行われるのである。
【００２１】図２は本発明の他の実施例のシステムブロ
ック図であり、図１と同等部分は同一符号により示して
いる。本実施例では、飛翔体の質量、重心位置に応じた
最適でゲインを求めて姿勢制御を行うものであり、燃料
消費に起因して変化する質量、重心位置を燃料残量に応
じて時々刻々求めて最適ゲインＫを決定するようになっ
ている。
ック図であり、図１と同等部分は同一符号により示して
いる。本実施例では、飛翔体の質量、重心位置に応じた
最適でゲインを求めて姿勢制御を行うものであり、燃料
消費に起因して変化する質量、重心位置を燃料残量に応
じて時々刻々求めて最適ゲインＫを決定するようになっ
ている。
【００２２】図２を参照すると、対気速度計１、気圧高
度計２は速度Ｖ及び高度Ｈを計測してその結果を制御装
置４へ送出する。温度センサ３は周囲の大気温度Ｔを計
測してその結果を制御装置４へ送出する。また、エンジ
ン（図示せず）の回転速度である回転数データｒ・ｐ・
ｍが制御装置４へ入力されている。
度計２は速度Ｖ及び高度Ｈを計測してその結果を制御装
置４へ送出する。温度センサ３は周囲の大気温度Ｔを計
測してその結果を制御装置４へ送出する。また、エンジ
ン（図示せず）の回転速度である回転数データｒ・ｐ・
ｍが制御装置４へ入力されている。
【００２３】制御装置４内には、最適ゲインＫ３，Ｋ４
及びＫが質量ｍ及び重心位置ｘCGの関数として、 Ｋ３＝ｆ７（ｘCG）…………（６） Ｋ４＝ｆ８（ｍ）…………（７） Ｋ＝ｆ９（Ｋ３，Ｋ４）………（８） にて与えられ、予めメモリ４１内に格納されている。
及びＫが質量ｍ及び重心位置ｘCGの関数として、 Ｋ３＝ｆ７（ｘCG）…………（６） Ｋ４＝ｆ８（ｍ）…………（７） Ｋ＝ｆ９（Ｋ３，Ｋ４）………（８） にて与えられ、予めメモリ４１内に格納されている。
【００２４】また、制御装置４内のメモリ４６には、重
心位置ｘCGが残燃料量Ｆuel の関数として、 ｘCG＝ｆ６（Ｆuel ）………（９） にて与えられて予め格納されている。
心位置ｘCGが残燃料量Ｆuel の関数として、 ｘCG＝ｆ６（Ｆuel ）………（９） にて与えられて予め格納されている。
【００２５】更に、エンジンの燃料消費率Ｆc がエンジ
ンの回転数ｒ・ｐ・ｍ、速度Ｖ及び大気密度ρの関数と
して、 Ｆc ＝ｆ５（ｒ・ｐ・ｍ．Ｖ，ρ）…………（１０） にて与えられ、予めメモリ４４に格納されている。
ンの回転数ｒ・ｐ・ｍ、速度Ｖ及び大気密度ρの関数と
して、 Ｆc ＝ｆ５（ｒ・ｐ・ｍ．Ｖ，ρ）…………（１０） にて与えられ、予めメモリ４４に格納されている。
【００２６】更にはまた、大気密度ρが高度Ｈ及び温度
Ｔの関数として、 ρ＝ｆ４（Ｈ，Ｔ）…………（１１） にて与えられ、予めメモリ４３に格納されている。
Ｔの関数として、 ρ＝ｆ４（Ｈ，Ｔ）…………（１１） にて与えられ、予めメモリ４３に格納されている。
【００２７】制御装置４では、入力された高度Ｈ及び温
度Ｔから（１１）式に基づき決定される大気密度ρがメ
モリ４３から求められる。次に、この結果と入力された
速度Ｖ及びエンジン回転数ｒ・ｐ・ｍとから、（１０）
式に基づき決定される時々刻々の燃料消費率Ｆc がメモ
リ４４から求められる。
度Ｔから（１１）式に基づき決定される大気密度ρがメ
モリ４３から求められる。次に、この結果と入力された
速度Ｖ及びエンジン回転数ｒ・ｐ・ｍとから、（１０）
式に基づき決定される時々刻々の燃料消費率Ｆc がメモ
リ４４から求められる。
【００２８】そして、この燃料消費率Ｆc を基に、算出
部４５にて残燃料量Ｆuel 及び質量ｍが算出される。こ
の算出方法としては、燃料消費率Ｆc の時間積分値によ
り燃料消費量を求め、 Ｆuel ＝〔総保有燃料量〕−〔燃料消費量〕…………（１２） なる式で残燃料量を求めることができる。
部４５にて残燃料量Ｆuel 及び質量ｍが算出される。こ
の算出方法としては、燃料消費率Ｆc の時間積分値によ
り燃料消費量を求め、 Ｆuel ＝〔総保有燃料量〕−〔燃料消費量〕…………（１２） なる式で残燃料量を求めることができる。
【００２９】また、質量ｍは、 ｍ＝〔総質量〕−〔燃料消費量〕…………（１３） なる式で求められる。
【００３０】そして、Ｆuel に対応した重心位置ｘCGが
メモリ４６から求められ、このｘCGと算出質量ｍとに対
応する各最適ゲインＫ３，Ｋ４及びＫが（６）〜（８）
式に従ってメモリ４１から求められる。
メモリ４６から求められ、このｘCGと算出質量ｍとに対
応する各最適ゲインＫ３，Ｋ４及びＫが（６）〜（８）
式に従ってメモリ４１から求められる。
【００３１】最後に、この最適ゲインＫを用いてアクチ
ュエータ駆動量算出部４２にて、アクチュエータ駆動量
δが、 δ＝Ｋ・ｆ（θ，φ） なる予め定められた関数に従って算出されることにな
る。
ュエータ駆動量算出部４２にて、アクチュエータ駆動量
δが、 δ＝Ｋ・ｆ（θ，φ） なる予め定められた関数に従って算出されることにな
る。
【００３２】本例でも、上述の各演算が飛翔体の飛行中
連続して行なわれ、時々刻々変化する質量及び重心位置
に応じて常に最適な制御ゲインが設定され、よって最適
姿勢制御が可能となるものである。
連続して行なわれ、時々刻々変化する質量及び重心位置
に応じて常に最適な制御ゲインが設定され、よって最適
姿勢制御が可能となるものである。
【００３３】尚、各メモリ４１，４３〜４６はＲＯＭ以
外のメモリでも良く、またソフトウェアによる演算処理
機能で構成しても良い。
外のメモリでも良く、またソフトウェアによる演算処理
機能で構成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、時々
刻々変化する飛翔体の速度、高度あるいは質量、重心位
置に対応して姿勢制御のゲインを変化させて常に最適ゲ
イン制御が可能となり、よって従来に比し安定な飛行が
行なえるという効果がある。
