JP2955699B2 - Remote flight control system for unmanned helicopter. - Google Patents
Remote flight control system for unmanned helicopter.Info
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は無人ヘリコプタの遠隔飛
行制御システムに関し、特に離着陸時の自励振動による
機体破損を防止するシステムに係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a remote flight control system for an unmanned helicopter and, more particularly, to a system for preventing an aircraft from being damaged by self-excited vibration during takeoff and landing.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在市販されているラジコンヘリコプタ
及び農薬散布等に使用されている産業用無人ヘリコプタ
(以後総称して無人ヘリコプタと呼ぶ)には飛行中の外
乱から機首方位角を安定させるために有人ヘリコプタと
同様、機体の角速度を検出するレートセンサであるジャ
イロ(機体固定座標系において機首方位角の回転軸をヨ
ー軸と呼ぶため、当該ジャイロを単にヨーレートジャイ
ロと呼ぶ)が搭載されている。2. Description of the Related Art Currently, commercially available radio-controlled helicopters and industrial unmanned helicopters (hereinafter collectively referred to as unmanned helicopters) used for spraying pesticides, etc. are used to stabilize the nose azimuth from disturbance during flight. Like a manned helicopter, a gyro (rate of rotation of the azimuth azimuth in the body fixed coordinate system is referred to as a yaw axis, so the gyro is simply referred to as a yaw rate gyro) is mounted. I have.
【0003】図10Aは従来の無人ヘリコプタの遠隔飛
行制御システムにおける機首方位制御系のブロック図で
あり、さらに図中のミキシングアンプ4は通常図10B
に示すように信号処理部4aとミキシング処理部4bで
構成されている。ヨーレートジャイロ3yで検出した機
首方位角の角速度信号(ヨーレート信号)Syはミキシ
ングアンプ4に入力され、フィルタリング処理部4a1
ではノイズ成分除去や機体制御に必要な周波数成分分離
のための各種フィルタリング処理が、また増幅処理部4
a2ではフィルタリング処理された前述の信号を所定の
ゲイン倍率で増幅する処理が、また変換処理部4a3で
は増幅された前述の信号を操縦信号Sbとミキシングす
るための前処理がそれぞれ施され、ミキシング処理部4
bで遠隔操縦装置1から送られてくる機首方位制御用の
操縦信号Sbと一緒にミキシング処理した後、サーボ制
御信号Scとして出力して、最終的にテールロータ7を
制御して機首方位を安定化させるしくみになっている。FIG. 10A is a block diagram of a heading control system in a conventional remote flight control system for an unmanned helicopter, and a mixing amplifier 4 shown in FIG.
As shown in the figure, the signal processing unit 4a and the mixing processing unit 4b are configured. An angular velocity signal (yaw rate signal) Sy of the nose azimuth detected by the yaw rate gyro 3y is input to the mixing amplifier 4, and is filtered.
Then, various filtering processes for removing noise components and separating frequency components necessary for aircraft control are performed.
In a2, a process of amplifying the filtered signal by a predetermined gain magnification is performed, and in a conversion processing unit 4a3, a pre-process for mixing the amplified signal with the steering signal Sb is performed. Part 4
b, mixing processing is performed together with the control signal Sb for controlling the heading sent from the remote control device 1, and then output as a servo control signal Sc to finally control the tail rotor 7 to control the heading. It is a mechanism to stabilize.
【0004】しかし前述のような遠隔飛行制御システム
における機首方位制御系は飛行中の機体の安定増大には
非常に有効であるが、離着陸時において発生する大きな
機体動作(モーション)のほかさまざまな機体振動をヨ
ーレートジャイロ3yが角速度信号として拾ってしまう
ため、それに応じてサーボ制御信号Scが生成、出力さ
れることから、さらにこの出力されたサーボ制御信号S
cに従ってサーボアクチュエータ5及びリンケージ6が
動作してテールロータ7の発生推力を変動させるために
機体を不用意に揺らすこととなる。これは前述の機首方
位系に限らず全ての機体制御系にみられる現象である
が、特に機首方位制御系ではその影響が大きく、テール
ロータ7の推力変動が機体8を大きなモーメントアーム
L(図3A参照)で加振する格好になり、テールブーム
Tを左右に揺する自励振動(共振現象)が発生する。こ
れはつまり機体振動がテールロータ推力によって増幅さ
れ、機体を強制的に振動させている状態に他ならず、従
って本来の目的である外乱からの機体安定増大機能(S
AS)として全く作用していない。However, the heading control system in the remote flight control system as described above is very effective in increasing the stability of the aircraft during flight, but in addition to the large aircraft motion (motion) generated during takeoff and landing, various other operations are required. Since the yaw rate gyro 3y picks up the body vibration as an angular velocity signal, the servo control signal Sc is generated and output in response thereto.
