JPH0747399B2 - Flight control method for vertical takeoff and landing vehicle - Google Patents
Flight control method for vertical takeoff and landing vehicleInfo
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- JPH0747399B2 JPH0747399B2 JP20731089A JP20731089A JPH0747399B2 JP H0747399 B2 JPH0747399 B2 JP H0747399B2 JP 20731089 A JP20731089 A JP 20731089A JP 20731089 A JP20731089 A JP 20731089A JP H0747399 B2 JPH0747399 B2 JP H0747399B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、垂直離着飛行体(VTOL)の水平軸まわりの
傾斜角を制御する飛行制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flight control method for controlling a tilt angle of a vertical takeoff and landing vehicle (VTOL) about a horizontal axis.
従来の技術および発明の課題 垂直離着飛行体として、4つのダクテッドファン(duct
ed fan)が長方形の4つの頂点にそれぞれ配置されてい
るものが知られている。前側の2つのダクテッドファン
と後側の2つのダクテッドファンとは左右方向の水平軸
に対して対称に配置され、右側の2つのダクテッドファ
ンと左側の2つのダクテッドファンとは前後方向の水平
軸に対して対称に配置されている。また、飛行体の遠隔
操縦装置には、飛行体の前後方向の傾斜角を制御するた
めのスティックと、飛行体の左右方向の傾斜角を制御す
るためのスティックが設けられている。そして、これら
のスティックを操作することにより、その操作方向と操
作量に応じて、ダクテッドファンのブレードのピッチ角
が制御され、その結果、飛行体が操作された方向に傾い
て、その方向に移動する。2. Description of the Related Art As a vertical takeoff and landing vehicle, four ducted fans are used.
It is known that an ed fan) is arranged at each of the four vertices of a rectangle. The two ducted fans on the front side and the two ducted fans on the rear side are symmetrically arranged with respect to the horizontal horizontal axis, and the two ducted fans on the right side and the two ducted fans on the left side are symmetrical with respect to the horizontal axis in the longitudinal direction. It is arranged. In addition, the remote control device for a flying vehicle is provided with a stick for controlling the tilt angle of the flying object in the front-rear direction and a stick for controlling the tilt angle of the flying object in the left-right direction. By operating these sticks, the pitch angle of the blade of the ducted fan is controlled according to the operation direction and the operation amount, and as a result, the aircraft tilts in the operated direction and moves in that direction. .
このような飛行体の傾斜角の制御は、通常、PID制御に
よって行なわれ、その目標値には、スティックからの指
令値がそのまま用いられる。Such control of the inclination angle of the flying body is usually performed by PID control, and the command value from the stick is used as it is as the target value.
ところが、このようにすると、上記のように飛行体を傾
斜させて水平方向に移動させるときに、傾斜角の目標値
と現在値の差が大きく、スティックを中立位置に戻して
も飛行体がすぐに停止せずに、オーバーランが生じ、位
置の制御が難しいという問題がある。However, in this way, when the aircraft is tilted and moved in the horizontal direction as described above, the difference between the target value and the current value of the inclination angle is large, and even if the stick is returned to the neutral position, the aircraft immediately There is a problem in that it is difficult to control the position because an overrun occurs without stopping.
この発明の目的は、上記の問題を解決した垂直離着飛行
体の飛行制御方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a flight control method for a vertical takeoff / landing vehicle that solves the above problems.
課題を解決するための手段 この発明による方法は、 ブレードのピッチ角が可変の複数のダクテッドファンが
第1の水平軸に対して対称に配置された垂直離着飛行体
において、第1の水平軸と直交する第2の水平軸方向の
飛行体の位置を制御するために、ダクテッドファンのブ
レードのピッチ角を変えて第1の水平軸を中心とする飛
行体の傾斜角を制御する方法であって、 飛行体の上記傾斜角の目標値と測定値の差に基いて、PI
D制御により、ダクテッドファンのブレードのピッチ角
を制御し、上記PID制御の少なくとも比例要素および積
分要素の上記傾斜角の目標値として、上記傾斜角の外部
からの指令値から飛行体の第2の水平軸方向の速度に比
例する値を差引いたものを用いることを特徴とするもの
である。Means for Solving the Problems A method according to the present invention is directed to a vertical take-off vehicle in which a plurality of ducted fans having variable blade pitch angles are arranged symmetrically with respect to a first horizontal axis, A method of controlling the tilt angle of a vehicle about a first horizontal axis by changing the pitch angle of a blade of a ducted fan to control the position of the vehicle in a second orthogonal horizontal axis. Based on the difference between the target value and the measured value of the tilt angle of the air vehicle, PI
By controlling the pitch angle of the blade of the ducted fan by the D control, as the target value of the tilt angle of at least the proportional element and the integral element of the PID control, the second horizontal level of the aircraft is obtained from the command value from the outside of the tilt angle. It is characterized in that a value obtained by subtracting a value proportional to the axial velocity is used.
作用 PID制御の比例要素および積分要素の飛行体の傾斜角の
目標値として、傾斜角の外部からの指令値から飛行体の
水平方向の速度に比例する値を差引いたものを用いるの
で、飛行体を傾斜させて水平方向に移動させるときに、
傾斜角の目標値と現在値の差が大きくならず、外部から
の指令を中立位置に戻すと飛行体がすぐに停止し、オー
バーランが生じないので、位置の制御が容易である。Action As the target value of the inclination angle of the aircraft for the proportional element and integral element of PID control, the value obtained by subtracting the value proportional to the horizontal velocity of the aircraft from the command value from the outside of the inclination angle is used. When tilting and moving in the horizontal direction,
The difference between the target value and the current value of the inclination angle does not become large, and when the command from the outside is returned to the neutral position, the aircraft immediately stops and no overrun occurs, so position control is easy.
実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図〜第4図は垂直離着飛行体(1)の機械的構成の
1例を示し、第5図は飛行体(1)とその遠隔操縦装置
(2)の電気的構成の1例を示す。1 to 4 show an example of the mechanical configuration of the vertical takeoff and landing vehicle (1), and FIG. 5 shows an example of the electrical configuration of the vehicle (1) and its remote control device (2). Indicates.
第1図〜第4図に示すように、飛行体(1)のフレーム
状の機体(3)に4つのダクテッドファン(F)のダク
ト(4)が取付けられている。なお、これらのダクテッ
ドファンは符号(F)で総称し、区別する必要がある場
合には、それぞれ第1ファン(F1)、第2ファン(F
2)、第3ファン(F3)、第4ファン(F4)と呼ぶこと
にする。また、以下の説明において、飛行体(1)上に
次のような直角座標を設定する。すなわち、機体(3)
が水平になっている状態において、上から見た機体
(3)の中心を通る鉛直軸をz軸、z軸上の一点(原
点)(0)を通る前後方向の水平軸をx軸、原点(0)
を通る左右方向の水平軸をy軸とし、x軸の前側、y軸
の右側、z軸の下側をそれぞれの正方向とする。また、
x軸まわりの機体(3)の傾斜角(ロール角)をφ、y
軸まわりの機体(3)の傾斜角(ピッチ角)をθ、z軸
まわりの機体(3)の傾斜角(ヨー角)をψとする。な
お、ロール角φ、ピッチ角θおよびヨー角ψはそれぞれ
x軸、y軸およびz軸の正側から見て反時計方向を正方
向とするいわゆる右手系とする。As shown in FIGS. 1 to 4, four ducts (4) of ducted fans (F) are attached to a frame-shaped machine body (3) of the flying body (1). Note that these ducted fans are collectively referred to by the symbol (F), and when it is necessary to distinguish them, the first fan (F1) and the second fan (F1), respectively.