刻々変化する飛翔体の速度、高度あるいは質量、重心位
置に対応して姿勢制御のゲインを変化させて常に最適ゲ
イン制御が可能となり、よって従来に比し安定な飛行が
行なえるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のシステムブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施例のシステムブロック図であ
る。
る。
１ 対気速度計 ２ 気圧高度計 ３ 温度センサ ４ 制御装置 ５ ジャイロ ４１ ゲイン設定メモリ ４２ アクチュエータ駆動量算出部 ４３ 大気密度設定メモリ ４４ 燃料消費率設定メモリ ４５ 残燃料量及び重量設定メモリ ４６ 重心位置設定メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 1/10 B64C 13/18 F42B 15/01 ＦＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (2)
- 【請求項１】 高度及び大気温度に対する大気密度が予
め算出されて格納された第１のメモリと、 大気密度及び速度に対する飛翔体の姿勢制御のための最
適ゲインが予め算出されて格納された第２のメモリと、 前記飛翔体の速度を検出する速度検出手段と、 前記飛翔体の高度を検出する高度検出手段と、 大気温度を検出する温度検出手段と、 前記高度検出手段及び前記温度検出手段の検出結果によ
り前記第１のメモリから大気密度を読出し、この読出さ
れた大気密度及び前記速度検出手段による検出速度によ
り前記第２のメモリから前記最適ゲインを読出してこの
最適ゲインにより姿勢制御をなす制御手段と、 を含むことを特徴とする無人飛翔体の姿勢制御装置。 - 【請求項２】 前記第１及び第２のメモリは読出し専用
メモリであることを特徴とする請求項１記載の無人飛翔
体の姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060752A JP2888271B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 無人飛翔体の姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060752A JP2888271B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 無人飛翔体の姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07271440A JPH07271440A (ja) | 1995-10-20 |
| JP2888271B2 true JP2888271B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=13151324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6060752A Expired - Lifetime JP2888271B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 無人飛翔体の姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888271B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018053862A1 (zh) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 动力系统配置方法、装置、无人机、服务器及用户终端 |
| JP6726222B2 (ja) | 2018-03-07 | 2020-07-22 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 飛行制御システム |
| JP7723938B2 (ja) * | 2021-02-22 | 2025-08-15 | 株式会社Liberaware | 無人飛行体の制御方法、無人飛行体およびプログラム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3831909A (en) * | 1972-11-03 | 1974-08-27 | Ford Motor Co | Carburetor choke altitude compensation |
| JPS5968020A (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 飛しよう体のオ−トパイロツト |
| JPH01107698U (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-20 | ||
| JPH03194400A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | 飛しょう体の飛しょう制御装置 |
| JPH04316998A (ja) * | 1991-04-17 | 1992-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | フライトコントロール装置 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6060752A patent/JP2888271B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07271440A (ja) | 1995-10-20 |
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