The servo actuator 5 and the linkage 6 are operated in accordance with c, so that the body is inadvertently shaken in order to change the generated thrust of the tail rotor 7. This phenomenon is not limited to the above-mentioned heading system, but is a phenomenon that is observed in all body control systems. In particular, the effect is large in the heading control system, and the thrust fluctuation of the tail rotor 7 causes the body 8 to have a large moment arm L (See FIG. 3A), and the self-excited vibration (resonance phenomenon) that swings the tail boom T right and left occurs. This means that the aircraft vibration is amplified by the tail rotor thrust and the aircraft is forcibly vibrated. Therefore, the original purpose is to increase the aircraft stability from disturbances (S
AS) does not act at all.
【0005】この自励振動は機体の種類や構造のほかセ
ンサの取付方法によって形態が異なるが、場合によって
は振動が発散して地上共振現象を引き起こし、機体の破
損を招くなどの危険性がある。そのため通常は操縦者が
機体の状態を見ながら遠隔操縦装置1でコントロールを
行い、自励振動に到らないよう運用面でカバーしている
のが現状である。The self-excited vibration varies in form depending on the type and structure of the body, as well as the mounting method of the sensor. However, in some cases, the vibration diverges to cause a ground resonance phenomenon, which may cause damage to the body. . For this reason, the current situation is that the operator normally controls the remote control device 1 while observing the state of the airframe, and covers the operation in order to prevent self-excited vibration.
【0006】以上、検出した角速度信号で飛行中の姿勢
変化を抑制する機体制御系の安定増大機能と機体振動の
関係について説明したが、一方離着陸時において発生す
る機体振動には前述の自励振動の他にホバリング中の機
体姿勢を一定(水平)に保とうとする姿勢保持機能が原
因で起こる振動がある。これは姿勢保持機能を有する飛
行制御装置に特有の現象であり、図11に示すように機
体8が傾斜のある地面Gから離陸する場合において姿勢
保持機能の作用で機体8を水平に保つようにサーボアク
チュエータ5を自動的に制御し、メインロータの回転面
(ティップパスプレーン)Pを水平に角度変位させる制
御(サイクリックピッチコントロール)を行うためであ
る。このようにサイクリックピッチコントロールで回転
中のメインロータに起こるフラッピング運動が振動とし
て機体全体を加振するように作用することから、特に離
陸直前のように重力と揚力が釣り合った無重力に近い状
態で、かつスキッドLgが地面Gに拘束されている条件
のもとでは少しの振動でも発散状態(地上共振現象)に
発展して機体の破損を招く危険性があるために、やはり
操縦者が運用面でカバーしているのが現状である。The relationship between the stability increase function of the body control system for suppressing the attitude change during flight based on the detected angular velocity signal and the body vibration has been described above. On the other hand, the self-excited vibration described above is included in the body vibration generated during takeoff and landing. In addition to the above, there is a vibration caused by a posture holding function for keeping the body posture constant (horizontal) during hovering. This is a phenomenon peculiar to the flight control device having the attitude maintaining function. When the aircraft 8 takes off from the inclined ground G as shown in FIG. This is for automatically controlling the servo actuator 5 and performing control (cyclic pitch control) for horizontally rotating the rotational plane (tip path plane) P of the main rotor. In this way, the flapping motion that occurs in the rotating main rotor with cyclic pitch control acts as a vibration to excite the entire aircraft, so it is close to weightlessness where gravity and lift are balanced, especially just before takeoff Under the condition that the skid Lg is constrained by the ground G, even a small vibration may develop into a divergent state (ground resonance phenomenon) and cause a risk of damage to the fuselage. At present.
【0007】なお、前述のミキシングアンプ4はパルス
幅変調信号等の2種類以上の信号同士を加算もしくは合
成する場合に用いられる回路を有する飛行制御装置であ
るが、CPU(中央処理部)を用いたディジタル信号処
理回路より構成される飛行制御装置であっても全く同様
な現象が発生し、同様な危険性が存在する。The above-described mixing amplifier 4 is a flight control device having a circuit used for adding or synthesizing two or more types of signals such as a pulse width modulation signal, but uses a CPU (central processing unit). The same phenomenon occurs even in the flight control device including the digital signal processing circuit, and the same danger exists.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ヨ
ー軸、ピッチ軸またはロール軸方向の角速度(または角
度)の安定増大機能を有する従来の遠隔飛行制御システ
ムでは離着陸時の機体振動を運動による角速度として検
出してしまうためにどうしても機体に自励振動が起きる
欠点がある。またさらに姿勢保持機能を有する遠隔飛行
制御システムであっても同様な欠点がある。As described above, in a conventional remote flight control system having a function of stably increasing the angular velocity (or angle) in the yaw axis, pitch axis or roll axis direction, the vibration of the aircraft during takeoff and landing is controlled. However, there is a disadvantage that self-excited vibration occurs in the airframe because it is detected as an angular velocity due to the vibration. Further, even a remote flight control system having a posture holding function has the same disadvantage.