2), 3rd fan (F3) and 4th fan (F4). Further, in the following description, the following rectangular coordinates are set on the flying body (1). That is, the airframe (3)
When the is horizontal, the vertical axis passing through the center of the fuselage (3) seen from above is the z axis, the horizontal axis in the front-back direction passing through a point (origin) (0) on the z axis is the x axis, and the origin is (0)
The horizontal axis in the left-right direction passing through is the y-axis, and the front side of the x-axis, the right side of the y-axis, and the lower side of the z-axis are the respective positive directions. Also,
The tilt angle (roll angle) of the fuselage (3) around the x-axis is φ, y
The tilt angle (pitch angle) of the machine body (3) about the axis is θ, and the tilt angle (yaw angle) of the machine body (3) about the z axis is ψ. The roll angle φ, the pitch angle θ, and the yaw angle ψ are so-called right-handed systems in which the counterclockwise direction is the positive direction when viewed from the positive sides of the x axis, the y axis, and the z axis, respectively.
4つのファン(F)のダクト(4)の中心軸(4a)はz
軸と平行であり、上から見て、4辺がx軸およびy軸と
平行で原点(0)を中心とする長方形の4つの頂点に位
置している。そして、原点(0)に対して、第1ファン
(F1)は右前に、第2ファン(F2)は右後に、第3ファ
ン(F3)は左後に、第4ファン(F4)は左前に位置して
いる。したがって、第1ファン(F1)と第4ファン(F
4)はx軸に対して左右対称、第2ファン(F2)と第3
ファン(F3)はx軸に対して左右対称、第1ファン(F
1)と第2ファン(F2)はy軸に対して前後対称、第3
ファン(F3)と第4ファン(F4)はy軸に対して前後対
称である。The central axes (4a) of the ducts (4) of the four fans (F) are z
It is parallel to the axis, and when viewed from above, the four sides are parallel to the x-axis and the y-axis and are located at the four vertices of a rectangle centered on the origin (0). Then, with respect to the origin (0), the first fan (F1) is located on the right front, the second fan (F2) is located on the right rear, the third fan (F3) is located on the left rear, and the fourth fan (F4) is located on the left front. is doing. Therefore, the first fan (F1) and the fourth fan (F1)
4) is symmetrical with respect to the x-axis, the second fan (F2) and the third
The fan (F3) is symmetrical about the x-axis, and the first fan (F3)
1) and the second fan (F2) are symmetrical about the y axis,
The fan (F3) and the fourth fan (F4) are symmetrical with respect to the y axis.
機体(3)の中心に、スロットル開度を制御することに
より回転数が変えられるエンジン(5)が搭載されてお
り、各ファン(F)の上部に、図示しない動力伝達機構
を介してエンジン(5)により互いに等しい速度で回転
させられるブレード(6)が設けられている。ブレード
(6)の回転により、ダクト(4)の下端から下向きに
空気が吹出され、ファン(F)に上向きの推力が発生す
る。各ファン(F)のブレード(6)は、図示しない駆
動機構により、個別にピッチ角βが変えられるようにな
っている。そして、エンジン(5)の回転数を変えるこ
とにより、4つのファン(F)の回転数が同時に変わ
り、これらのファン(F)の推力が同時に変わる。ま
た、各ファン(F)のブレード(6)のピッチ角βを個
別に変えることにより、各ファン(F)の推力が個別に
変えられる。An engine (5) whose rotation speed can be changed by controlling the throttle opening is mounted at the center of the machine body (3), and the engine (5) is mounted above each fan (F) via a power transmission mechanism (not shown). A blade (6) is provided which is rotated by 5) at equal speed to each other. By the rotation of the blade (6), air is blown downward from the lower end of the duct (4), and upward thrust is generated in the fan (F). The pitch angle β of the blade (6) of each fan (F) can be individually changed by a drive mechanism (not shown). Then, by changing the rotation speed of the engine (5), the rotation speeds of the four fans (F) are changed at the same time, and the thrust forces of these fans (F) are changed at the same time. Further, the thrust of each fan (F) can be individually changed by individually changing the pitch angle β of the blade (6) of each fan (F).
各ファン(F)の下部に、x軸方向に長くのびる互いに
平行な1対のヨーベーン(7)が設けられている。ヨー
ベーン(7)は、図示しない駆動機構により、x軸と平
行な軸を中心に左右に傾動させられ、左右方向の傾斜角
(ヨーベーン角)αが変えられるようになっている。1
対のヨーベーン(7)の傾動中心軸は、ダクト(4)の
中心軸(4a)に対してそれぞれ対称な位置にある。1対
のヨーベーン(7)は連動して互いに平行な状態を保ち
ながら傾動させられるため、1対のヨーベーン角αは常
に等しい。また、ヨーベーン(7)は、下端がz軸の正
方向を向く中立位置から、左方向(ヨーベーン(7)の
下端が斜め左向きになる方向)および右方向(ヨーベー
ン(7)の下端が斜め右向きになる方向)に傾動させら
れるが、ヨーベーン(7)が左に傾く方向をヨーベーン
角αの正方向、ヨーベーン(7)が右に傾く方向をヨー
ベーン角αの負方向とする。Below each fan (F), a pair of parallel yaw vanes (7) extending in the x-axis direction are provided. The yaw vane (7) is tilted left and right about an axis parallel to the x-axis by a drive mechanism (not shown), and the tilt angle (yaw vane angle) α in the left-right direction can be changed. 1
The tilting central axes of the pair of yaw vanes (7) are located symmetrically with respect to the central axis (4a) of the duct (4). Since the pair of yaw vanes (7) are interlocked and tilted while maintaining the parallel state to each other, the pair of yaw vane angles α is always equal. In addition, the yaw vane (7) has a lower end that faces the positive direction of the z-axis from a neutral position to the left (the lower end of the yaw vane (7) turns diagonally left) and to the right (the lower end of the yaw vane (7) turns diagonally rightward). The direction in which the yaw vane (7) leans to the left is the positive direction of the yaw vane angle α, and the direction in which the yaw vane (7) leans to the right is the negative direction of the yaw vane angle α.
第5図に示すように、飛行体(1)には、高度計
(8)、慣性航法装置(9)、エンジン回転計(10)、
無線受信器(11)および飛行制御装置(12)が設けられ
ている。また、遠隔操縦装置(2)には、ロール・ステ
ィック(13)、ピッチ・スティック(14)、ヨー・ステ
ィック(15)、高度スティック(16)および無線送信器
(17)が設けられている。As shown in FIG. 5, the aircraft (1) includes an altimeter (8), an inertial navigation system (9), an engine tachometer (10),
A radio receiver (11) and a flight control device (12) are provided. Further, the remote control device (2) is provided with a roll stick (13), a pitch stick (14), a yaw stick (15), an altitude stick (16) and a wireless transmitter (17).