【0009】本発明の目的はこれら従来の欠点を排除
し、離着陸時に機体を破損させるような地上共振現象を
防止する遠隔飛行制御システムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a remote flight control system which eliminates these conventional drawbacks and prevents ground resonance phenomena such as damaging the airframe during takeoff and landing.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、遠隔操縦装置
と、その操縦電波を受信する受信装置と、角速度を検出
するためのレートセンサかもしくは当該レートセンサと
機体の加速度を検出する加速度センサを有する運動測定
装置と、前述のレートセンサもしくは運動測定装置から
の入力信号に機体の姿勢安定化または姿勢保持に必要な
信号処理を施し、かつ操縦信号とミキンシグすることに
よって生成される信号をサーボ制御信号として出力する
ミキンシグアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ
制御信号をもとに機体を制御するための駆動力を生成す
るサーボアクチュエータと、前述の駆動力を機体のメイ
ンロータもしくはテールロータに伝達するためのリンケ
ージとより成る従来の無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムに対して、新たに機体の離着陸状態を検出するた
めの手段を設け、その検出信号に基づいて機体が接地状
態であるときは前述の信号処理した信号を操縦信号にミ
キシングさせないように信号伝送ルートをオフにした
り、またミキシングさせる場合でもミキシング量を減ら
したり、また前述のレートセンサからの信号を処理する
段階で増幅処理部のゲインを落としてしまうなどの手段
を講じることによって、機体が離陸する直前及び着陸直
後に姿勢安定化または姿勢保持機能をカットしたり、さ
らにそれらの機能を抑制させることができるため自励振
動の発生をおさえ、かつ地上共振現象による機体破損を
防止することができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a remote control device, a receiving device for receiving the control radio wave, and a rate sensor for detecting angular velocity, or an acceleration sensor for detecting the rate sensor and the acceleration of the body. A signal generated by subjecting an input signal from the above-described rate sensor or the motion measuring device to signal processing necessary for stabilizing or maintaining the attitude of the aircraft, and performing a mixing signal with a control signal. A control signal that is output as a control signal, a flight control device, a servo actuator that generates a driving force for controlling the aircraft based on the servo control signal, and a transmission of the driving force to a main rotor or a tail rotor of the aircraft. A conventional unmanned helicopter remote flight control system consisting of a linkage for In addition, a means for detecting the take-off and landing state of the aircraft is provided, and when the aircraft is in the grounding state based on the detection signal, the signal transmission route is turned off so that the signal processed as described above is not mixed with the control signal. Also, when mixing, reduce the amount of mixing, or take measures such as reducing the gain of the amplification processing unit at the stage of processing the signal from the rate sensor described above, just before the aircraft takes off and immediately after landing. Since the function of stabilizing the attitude or the attitude holding function can be cut off, and those functions can be further suppressed, the occurrence of self-excited vibration can be suppressed, and the damage to the body due to the ground resonance phenomenon can be prevented.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明を遠隔飛行制御システムの機首
方位制御系へ適用した場合のハードウエア構成ブロック
図であり、図10と対応する部分に同じ符号を付してあ
る。図1A中のミキシングアンプ4の中には図1Bに示
されている様に、フィルタリング処理部4a1と、ゲイ
ン倍率の調整を行う増幅処理部4a2と、操縦電波受信
装置2より出力される操縦信号Sbとフィルタリング及
び増幅処理されたヨーレート信号とがミキシング処理で
きるよう前処理を行うための変換処理部4a3より成る
信号処理部4aと、変換処理部4a3の出力Seをオン
またはオフするスイッチ手段4cと、操縦信号Sbとス
イッチ手段4cの出力とをミキシングするミキシング処
理部4bが含まれている。FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration when the present invention is applied to a heading control system of a remote flight control system, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG. In the mixing amplifier 4 in FIG. 1A, as shown in FIG. 1B, a filtering processing unit 4a1, an amplification processing unit 4a2 for adjusting the gain magnification, and a control signal output from the control radio wave reception device 2. A signal processing unit 4a including a conversion processing unit 4a3 for performing preprocessing so that Sb and the filtered and amplified yaw rate signal can be mixed, and a switch unit 4c for turning on or off an output Se of the conversion processing unit 4a3; , A mixing processing unit 4b for mixing the control signal Sb and the output of the switch means 4c.
【0012】次に各構成要素間の相互動作について説明
する。まずヨーレートジャイロ3yは機体の機首方位角
の角速度(ヨーレート)を検出してヨーレート信号Sy
をミキシングアンプ4へ出力する。一方ミキシングアン
プ4では入力されたヨーレート信号Syに所望のフィル
タリング処理、増幅処理、変換処理等を施す(図1B参
照)。そしてヨーレート信号Syに前述の処理を施して
得られた信号Seは、離着陸検出手段9からの検出信号
Sdでオンまたはオフされるスイッチ手段4cを介して
ミキシング処理部4bに供給される。従って機体が地上
にある場合には離着陸検出信号SdがL(低レベル)と
なり、スイッチ手段4cはオフに制御され、信号処理部
4aの出力Seがミキシングされないこととなる。一
方、機体が離陸して離着陸検出信号SdがH(高レベ
ル)になれば、スイッチ手段4cはオンに制御され、信
号処理部4aの出力Seが操縦信号Sbとミキシングさ
れ、サーボ制御信号Scとしてサーボアクチュエータ5
へ出力されるため、結果的に飛行中は常時機首方位の安
定化が図られることになる。(H,Lの極性は逆でもよ
い。)なお図1Bのスイッチ手段4cは信号処理部4a
の入力側に設けてもよいし、信号処理部4a内の各機能
ブロックの間に設けてもよい。或いは図2Aに示すよう
に、離着陸検出信号Sdによる制御によって増幅処理部
4a2の増幅率をゼロまたは小さくすることもできる。Next, the interaction between the components will be described. First, the yaw rate gyro 3y detects the angular velocity (yaw rate) of the nose azimuth of the aircraft and detects the yaw rate signal Sy.
Is output to the mixing amplifier 4. On the other hand, the mixing amplifier 4 performs desired filtering processing, amplification processing, conversion processing, and the like on the input yaw rate signal Sy (see FIG. 1B). The signal Se obtained by performing the above-described processing on the yaw rate signal Sy is supplied to the mixing processing unit 4b via the switch unit 4c that is turned on or off by the detection signal Sd from the takeoff / landing detection unit 9. Therefore, when the aircraft is on the ground, the takeoff / landing detection signal Sd becomes L (low level), the switch means 4c is controlled to be turned off, and the output Se of the signal processing unit 4a is not mixed. On the other hand, when the airframe takes off and the takeoff / landing detection signal Sd becomes H (high level), the switch means 4c is controlled to be turned on, and the output Se of the signal processing unit 4a is mixed with the control signal Sb, and becomes the servo control signal Sc. Servo actuator 5
As a result, the nose heading is always stabilized during flight. (The polarities of H and L may be reversed.) The switch unit 4c of FIG. 1B is a signal processing unit 4a.
May be provided on the input side, or may be provided between each functional block in the signal processing unit 4a. Alternatively, as shown in FIG. 2A, the amplification factor of the amplification processing unit 4a2 can be reduced to zero or small by control using the takeoff / landing detection signal Sd.
【0013】さらにスイッチ手段4cにフェードインま
たはフェードアウト回路を設け、信号Seのオンまたは
オフ時に過大な信号がミキシング処理部4bに入力され
たり、またトランジェント現象が生じないようにするこ
ともできる。一方、機首方位の安定化の機能を抑制する
場合には図2Bに示すように互いに安定化条件の設定の
異なる第1,第2信号処理部4a−1,4a−2を設け
ておき、離着陸検出信号SdのLまたはHに応じてスイ
ッチ手段4cの可動接点aを固定接点bまたはc側に切
換えるようにすればよい。Further, the switch means 4c has a fade- in state.
Or a fade-out circuit is provided to turn on or off the signal Se.
It is also possible to prevent an excessive signal from being input to the mixing processing unit 4b when the switch is turned off , and to prevent a transient phenomenon from occurring. On the other hand, when suppressing the function of stabilizing the heading, first and second signal processing units 4a-1 and 4a-2 having different stabilization conditions are provided as shown in FIG. 2B. What is necessary is just to switch the movable contact a of the switch means 4c to the fixed contact b or c side according to L or H of the takeoff / landing detection signal Sd.