ロール・スティック(13)は、飛行体(1)のロール角
φを制御するためのものである。ピッチ・スティック
(14)は、飛行体(1)のピッチ角θを制御するための
ものである。ヨー・スティック(15)は、飛行体(1)
のヨー角ψを制御するためのものである。高度スティッ
ク(16)は、飛行体(1)の高度を制御するためのもの
である。そして、各スティック(13)(14)(15)(1
6)からは、操作方向と操作量に応じた指令信号(指令
値)が出力される。The roll stick (13) is for controlling the roll angle φ of the flying body (1). The pitch stick (14) is for controlling the pitch angle θ of the flying body (1). The yaw stick (15) is a flying body (1)
Is for controlling the yaw angle ψ of. The altitude stick (16) is for controlling the altitude of the air vehicle (1). And each stick (13) (14) (15) (1
From 6), the command signal (command value) according to the operation direction and the operation amount is output.
無線送信器(17)は、これらのスティック(13)(14)
(15)(16)の出力すなわち指令信号を飛行体(1)に
無線送信するためのものである。The wireless transmitter (17) has these sticks (13) (14)
(15) It is for wirelessly transmitting the output of (16), that is, a command signal to the air vehicle (1).
高度計(8)は、飛行体(1)の高度を測定して、測定
結果を飛行制御装置(12)に送るものであり、たとえば
マイクロ波高度計が使用される。The altimeter (8) measures the altitude of the flying body (1) and sends the measurement result to the flight control device (12). For example, a microwave altimeter is used.
慣性航法装置(9)は、図示は省略したが、加速度計、
振動ジヤイロ、磁気方位センサおよびコンピュータを備
えており、飛行体(1)の3軸方向の加速度d2x/dt2、d
2y/dt2、d2z/dt2および速度U(=dx/dt)、V(=dy/d
t)、W(=dz/dt)、ならびに飛行体(1)のロール角
φ、ピッチ角θ、ヨー角ψおよびこれらの角速度dφ/d
t、dθ/dt、dψ/dtを求めて、飛行制御装置(12)に
送る。Although not shown in the figure, the inertial navigation device (9) includes an accelerometer,
It is equipped with a vibrating gyroscope, a magnetic bearing sensor, and a computer, and the acceleration d 2 x / dt 2 , d of the flying body (1) in the three axial directions.
2 y / dt 2 , d 2 z / dt 2 and velocity U (= dx / dt), V (= dy / d
t), W (= dz / dt), and the roll angle φ, pitch angle θ, yaw angle ψ of the flying body (1) and their angular velocities dφ / d.
Obtain t, dθ / dt and dψ / dt and send them to the flight controller (12).
エンジン回転計(10)は、エンジン(5)の回転数を測
定して、測定結果を飛行制御装置(12)に送るものであ
り、たとえばパルスエンコーダより構成されている。The engine tachometer (10) measures the number of revolutions of the engine (5) and sends the measurement result to the flight control device (12), and is composed of, for example, a pulse encoder.
受信器(11)は、遠隔操縦装置(2)の送信器(17)か
ら送られてくる信号を受信して、飛行制御装置(12)に
送るものである。The receiver (11) receives the signal sent from the transmitter (17) of the remote control device (2) and sends it to the flight control device (12).
飛行制御装置(12)は、図示は省略したが、コンピュー
タなどを備えており、受信器(11)、高度計(8)、慣
性航法装置(9)およびエンジン回転計(10)の出力に
基いて、エンジン(5)の回転数、ファン(F)のブレ
ード(6)のピッチ角βおよびヨーベーン角αを制御す
る。Although not shown, the flight control device (12) includes a computer and the like, and is based on the outputs of the receiver (11), altimeter (8), inertial navigation device (9) and engine tachometer (10). , The rotational speed of the engine (5), the pitch angle β and the yaw vane angle α of the blade (6) of the fan (F) are controlled.
遠隔操縦装置(2)のスティック(13)(14)(15)
(16)が操作されていない場合、エンジン(5)の回転
数、ファン(F)のブレード(6)のピッチ角βおよび
ヨーベーン角αが適当に制御されて、飛行体(1)が空
中の定位置に一定の姿勢で停止している。この場合、4
つのファン(F)のブレード(6)のピッチ角βはほぼ
等しく、ヨーベーン(7)はほぼ中立位置に制御されて
いる。また、4つのファン(F)の推力と重力とが釣合
うように、エンジン(5)の回転数とブレード(6)の
ピッチ角βが制御されている。4つのファン(F)のブ
レード(6)のピッチ角βがほぼ等しくなっているた
め、これらの推力もほぼ等しくなっている。このため、
x軸およびy軸まわりのモーメントが作用せず、飛行体
(1)はほぼ水平な姿勢を保っている。飛行体(1)が
ほぼ水平になっていると、ファン(F)の推力は鉛直上
向きになり、水平方向の力が作用しないので、飛行体
(1)が水平方向に移動することはない。そして、4つ
のファン(F)の推力と重力が釣合っているため、飛行
体(1)は一定の高度を保っている。また、4つのファ
ン(F)のヨーベーン(7)がほぼ中立位置にあるた
め、飛行体(1)にz軸まわりのモーメントが働かず、
飛行体(1)がz軸まわりに旋回することがない。な
お、飛行体(1)のこのような状態を中立状態と呼ぶこ
とにする。Remote control device (2) sticks (13) (14) (15)
When the engine (16) is not operated, the rotational speed of the engine (5), the pitch angle β and the yaw vane angle α of the blade (6) of the fan (F) are properly controlled, and the air vehicle (1) is in the air. It has stopped at a fixed position with a certain posture. In this case, 4
The pitch angles β of the blades (6) of the two fans (F) are substantially equal, and the yaw vanes (7) are controlled to a substantially neutral position. Further, the rotational speed of the engine (5) and the pitch angle β of the blades (6) are controlled so that the thrust of the four fans (F) and the gravity are balanced. Since the pitch angles β of the blades (6) of the four fans (F) are almost the same, their thrust forces are also substantially the same. For this reason,
Moments around the x-axis and y-axis do not act, and the aircraft (1) maintains a substantially horizontal attitude. When the air vehicle (1) is substantially horizontal, the thrust of the fan (F) is vertically upward and no horizontal force acts, so the air vehicle (1) does not move in the horizontal direction. The thrust of the four fans (F) and the gravity balance each other, so that the flying body (1) maintains a constant altitude. Moreover, since the yaw vanes (7) of the four fans (F) are almost in the neutral position, the moment about the z axis does not act on the flying body (1),
The flying body (1) does not turn around the z axis. Note that such a state of the flying vehicle (1) will be referred to as a neutral state.
上記のような中立状態から、遠隔操縦装置(2)のステ
ィック(13)(14)(15)(16)を操作すると、その操
作方向と操作量すなわち指令信号に応じて、エンジン
(5)の回転数、各ファン(F)のブレード(6)のピ
ッチ角βおよびヨーベーン角αが制御され、その結果、
飛行体(1)の高度、姿勢および水平方向の位置が制御
される。When the sticks (13) (14) (15) (16) of the remote control device (2) are operated from the neutral state as described above, the engine (5) of the engine (5) is operated according to the operation direction and operation amount, that is, a command signal. The number of revolutions, the pitch angle β and the yaw vane angle α of the blade (6) of each fan (F) are controlled, and as a result,
The altitude, attitude and horizontal position of the air vehicle (1) are controlled.