【0014】図3Aは離着陸検出手段9を構成するため
に機械的な離着陸スイッチ9aを機体のランディングギ
ヤ(スキッド)Lgに設けた場合の一例を示したもので
ある。ただしヘリコプタは一般にロータの回転方向によ
って機体が右もしくは左側に傾いた状態でホバリングす
るため離着陸スイッチ9aは機体の傾く側のスキッドに
取り付け、着陸時は最初に接地し、離陸時には地面から
最後に離れるようにセットするのが望ましい。さらに機
体の重量配分(重心位置)や傾斜した地面の状態により
離着陸時のスキッドが最初に接地する位置及び最後まで
地面に接地している位置が異なることがあるため、離着
陸スイッチ9aを図3Bに示すようにスキッドの前後左
右に複数取り付け、各スイッチで検出された離着陸状態
を離陸時の場合と着陸時に分けて論理回路9eで判定処
理を行い、図4Bに示すように機体全体の離着陸検出信
号Sdを得ることができる。このようにすると、接地面
の傾きや機体の重量配分(重心位置)の影響を受けるこ
となく正確な離着陸状態を検出することができる。FIG. 3A shows an example in which a mechanical take-off and landing switch 9a is provided on the landing gear (skid) Lg of the fuselage to constitute the take-off and landing detection means 9. However, since the helicopter generally hovers with the aircraft leaning to the right or left depending on the direction of rotation of the rotor, the take-off and landing switch 9a is attached to the skid on the inclined side of the fuselage. It is desirable to set as follows. Further, the position where the skid first touches and takes off and the position where it touches the ground to the end during takeoff and landing may differ depending on the weight distribution (center of gravity position) of the aircraft and the state of the inclined ground. Therefore, the takeoff and landing switch 9a is shown in FIG. 3B. As shown in the figure, a plurality of skids are attached to the front, rear, left and right, and the takeoff / landing state detected by each switch is divided into a case of takeoff and a case of landing, and a determination process is performed by a logic circuit 9e. As shown in FIG. Sd can be obtained. With this configuration, it is possible to accurately detect the takeoff and landing state without being affected by the inclination of the ground contact surface or the weight distribution (center of gravity position) of the aircraft.
【0015】また図5に示すように離着陸検出手段9を
構成するために、圧力センサ9b1〜9b4を複数使用
し、その出力信号(接地圧力値)をそれぞれのコンパレ
ータ(比較器)9d1〜9d4に入力する。また前述の
コンパレータにはしきい値として設定圧力レベルが入力
されているため、接地圧力が設定値以下になればその圧
力センサ取付位置では機体が離陸したと判定して、論理
回路9eへと信号を出力する。そして論理回路9eでは
各コンパレータの出力信号をもとに離着陸状態を判定し
て、図5Bに示すように機体全体の離着陸検出信号Sd
を得ることもできる。このようにすると離着陸スイッチ
がスイッチとして機能しにくいでこぼこな地面、降雪
地、軟弱な地面などでもより正確に機体の離着陸状態を
検出することができる。As shown in FIG. 5, a plurality of pressure sensors 9b1 to 9b4 are used to constitute the takeoff / landing detecting means 9, and their output signals (ground pressure values) are sent to respective comparators (comparators) 9d1 to 9d4. input. Since the set pressure level is input as a threshold value to the above-mentioned comparator, if the ground pressure falls below the set value, it is determined that the aircraft has taken off at the pressure sensor mounting position, and a signal is sent to the logic circuit 9e. Is output. Then, the logic circuit 9e determines the takeoff / landing state based on the output signal of each comparator, and as shown in FIG. 5B, the takeoff / landing detection signal Sd of the whole body
You can also get In this way, the take-off and landing state of the aircraft can be detected more accurately even on a bumpy ground, a snowy place, a soft ground, or the like where the take-off and landing switch does not easily function as a switch.
【0016】以上、この発明の実施例を機首方位角の安
定化を例にして説明したが、この発明による遠隔飛行制
御システムはその他の機体制御系であるピッチ制御系
(主に機体の縦運動(ピッチング)に関する制御系)や
ロール制御(主に機体の横運動(ローリング)に関する
制御系)にも適用することができる。図6は本発明を機
首方位系に加えてピッチ系とロール系にも適用した場合
のハードウエア構成ブロック図を示したもので、図10
及び図1と対応する部分に同じ符号を付してある。図6
Bに示すように機体の離着陸状態に応じて各制御系のス
イッチ手段を自動的にオンまたはオフすることができ
る。Although the embodiment of the present invention has been described above with reference to stabilization of the nose azimuth, the remote flight control system according to the present invention is not limited to the pitch control system (mainly the vertical length of the aircraft) which is another aircraft control system. The present invention can also be applied to a control system related to movement (pitching) and a roll control (mainly a control system related to lateral movement (rolling) of the aircraft). FIG. 6 is a block diagram showing a hardware configuration when the present invention is applied to a pitch system and a roll system in addition to the heading system.
1 and parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG.
As shown in B, the switch means of each control system can be automatically turned on or off according to the take-off and landing state of the aircraft.
【0017】またこの発明による遠隔飛行制御システム
はCPUを用いたディジタル信号処理回路を用いて実現
することもできる。図7は機体の角速度や姿勢角、機首
方位角、速度、加速度などの運動状態を測定するストラ
ップダウン方式の運動測定装置3′を使用し、CPUを
使用した飛行制御装置4′を持つ遠隔飛行制御システム
の構成ブロック図である。図中において運動測定装置
3′から出力された機体のピッチ軸、ロール軸、ヨー軸
に対応する角速度信号Sp,Sr,Syや各軸方向の加
速度信号は図7Bに示されるA/Dコンバータ4a4を
介してCPU4a5に取り込まれ、各種のフィルタリン
グ処理、増幅処理等が施されてからD/Aコンバータ4
a6を介して変換処理部4a7へ出力される。途中CP
U4a5は離着陸検出信号SdをA/Dコンバータ4a
4から読み込んでいるため信号Sdの状態によって前述
の各種処理が施された信号をそのままD/Aコンバータ
4a6へ出力したり、また出力を停止するように動作す
る。さらに変換処理部4a7の処理によって、その出力
信号はミキシング処理可能なように変換されているた
め、ミキシング処理部4bで操縦信号Sbとミキシング
されて対応するサーボ制御信号Scp,Scr,Scy
としてサーボアクチュエータ5,5Mへ出力される。The remote flight control system according to the present invention can also be realized by using a digital signal processing circuit using a CPU. FIG. 7 shows a remote control having a flight control device 4 'using a CPU using a strap-down type motion measuring device 3' for measuring a motion state such as an angular velocity and an attitude angle of a fuselage, a nose azimuth angle, a speed and an acceleration. It is a block diagram of a structure of a flight control system. In the figure, angular velocity signals Sp, Sr, and Sy corresponding to the pitch axis, roll axis, and yaw axis of the aircraft output from the motion measuring device 3 'and acceleration signals in the respective axis directions are A / D converters 4a4 shown in FIG. 7B. The data is taken into the CPU 4a5 via the D / A converter 4 and subjected to various filtering processes and amplification processes.
The data is output to the conversion processing unit 4a7 via a6. Midway CP
U4a5 converts takeoff / landing detection signal Sd to A / D converter 4a.
Since the signal has been read from the D / A converter 4, the signal subjected to the various processes described above is output to the D / A converter 4a6 as it is, or the output is stopped, depending on the state of the signal Sd. Further, since the output signal is converted by the processing of the conversion processing unit 4a7 so that mixing processing can be performed, the output signal is mixed with the control signal Sb by the mixing processing unit 4b and the corresponding servo control signals Scp, Scr, Scy are output.
Is output to the servo actuators 5 and 5M.
【0018】なお、図7BのCPU4a5の演算処理フ
ローチャートのメインルーチンの一例を図8Aに、サブ
ルーチンの一例を図8Bに示す。FIG. 8A shows an example of a main routine of the arithmetic processing flowchart of the CPU 4a5 in FIG. 7B, and FIG. 8B shows an example of a subroutine.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、この発明は離着陸
検出手段9を設け、レートセンサ3もしくは運動測定装
置3′で検出された離着陸時の機体振動が機体を安定化
させるためのサーボ制御信号として出力されないよう
に、またさらに姿勢を保持させるためのサーボ制御信号
として出力されないように操縦信号Sbとミキシング処
理する以前の段階で信号成分のレベルをゼロまたは小さ
く制御することによって機体の自励振動を防止し、地上
共振現象による機体破損を防止できる効果が得られる。As described above, according to the present invention, the take-off and landing detecting means 9 is provided, and the servo control signal for stabilizing the body by the take-off and landing vibration detected by the rate sensor 3 or the motion measuring device 3 '. The self-excited vibration of the aircraft is controlled by controlling the level of the signal component to zero or small before mixing with the control signal Sb so that the signal is not output as a servo control signal for further holding the attitude. And the effect of preventing damage to the fuselage due to the ground resonance phenomenon can be obtained.
【図1】Aはこの発明を無人ヘリコプタの機首方位制御
系へ適用した実施例の構成を示すブロック図、BはAの
ミキシングアンプ4の一例を示すブロック図。FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a heading control system of an unmanned helicopter, and FIG. 1B is a block diagram showing an example of a mixing amplifier 4 of A.
【図2】図1Aのミキシングアンプ4の他の例を示すブ
ロック図。FIG. 2 is a block diagram showing another example of the mixing amplifier 4 of FIG. 1A.