たとえば、高度スティック(16)を上昇方向に操作する
と、推力が増加するように、4つのファン(F)のブレ
ード(6)のピッチ角βが制御されるとともに、エンジ
ン(5)の回転数が増速され、飛行体(1)が上昇す
る。逆に、高度スティック(16)を下降方向に操作する
と、推力が減少するように、4つのファン(F)のブレ
ード(6)のピッチ角βが制御されるとともに、エンジ
ン(5)の回転数が減速され、飛行体(1)が下降す
る。そして、高度スティック(16)を中立位置に戻す
と、推力と重力が釣合うように、4つのファン(F)の
ブレード(6)のピッチ角βとエンジン(5)の回転数
が制御され、飛行体(1)はそのときの高度に停止す
る。また、高度スティック(16)が中立位置にある状態
でも、飛行体(1)の高度が低くなると、上記のように
推力を増加させて飛行体(1)を上昇させ、飛行体
(1)の高度が高くなると、上記のように推力を減少さ
せてさせて飛行体(1)を下降させ、高度を一定に保
つ。For example, when the altitude stick (16) is operated in the ascending direction, the pitch angle β of the blades (6) of the four fans (F) is controlled so that the thrust is increased, and the rotation speed of the engine (5) is increased. The speed is increased and the flying body (1) rises. On the contrary, when the altitude stick (16) is operated in the descending direction, the pitch angle β of the blades (6) of the four fans (F) is controlled so that the thrust is reduced, and the rotation speed of the engine (5) is reduced. Is decelerated and the flying body (1) descends. Then, when the altitude stick (16) is returned to the neutral position, the pitch angle β of the blades (6) of the four fans (F) and the rotation speed of the engine (5) are controlled so that the thrust and the gravity are balanced, The air vehicle (1) stops at the current altitude. Even when the altitude stick (16) is in the neutral position, if the altitude of the flying body (1) becomes low, the thrust is increased as described above to raise the flying body (1), and When the altitude becomes higher, the thrust is reduced as described above to lower the flying body (1) and keep the altitude constant.
ロール・スティック(13)を正方向に操作すると、左側
の2つのファン(F3)(F4)の推力が操作量に応じた同
じ量だけ増加するように、これらのブレード(6)のピ
ッチ角βが制御され、同時に、右側の2つのファン(F
1)(F2)の推力が上記と同じ量だけ減少するように、
これらのブレード(6)のピッチ角βが制御される。こ
れにより、飛行体(1)に、x軸まわりのロール角φの
正方向のモーメントが働き、飛行体(1)がロール角φ
の正方向すなわち右に傾いて、右側が低く左側が高くな
る。このため、ファン(F)の推力は右斜め上方を向
き、y軸正方向の力が作用するので、飛行体(1)は右
に傾いた状態でy軸正方向(右方向)に移動する。When the roll stick (13) is operated in the forward direction, the pitch angles β of these blades (6) are adjusted so that the thrust forces of the two fans (F3) (F4) on the left side increase by the same amount according to the operation amount. Are controlled, and at the same time, the two fans (F
1) Make sure that the thrust of (F2) is reduced by the same amount as above.
The pitch angle β of these blades (6) is controlled. As a result, a positive moment of the roll angle φ around the x-axis acts on the flight vehicle (1), causing the flight vehicle (1) to roll over the roll angle φ.
Inclining to the right, that is, to the right, the right side is low and the left side is high. For this reason, the thrust of the fan (F) is directed obliquely upward to the right, and the force in the y-axis positive direction acts, so that the aircraft (1) moves in the y-axis positive direction (right direction) in a state of being inclined to the right. .
逆に、ロール・スティック(13)を負方向に操作する
と、右側の2つのファン(F1)(F2)の推力が操作量に
応じた同じ量だけ増加するように、これらのブレード
(6)のピッチ角βが制御され、同時に、左側の2つの
ファン(F3)(F4)の推力が上記と同じ量だけ減少する
ように、これらのブレード(6)のピッチ角βが制御さ
れる。これにより、飛行体(1)に、x軸まわりのロー
ル角φの負方向のモーメントが働き、飛行体(1)がロ
ール角φの負方向すなわち左に傾いて、左側が低く右側
が高くなる。このため、ファン(F)の推力は左斜め上
方を向き、y軸負方向の力が作用するので、飛行体
(1)は左に傾いた状態でy軸負方向(左方向)に移動
する。On the contrary, when the roll stick (13) is operated in the negative direction, the thrust of the two fans (F1) (F2) on the right side increases by the same amount according to the operation amount, so that these blades (6) The pitch angle β is controlled, and at the same time, the pitch angles β of these blades (6) are controlled so that the thrust forces of the two left fans (F3) (F4) are reduced by the same amount as above. As a result, a moment in the negative direction of the roll angle φ around the x-axis acts on the flight vehicle (1), and the flight vehicle (1) leans in the negative direction of the roll angle φ, that is, to the left, and the left side becomes lower and the right side becomes higher. . Therefore, the thrust of the fan (F) is directed diagonally upward to the left, and the force in the negative y-axis direction acts, so that the aircraft (1) moves in the negative y-axis direction (leftward) while leaning to the left. .
そして、ロール・スティック(13)を中立位置に戻す
と、4つのファン(F)の推力がほぼ等しくなるよう
に、これらのブレード(6)のピッチ角βが制御され、
飛行体(1)は水平な姿勢に戻る。ロール・スティック
(13)が中立位置にある状態でも、飛行体(1)のロー
ル角φが中立状態から負方向に変化すると、上記のよう
にロール角φの正方向のモーメントが生じるように左側
のファン(F3)(F4)のブレード(6)のピッチ角βと
右側のファン(F1)(F2)のブレード(6)のピッチ角
βが逆方向に制御され、飛行体(1)のロール角φが中
立状態から正方向に変化すると、上記のようにロール角
φの負方向のモーメントが生じるように右側のファン
(F1)(F2)のブレード(6)のピッチ角βと左側のフ
ァン(F3)(F4)のブレード(6)のピッチ角βが逆方
向に制御され、飛行体(1)は水平な姿勢に保たれる。Then, when the roll stick (13) is returned to the neutral position, the pitch angles β of these blades (6) are controlled so that the thrusts of the four fans (F) are almost equal,
Aircraft (1) returns to a horizontal position. Even if the roll stick (13) is in the neutral position, if the roll angle φ of the flying body (1) changes from the neutral state to the negative direction, the positive moment of the roll angle φ is generated as described above, and the left side is generated. The fan (F3) (F4) blade (6) pitch angle β and the right fan (F1) (F2) blade (6) pitch angle β are controlled in opposite directions, and the air vehicle (1) rolls When the angle φ changes from the neutral state to the positive direction, the negative angle moment of the roll angle φ is generated as described above so that the pitch angle β of the blades (6) of the right fan (F1) (F2) and the left fan The pitch angle β of the blades (6) of (F3) and (F4) is controlled in the opposite direction, and the air vehicle (1) is maintained in a horizontal posture.