【図3】Aは離着陸検出手段を構成するために、離着陸
スイッチを機体のランディングギヤ(スキッド)に設け
た場合のヘリコプタの正面図、Bは離着陸スイッチをス
キッドの前後左右の4点に設けた場合のスキッドの底面
図。FIG. 3A is a front view of a helicopter in which a takeoff / landing switch is provided on a landing gear (skid) of an airframe to constitute a takeoff / landing detection means, and FIG. 3B is provided with four takeoff / landing switches at front, rear, left and right of the skid. The bottom view of the skid in the case.
【図4】Aは図3Bの離着陸検出手段9の一例を示すブ
ロック図、Bはその波形図。4A is a block diagram showing an example of the take-off and landing detecting means 9 of FIG. 3B, and FIG. 4B is a waveform diagram thereof.
【図5】Aは図3Bの離着陸検出手段9の他の例を示す
ブロック図、Bはその要部の波形図。5A is a block diagram showing another example of the take-off and landing detection means 9 of FIG. 3B, and FIG. 5B is a waveform diagram of a main part thereof.
【図6】Aは本発明を全ての機体制御系へ適用した場合
の実施例を示すブロック図、BはAのミキシングアンプ
4の一例を示すブロック図。FIG. 6A is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to all body control systems, and FIG. 6B is a block diagram showing an example of the mixing amplifier 4 of A.
【図7】Aは本発明の他の実施例を示すブロック図、B
はAの飛行制御装置4′の一例を示すブロック図。FIG. 7A is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a flight control device 4 'of FIG.
【図8】図7BのCPUの演算処理の一例を示すフロー
チャート。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a calculation process of the CPU in FIG. 7B;
【図9】図8Aのサーボ制御信号加算演算出力処理S5
の一例を示すフローチャート。FIG. 9 shows a servo control signal addition operation output process S 5 of FIG. 8A.
5 is a flowchart showing an example of the process.
【図10】Aは従来の無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムのブロック図、BはAのミキシングアンプ4の一
例を示すブロック図。10A is a block diagram of a conventional remote flight control system for an unmanned helicopter, and FIG. 10B is a block diagram showing an example of the mixing amplifier 4 of FIG.
【図11】サイクリックピッチコントロールによりヘリ
コプタのメインロータのティップパスプレーンが水平に
保持される状態を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a state in which a tip path plane of a main rotor of a helicopter is horizontally held by cyclic pitch control.
Claims (7)
プタへ送信する遠隔操縦装置と、 前記無人ヘリコプタに搭載され、前記遠隔操縦装置から
送信される操縦電波を受信検出して、操縦信号を出力す
る操縦電波受信装置と、 前記無人ヘリコプタの機体の1軸または2軸または3軸
方向の回転角速度を検出するためのレートセンサかもし
くは当該レートセンサと機体の加速度を検出する加速度
センサを有する運動測定装置と、前述のレートセンサも
しくは運動測定装置からの入力信号に機体の姿勢安定化
または姿勢保持に必要な信号処理を施し、その信号処理
した信号を前記操縦電波受信装置の出力(操縦信号)に
ミキシングしてサーボ制御信号として出力するミキシン
グアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ制御信号
を入力して機体を制御するための駆動力を生成するサー
ボアクチュエータと、前述のサーボアクチュエータの出
力(駆動力)を前記機体のテールロータまたはメインロ
ータに伝達するリンケージと、 を少なくとも具備した無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムにおいて、 新たに前記機体が離陸状態にあるか着陸状態にあるかを
検出する離着陸検出手段を付加し、 前記離着陸検出手段の出力が離陸状態であるとき、前記
信号処理した信号をそのまま前記操縦信号にミキシング
し、また着陸状態であるときは前記ミキシングすべき信
号処理した信号のレベルをゼロまたは小さくする機能を
前記ミキシングアンプまたは飛行制御装置に設けたこと
を特徴とする、 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。1. A remote control device for transmitting a control signal on a radio wave to an unmanned helicopter, and a control signal mounted on the unmanned helicopter, receiving and detecting a control radio wave transmitted from the remote control device, and outputting a control signal. And a motion sensor having a rate sensor for detecting a rotational angular velocity of a body of the unmanned helicopter in one, two or three axes, or an acceleration sensor for detecting acceleration of the rate sensor and the body of the unmanned helicopter. A signal processing required for stabilizing or maintaining the attitude of the aircraft is performed on an input signal from the apparatus and the rate sensor or the motion measuring apparatus described above, and the signal processed signal is output to the output (steering signal) of the steering radio wave receiving apparatus. A mixing amplifier or flight control device for mixing and outputting as a servo control signal, A remote flight control system for an unmanned helicopter, comprising at least: a servo actuator for generating a driving force for controlling; and a linkage for transmitting an output (driving force) of the servo actuator to a tail rotor or a main rotor of the airframe. Newly adding take-off and landing detection means for detecting whether the aircraft is in a take-off state or a landing state, and when the output of the take-off and landing detection means is in a take-off state, the signal processed signal is directly used as the control signal. A remote flight control system for an unmanned helicopter, wherein the mixing amplifier or the flight control device is provided with a function of reducing the level of the signal processed to be mixed to zero or to reduce the level of the signal to be mixed when in a landing state. .