ピッチ・スティック(14)を正方向に操作すると、前側
の2つのファン(F1)(F4)の推力が操作量に応じた同
じ量だけ増加するように、これらのブレード(6)のピ
ッチ角βが制御され、同時に、後側の2つのファン(F
2)(F3)の推力が上記と同じ量だけ減少するように、
これらのブレード(6)のピッチ角βが制御される。こ
れにより、飛行体(1)に、y軸まわりのピッチ角θの
正方向のモーメントが働き、飛行体(1)がピッチ角θ
の正方向すなわち後に傾いて、後側が低く前側が高くな
る。このため、ファン(F)の推力は後斜め上方を向
き、x軸負方向の力が作用するので、飛行体(1)は後
に傾いた状態でx軸負方向(後方向)に移動する。When the pitch stick (14) is operated in the forward direction, the thrust angles of the two front fans (F1) (F4) increase by the same amount according to the operation amount, so that the pitch angle β of these blades (6) Are controlled, and at the same time, the two fans (F
2) In order to reduce the thrust of (F3) by the same amount as above,
The pitch angle β of these blades (6) is controlled. As a result, a moment in the positive direction of the pitch angle θ around the y-axis acts on the flight vehicle (1), and the flight vehicle (1) moves at the pitch angle θ.
In the positive direction, that is, tilting backward, the rear side is low and the front side is high. Therefore, the thrust force of the fan (F) is directed obliquely upward and rearward, and the force in the negative x-axis direction acts, so that the aircraft (1) moves in the negative x-axis direction (rearward direction) in a state of being inclined rearward.
逆に、ピッチ・スティック(14)を負方向に操作する
と、後側の2つのファン(F2)(F3)の推力が操作量に
応じた同じ量だけ増加するように、これらのブレード
(6)のピッチ角βが制御され、同時に、前側の2つの
ファン(F1)(F4)の推力が上記と同じ量だけ減少する
ように、これらのブレード(6)のピッチ角βが制御さ
れる。これにより、飛行体(1)に、y軸まわりのピッ
チ角θの負方向のモーメントが働き、飛行体(1)がピ
ッチ角θの負方向すなわち前に傾いて、前側が低く後側
が高くなる。このため、ファン(F)の推力は前斜め上
方を向き、x軸正方向の力が作用するので、飛行体
(1)は前に傾いた状態でx軸正方向(前方向)に移動
する。Conversely, if the pitch stick (14) is operated in the negative direction, the thrust of the two rear fans (F2) (F3) will increase by the same amount according to the operation amount, and these blades (6) Is controlled, and at the same time, the pitch angles β of these blades (6) are controlled so that the thrust forces of the two front fans (F1) and (F4) are reduced by the same amount as described above. As a result, a moment in the negative direction of the pitch angle θ around the y-axis acts on the flight vehicle (1), and the flight vehicle (1) leans in the negative direction of the pitch angle θ, that is, forward, and the front side becomes lower and the rear side becomes higher. . For this reason, the thrust force of the fan (F) is directed diagonally upward and forward, and the force in the positive direction of the x-axis acts, so that the air vehicle (1) moves in the positive direction of the x-axis (forward direction) while leaning forward. .
そして、ピッチ・スティック(14)を中立位置に戻す
と、4つのファン(F)の推力がほぼ等しくなるよう
に、これらのブレード(6)のピッチ角βが制御され、
飛行体(1)は水平な姿勢に戻る。ピッチ・スティック
(14)が中立位置にある状態でも、飛行体(1)のピッ
チ角θが中立状態から負方向に変化すると、上記のよう
にピッチ角θの正方向のモーメントが生じるように前側
のファン(F1)(F4)のブレード(6)のピッチ角βと
後側のファン(F2)(F3)のブレード(6)のピッチ角
βが逆方向に制御され、飛行体(1)のピッチ角θが中
立状態から正方向に変化すると、上記のようにピッチ角
θの負方向のモーメントが生じるように後側のファン
(F2)(F3)のブレード(6)のピッチ角βと前側のフ
ァン(F1)(F4)のブレード(6)のピッチ角βが逆方
向に制御され、飛行体(1)は水平な姿勢に保たれる。Then, when the pitch stick (14) is returned to the neutral position, the pitch angles β of these blades (6) are controlled so that the thrusts of the four fans (F) are almost equal,
Aircraft (1) returns to a horizontal position. Even when the pitch stick (14) is in the neutral position, when the pitch angle θ of the flying vehicle (1) changes from the neutral state to the negative direction, the forward moment of the pitch angle θ is generated as described above. Fan (F1) (F4) blade (6) pitch angle β and rear fan (F2) (F3) blade (6) pitch angle β are controlled in the opposite direction, and the aircraft (1) When the pitch angle θ changes from the neutral state to the positive direction, the negative moment of the pitch angle θ is generated as described above, so that the pitch angle β of the blade (6) of the rear fan (F2) (F3) and the front side The pitch angle β of the blades (6) of the fans (F1) and (F4) is controlled in the opposite direction, and the air vehicle (1) is maintained in a horizontal posture.
ヨー・スティック(15)を正方向に操作すると、前側の
2つのファン(F1)(F4)のヨーベーン(7)が操作量
に応じた同じ量だけ左に傾けられ、同時に、後側の2つ
のファン(F2)(F3)のヨーベーン(7)が上記と同じ
量だけ右に傾けられる。これにより、前側のファン(F
1)(F4)については、推力が右斜め上方を向いて、y
軸正方向の力が作用し、後側のファン(F2)(F3)につ
いては、推力が左斜め上方を向いて、y軸負方向の力が
作用する。このため、飛行体(1)に、z軸まわりのヨ
ー角ψの正方向のモーメントが働き、飛行体(1)はこ
の方向に旋回する。When the yaw stick (15) is operated in the forward direction, the yaw vanes (7) of the two front fans (F1) (F4) are tilted to the left by the same amount according to the operation amount, and at the same time, the two rear fans The yaw vanes (7) of the fans (F2) (F3) are tilted to the right by the same amount as above. This allows the front fan (F
1) For (F4), thrust is directed diagonally upward to the right and y
A force in the positive axis direction acts, and the thrusts of the fans (F2) and (F3) on the rear side face diagonally upward to the left, and a force in the negative y-axis direction acts. Therefore, a moment in the positive direction of the yaw angle ψ about the z axis acts on the flying body (1), and the flying body (1) turns in this direction.
逆に、ヨー・スティック(15)を負方向に操作すると、
前側の2つのファン(F1)(F4)のヨーベーン(7)が
操作量に応じた同じ量だけ右に傾けられ、同時に、後側
の2つのファン(F2)(F3)のヨーベーン(7)が上記
と同じ量だけ左に傾けられる。これにより、前側のファ
ン(F1)(F4)については、推力が左斜め上方を向い
て、y軸負方向の力が作用し、後側のファン(F2)(F
3)については、推力が右斜め上方を向いて、y軸正方
向の力が作用する。このため、飛行体(1)に、z軸ま
わりのヨー角ψの負方向のモーメントが働き、飛行体
(1)はこの方向に旋回する。Conversely, if you operate the yaw stick (15) in the negative direction,
The yaw vanes (7) of the two front fans (F1) (F4) are tilted to the right by the same amount according to the operation amount, and at the same time, the yaw vanes (7) of the two rear fans (F2) (F3) are Tilt to the left by the same amount as above. As a result, with respect to the front fans (F1) (F4), the thrust is directed diagonally upward to the left, and the negative y-axis force acts, and the rear fans (F2) (F4)
Regarding 3), the thrust is directed diagonally upward to the right, and the force in the positive y-axis direction acts. Therefore, a negative moment of the yaw angle ψ about the z axis acts on the flying body (1), and the flying body (1) turns in this direction.
そして、ヨー・スティック(15)を中立位置に戻すと、
4つのファン(F)のヨーベーン(7)が中立位置に戻
され、飛行体(1)の旋回が停止する。ヨー・スティッ
ク(15)が中立位置にある状態でも、飛行体(1)のヨ
ー角ψが中立状態から負方向に変化すると、上記のよう
にヨー角ψの正方向のモーメントが生じるように前側の
ファン(F1)(F4)のヨーベーン(7)と後側のファン
(F2)(F3)のヨーベーン(7)が逆方向に制御され、
飛行体(1)のヨー角ψが中立状態から正方向に変化す
ると、上記のようにヨー角ψの負方向のモーメントが生
じるように前側のファン(F1)(F4)のヨーベーン
(7)と後側のファン(F2)(F3)のヨーベーン(7)
が逆方向に制御され、飛行体(1)は中立状態に保たれ
る。Then, return the yaw stick (15) to the neutral position,
The yaw vanes (7) of the four fans (F) are returned to the neutral position, and the turning of the air vehicle (1) is stopped. Even when the yaw stick (15) is in the neutral position, when the yaw angle ψ of the flying vehicle (1) changes from the neutral state to the negative direction, the forward side moment of the yaw angle ψ is generated as described above. The fan (F1) (F4) yaw vane (7) and the rear fan (F2) (F3) yaw vane (7) are controlled in the opposite direction.
When the yaw angle ψ of the air vehicle (1) changes from the neutral state to the positive direction, the yaw vanes (7) of the front fans (F1) (F4) are generated so that the negative moment of the yaw angle ψ is generated as described above. Rear fan (F2) (F3) Yeovan (7)
Are controlled in the opposite direction, and the air vehicle (1) is kept in a neutral state.
これまでの説明においては、各スティック(13)(14)
(15)(16)を個別に操作する場合を示したが、複数の
スティック(13)(14)(15)(16)を同時に操作した
場合の動作は、上記の動作を合わせたものになる。In the above description, each stick (13) (14)
The case where (15) and (16) are operated individually is shown, but the operation when multiple sticks (13) (14) (15) (16) are operated simultaneously is a combination of the above operations. .
次に、上記の制御動作をさらに詳細に説明する。Next, the above control operation will be described in more detail.
まず、飛行体(1)のロール角φおよびピッチ角θの制
御について説明すると、制御に必要なモーメントを得る
ための右側、左側、前側および後側のファン(F)のブ
レード(6)のピッチ角の制御量δは、次の式(1)〜
(4)のようになる。なお、この制御量δは、必要なモ
ーメントを得るための推力に比例している。First, the control of the roll angle φ and the pitch angle θ of the air vehicle (1) will be described. The pitch of the blades (6) of the right side, left side, front side and rear side fan (F) for obtaining the moment required for the control. The angle control amount δ is calculated by the following equations (1) to
It becomes like (4). The control amount δ is proportional to the thrust force for obtaining the required moment.
δtr=−KxI∫(φ0−φ)dt −KxP(φ0−φ) −KxDd/dt(φ0−φ) ……(1) δtl=KxI∫(φ0−φ)dt +KxP(φ0−φ) +KxDd/dt(φ0−φ) ……(2) δlf=KyI∫(θ0−θ)dt +KyP(θ0−θ) +KyDd/dt(θ0−θ) ……(3) δlf=−KyI∫(θ0−θ)dt −KyP(θ0−θ) −KyDd/dt(θ0−θ) ……(4) δの添字tr(transverse right)、tl(transverse lef
t)、lf(longitudinal front)およびlr(longitudina
l rear)はそれぞれ右側、左側、前側および後側を表わ
している。Kはコントロールゲインであり、KxIおよびK
yIはPID制御要素のうちの積分要素のゲイン、KxPおよび
KyPは比例要素のゲイン、KxDおよびKyDは微分要素のゲ
インをそれぞれ表わしている。φとθの添字0は目標値
を表わしている。また、φとθの添字のないものは、測
定値(現在値)を表わしている。これは、以下の説明に
おいても同様である。δ tr = -K xI ∫ (φ 0 −φ) dt −K xP (φ 0 −φ) −K xD d / dt (φ 0 −φ) …… (1) δ tl = K xI ∫ (φ 0 − φ) dt + K xP (φ 0 −φ) + K xD d / dt (φ 0 −φ) …… (2) δ lf = K yI ∫ (θ 0 −θ) dt + K yP (θ 0 −θ) + K yD d / dt (θ 0 −θ) (3) δ lf = −K yI ∫ (θ 0 −θ) dt −K yP (θ 0 −θ) −K yD d / dt (θ 0 −θ)… (4) Subscripts of δ tr (transverse right), tl (transverse lef
t), lf (longitudinal front) and lr (longitudina
l rear) indicates the right side, left side, front side and rear side, respectively. K is the control gain, K x I and K
yI is the gain of the integral element of the PID control elements, K xP and
K yP represents the gain of the proportional element, and K xD and K yD represent the gain of the derivative element, respectively. The subscript 0 of φ and θ represents the target value. In addition, those without suffixes of φ and θ represent measured values (current values). This also applies to the following description.
式(1)〜(4)より明らかなように、右側の推力δtr
と左側の推力δtlとは方向(符号)が反対で絶対値が等
しく、前側の推力δlfと後側の推力δlrとは方向(符
号)が反対で絶対値が等しい。As is clear from the equations (1) to (4), the thrust on the right side δ tr
And the left thrust δ tl have opposite directions (signs) and equal absolute values, and the front thrust δ lf and the rear thrust δ lr have opposite directions (sign) and equal absolute values.
4つのファン(F)のブレード(6)のピッチ角の制御
量δβiは、その位置に対応して、式(1)〜(4)の
2つを加えたものであり、次の式(5)〜(8)のよう
になる。The control amount δβ i of the pitch angle of the blades (6) of the four fans (F) is obtained by adding two equations (1) to (4) corresponding to the position, and the following equation ( It becomes like 5)-(8).
δβ1=δtr+δlf ……(5) δβ2=δtr+δlf ……(6) δβ3=δtl+δlf ……(7) δβ4=δtl+δlf ……(8) δβの添字1は第1ファン(F1)、2は第2ファン(F
2)、3は第3ファン(F3)、4は第4ファン(F4)を
それぞれ表わしている。第1ファン(F1)は右前に位置
しているので、第1ファン(F1)のブレード(6)のピ
ッチ角の制御量δβ1は右側の制御量δtrと前側の制御
量δlfとを加えたものになっている。他のファン(F2)
(F3)(F4)についても、同様である。 δβ 1 = δ tr + δ lf ...... (5) δβ 2 = δ tr + δ lf ...... (6) δβ 3 = δ tl + δ lf ...... (7) δβ 4 = δ tl + δ lf ...... (8) δβ of Subscript 1 is the first fan (F1), 2 is the second fan (F1)
2), 3 is the third fan (F3), and 4 is the fourth fan (F4). Since the first fan (F1) is located on the right front side, the control amount δβ 1 of the pitch angle of the blade (6) of the first fan (F1) is divided into the control amount δ tr on the right side and the control amount δ lf on the front side. It has been added. Other fan (F2)
The same applies to (F3) and (F4).
このようなPID制御においては、通常、目標値φ0およ
びθ0として、ロール・スティック(13)の指令値φs
およびピッチ・スティック(14)の指令値θsが用いら
れる。In such PID control, usually, the target values φ 0 and θ 0 are set, and the command value φ s of the roll stick (13) is set.
And the command value θ s of the pitch stick (14) is used.
前述のように飛行体(1)を中立状態に保持する制御の
場合は、これでも差支えないが、前述のようにロール・
スティック(13)およびピッチ・スティック(14)の操
作により飛行体(1)を傾けて水平方向に移動させる場
合は、これでは、スティック(13)(14)を中立位置に
戻したときに飛行体(1)がすぐに停止せず、オーバー
ランが生じるため、位置の制御が困難である。In the case of the control for holding the flying body (1) in the neutral state as described above, this may be sufficient, but as described above, the roll
When the stick (13) and the pitch stick (14) are tilted to move the flying body (1) horizontally, this means that when the sticks (13) (14) are returned to the neutral position, Since (1) does not stop immediately and overrun occurs, it is difficult to control the position.
このような問題を解決するため、この実施例では、ロー
ル角およびピッチ角の目標値φ0およびθ0に、次のよ
うに、指令値φs、θsから傾きに対応する水平方向の
飛行体(1)の速度V、Uに比例する分を差引いた値を
用いている。In order to solve such a problem, in this embodiment, the target values φ 0 and θ 0 of the roll angle and the pitch angle are set in the horizontal direction corresponding to the inclination from the command values φ s and θ s as follows. A value obtained by subtracting a portion proportional to the velocities V and U of the body (1) is used.
φ0=−Kφ0V+φs ……(9) θ0=Kθ0U+θs ……(10) このため、スティック(13)(14)を中立位置に戻した
ときに飛行体(1)がすぐに停止し、オーバーランが生
じないため、位置の制御が容易になる。 φ 0 = -K φ0 V + φ s ...... (9) θ 0 = K θ0 U + θ s ...... (10) Therefore, aircraft (1) when returning the stick (13) (14) to the neutral position Gasugu Since it stops at no time and overrun does not occur, position control becomes easy.
ただし、微分要素の目標値φ0およびθ0には、次のよ
うに、スティック(13)(14)からの指令値φsおよび
θsをそのまま使用してもよい。However, the command values φ s and θ s from the sticks (13) and (14) may be used as they are for the target values φ 0 and θ 0 of the differentiating element as follows.
φ0=φs ……(11) θ0=θs ……(12) 次に、飛行体(1)のヨー角ψの制御について説明する
と、制御に必要なモーメントを得るための4つのファン
(F)のヨーベーン角の制御量δαiは、次の式(13)
〜(16)のようになる。φ 0 = φ s (11) θ 0 = θ s (12) Next, the control of the yaw angle ψ of the flying vehicle (1) will be described. Four fans for obtaining the moment required for the control. The control amount δα i of the yaw vane angle in (F) is calculated by the following equation (13).
It becomes like (16).
δα1=KzI∫(ψ0−ψ)dt +KzP(ψ0−ψ) +KzDd/dt(ψ0−ψ) ……(13) δα2=−KzI∫(ψ0−ψ)dt −KzP(ψ0−ψ) −KzDd/dt(ψ0−ψ) ……(14) δα3=−KzI∫(ψ0−ψ)dt −KzP(ψ0−ψ) −KzDd/dt(ψ0−ψ) ……(15) δα4=−KzI∫(ψ0−ψ)dt +KzP(ψ0−ψ) +KzDd/dt(ψ0−ψ) ……(16) これらの式より明らかなように、第1ファン(F1)と第
4ファン(F4)のヨー角は方向および絶対値が同じであ
り、第2ファン(F2)と第3ファン(F3)のヨー角は方
向および絶対値が同じである。また、第1および第4フ
ァン(F1)(F4)のヨー角と第2および第3ファン(F
2)(F3)のヨー角とは、方向が反対で絶対値が等し
い。δα 1 = K zI ∫ (ψ 0 −ψ) dt + K zP (ψ 0 −ψ) + K zD d / dt (ψ 0 −ψ) …… (13) δα 2 = −K zI ∫ (ψ 0 −ψ) dt −K zP (ψ 0 −ψ) −K zD d / dt (ψ 0 −ψ) …… (14) δα 3 = −K zI ∫ (ψ 0 −ψ) dt −K zP (ψ 0 −ψ) −K zD d / dt (ψ 0 −ψ) …… (15) δα 4 = −K zI ∫ (ψ 0 −ψ) dt + K zP (ψ 0 −ψ) + K zD d / dt (ψ 0 −ψ) (16) As is clear from these equations, the yaw angles of the first fan (F1) and the fourth fan (F4) have the same direction and the same absolute value, and the second fan (F2) and the third fan have the same yaw angle. The yaw angle of (F3) has the same direction and absolute value. In addition, the yaw angles of the first and fourth fans (F1) (F4) and the second and third fans (F1)
2) The yaw angle of (F3) is opposite in direction and has the same absolute value.
なお、この場合の目標値ψ0には、ヨー・スティック
(15)からの指令値ψsがそのまま用いられる。The command value ψ s from the yaw stick (15) is used as it is as the target value ψ 0 in this case.
次に、飛行体(1)の高度の制御について説明すると、
高度の誤差(H0−H)に伴うエンジン回転数の補正値Δ
Nを次のように表わす。Next, the altitude control of the flying body (1) will be explained.
Correction value Δ of engine speed due to altitude error (H 0 −H)
N is expressed as follows.
ΔN=KnI∫(H0−H)dt +KnP(H0−H) +KnDd/dt(H0−H) ……(17) H0は、高度の目標値であり、高度スティック(16)から
の指令値Hsがそのまま用いられる。 ΔN = K nI ∫ (H 0 -H) dt + K nP (H 0 -H) + K nD d / dt (H 0 -H) ...... (17) H 0 is the altitude of the target value, altitude Stick ( The command value H s from 16) is used as is.
そして、エンジン(5)のスロットル開度の制御量δTH
は、次のようになる。Then, the control amount δ TH of the throttle opening of the engine (5)
Is as follows:
δTH=KtI∫(N0+ΔN−N)dt +KtP(N0+ΔN−N) ……(18) N0は、ブレード(6)のピッチ角が中立値のときにファ
ン(F)が重力に匹敵する推力を発生するエンジン回転
数である。ブレード(6)のピッチ角の中立値は両方向
に十分余裕があるように決められ、これが定まると、N0
が計算または実験によって求められる。δ TH = K tI ∫ (N 0 + ΔN-N) dt + K tP (N 0 + ΔN-N) (18) N 0 is the fan (F) when the pitch angle of the blade (6) is neutral. It is the engine speed that produces thrust comparable to gravity. Neutral value of the pitch angle of the blade (6) is determined so that there is sufficient margin in both directions, when it is determined, N 0
Is obtained by calculation or experiment.
一方、高度の誤差の補正には、即応性を重視して、ファ
ン(F)のブレード(6)のピッチ角も変化させること
にし、その制御量δhを次のように表わす。On the other hand, in the correction of the altitude error, the pitch angle of the blade (6) of the fan (F) is also changed with emphasis on the responsiveness, and the control amount δ h is expressed as follows.
δh=KfI∫(H0−H)dt +KfP(H0−H) +KfDd/dt(H0−H) ……(19) したがって、最終的なピッチ角の制御量δβiは、式
(5)〜(8)と式(19)とを加え合わせて、次のよう
になる。 δ h = K fI ∫ (H 0 -H) dt + K fP (H 0 -H) + K fD d / dt (H 0 -H) ...... (19) Therefore, the control amount .delta..beta i of the final pitch angle , Equations (5) to (8) and Equation (19) are combined to obtain the following.
δβ1=δtr+δlf+δh ……(20) δβ2=δtr+δlr+δh ……(21) δβ3=δtl+δlr+δh ……(22) δβ4=δtl+δlf+δh ……(23) このように、ファン(F)のブレード(8)のピッチ角
とエンジン(5)の回転数の両方を制御することによっ
て飛行体(1)の高度を制御するので、ブレード(6)
のピッチ角を広範囲に変える必要がない。したがって、
ロスが小さくて、失速のおそれもなく、エンジン(5)
を小型化できる。δβ 1 = δ tr + δ lf + δ h …… (20) δβ 2 = δ tr + δ lr + δ h …… (21) δβ 3 = δ tl + δ lr + δ h …… (22) δβ 4 = δ tl + δ lf + δ h (23) As described above, since the altitude of the air vehicle (1) is controlled by controlling both the pitch angle of the blade (8) of the fan (F) and the rotation speed of the engine (5), (6)
There is no need to change the pitch angle of a wide range. Therefore,
Low loss, no risk of stall, engine (5)
Can be downsized.
上記実施例にはダクテッドファンが4つのものを示した
が、ダクテッドファンの数は適宜変更可能である。ま
た、ヨーベーンについても、1対のヨーベーンを1枚の
ヨーベーンに置換えてもよい。Although four ducted fans are shown in the above embodiment, the number of ducted fans can be changed appropriately. Also, regarding the yaw vanes, the pair of yaw vanes may be replaced with one yovane.
発明の効果 この発明の方法によれば、上述のように、飛行体の傾斜
角の目標値と現在値の差が大きくならず、外部からの指
令を中立位置に戻すと飛行体がすぐに停止し、オーバー
ランが生じないので、位置の制御が容易になる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, as described above, the difference between the target value and the current value of the inclination angle of the aircraft does not increase, and the aircraft immediately stops when the command from the outside is returned to the neutral position. However, since the overrun does not occur, the position control becomes easy.
第1図はこの発明の実施例を示す垂直離着飛行体の斜視
図、第2図は同平面図、第3図は同一部切欠き側面図、
第4図は同一部切欠き背面図、第5図は飛行体とその遠
隔操縦装置の電気ブロック図である。 (1)……垂直離着飛行体、(2)……遠隔操縦装置、
(6)……ブレード、(9)……慣性航法装置、(12)
……飛行制御装置、(13)……ロール・スティック、
(14)……ピッチ・スティック、(F1)(F2)(F3)
(F4)……ダクテッドファン。FIG. 1 is a perspective view of a vertical take-off and landing vehicle showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the same, and FIG. 3 is a cutaway side view of the same portion.
FIG. 4 is a rear view of the cutaway portion of the same portion, and FIG. 5 is an electrical block diagram of the aircraft and its remote control device. (1) …… Vertical takeoff and landing vehicle, (2) …… Remote control device,
(6) …… Blade, (9) …… Inertial navigation system, (12)
...... Flight controller, (13) …… Roll stick,
(14) …… Pitch stick, (F1) (F2) (F3)
(F4) …… Ducted fan.
フロントページの続き (72)発明者 丹羽 昌平 愛知県名古屋市千種区清明山1丁目10番8 号 (72)発明者 近藤 淳 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 村上 正彦 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 松井 政博 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目6番14号 日立造船株式会社内(72) Inventor Shohei Niwa 1-10-8 Kiyomeiyama, Chikusa-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture (72) Inventor Atsushi Kondo 1-6-14, Edobori, Nishi-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. ( 72) Inventor Masahiko Murakami 1-6-14 Edobori, Nishi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Matsui 1-6-14 Edobori, Nishi-ku, Osaka City Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd.
Claims (1)
ッドファンが第1の水平軸に対して対称に配置された垂
直離着飛行体において、第1の水平軸と直交する第2の
水平軸方向の飛行体の位置を制御するために、ダクテッ
ドファンのブレードのピッチ角を変えて第1の水平軸を
中心とする飛行体の傾斜角を制御する方法であって、 飛行体の上記傾斜角の目標値と測定値の差に基いて、PI
D制御により、ダクテッドファンのブレードのピッチ角
を制御し、上記PID制御の少なくとも比例要素および積
分要素の上記傾斜角の目標値として、上記傾斜角の外部
からの指令値から飛行体の第2の水平軸方向の速度に比
例する値を差引いたものを用いることを特徴とする垂直
離着飛行体の飛行制御方法。1. A vertical takeoff / flying vehicle in which a plurality of ducted fans having variable blade pitch angles are arranged symmetrically with respect to a first horizontal axis, in a second horizontal axis direction orthogonal to the first horizontal axis. A method of controlling a pitch angle of a blade of a ducted fan to control a tilt angle of a vehicle about a first horizontal axis to control a position of the vehicle, comprising: PI based on the difference between the measured and
By controlling the pitch angle of the blade of the ducted fan by the D control, as the target value of the tilt angle of at least the proportional element and the integral element of the PID control, the second horizontal level of the aircraft is obtained from the command value from the outside of the tilt angle. A flight control method for a vertical take-off and landing vehicle, which uses a value obtained by subtracting a value proportional to an axial velocity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20731089A JPH0747399B2 (en) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | Flight control method for vertical takeoff and landing vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20731089A JPH0747399B2 (en) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | Flight control method for vertical takeoff and landing vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0370700A JPH0370700A (en) | 1991-03-26 |
| JPH0747399B2 true JPH0747399B2 (en) | 1995-05-24 |
Family
ID=16537654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20731089A Expired - Lifetime JPH0747399B2 (en) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | Flight control method for vertical takeoff and landing vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747399B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4223921B2 (en) | 2003-10-24 | 2009-02-12 | トヨタ自動車株式会社 | Vertical take-off and landing flight device |
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| JP5252973B2 (en) * | 2008-04-08 | 2013-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | Position control device for flying object and flying object |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP20731089A patent/JPH0747399B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0370700A (en) | 1991-03-26 |
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