プタへ送信する遠隔操縦装置と、 前記無人ヘリコプタに搭載され、前記遠隔操縦装置から
送信される操縦電波を受信検出して、操縦信号を出力す
る操縦電波受信装置と、 前記無人ヘリコプタの機体の1軸または2軸または3軸
方向の回転角速度を検出するためのレートセンサかもし
くは当該レートセンサと機体の加速度を検出する加速度
センサを有する運動測定装置と、前述のレートセンサも
しくは運動測定装置からの入力信号に機体の姿勢安定化
または姿勢保持に必要な信号処理を施し、その信号処理
した信号を前記操縦電波受信装置の出力(操縦信号)に
ミキシングしてサーボ制御信号として出力するミキシン
グアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ制御信号
を入力して機体を制御するための駆動力を生成するサー
ボアクチュエータと、前述のサーボアクチュエータの出
力(駆動力)を前記機体のテールロータまたはメインロ
ータに伝達するリンケージと、 を少なくとも具備した無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムにおいて、 新たに前記機体が離陸状態にあるか着陸状態にあるかを
検出する離着陸検出手段を付加し、前記信号処理を施す信号処理部であって、 信号処理特性
の異なる複数の信号処理部を有し、前記離着陸検出手段
の出力に応じて前記複数の信号処理部の出力を切換え選
択して前記操縦信号にミキシングする機能を前記ミキシ
ングアンプまたは飛行制御装置に設けたことを特徴とす
る、 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。2. A remote control device for transmitting a control signal on a radio wave and transmitting the control signal to an unmanned helicopter. The control device is mounted on the unmanned helicopter and receives and detects a control radio wave transmitted from the remote control device and outputs a control signal. And a motion sensor having a rate sensor for detecting a rotational angular velocity of a body of the unmanned helicopter in one, two or three axes, or an acceleration sensor for detecting acceleration of the rate sensor and the body of the unmanned helicopter. A signal processing required for stabilizing or maintaining the attitude of the aircraft is performed on an input signal from the apparatus and the rate sensor or the motion measuring apparatus described above, and the signal processed signal is output to the output (steering signal) of the steering radio wave receiving apparatus. A mixing amplifier or flight control device for mixing and outputting as a servo control signal, A remote flight control system for an unmanned helicopter, comprising at least: a servo actuator for generating a driving force for controlling; and a linkage for transmitting an output (driving force) of the servo actuator to a tail rotor or a main rotor of the airframe. A take-off / landing detection means for newly detecting whether the aircraft is in a take-off state or a landing state, and a signal processing unit for performing the signal processing, wherein a plurality of signal processing units having different signal processing characteristics are provided. An unmanned helicopter, wherein a function of switching and selecting the outputs of the plurality of signal processing units according to the output of the takeoff / landing detection means and mixing the control signals is provided in the mixing amplifier or the flight control device. Remote flight control system.
検出手段は、ヘリコプタのスキッドもしくは機体側に取
付けられ、離着陸によってオンまたはオフする機械的ス
イッチを有することを特徴とする無人ヘリコプタの遠隔
飛行制御システム。3. The remote flight control of an unmanned helicopter according to claim 1, wherein the takeoff / landing detection means has a mechanical switch attached to a skid or a fuselage side of the helicopter and turned on or off by takeoff / landing. system.
は、ヘリコプタのスキッドの前後左右の4箇所もしくは
複数箇所に取付けられ、離陸時にオンからオフまたはオ
フからオンに、着陸時にオフからオンまたはオンからオ
フとなる第1乃至第4スイッチを有し、離陸時それら全
てのスイッチがオンからオフまたはオフからオンに切り
換わったとき離陸の状態判断となり、着陸時それらスイ
ッチの1つが最初にオフからオンまたはオンからオフに
切り換わったとき着陸の状態判断となる検出信号を出力
することを特徴とする無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステム。4. The take-off / landing detection means according to claim 3, wherein the take-off / landing detection means is attached to four or more places at the front, rear, left and right of the skid of the helicopter, and from take-off to take- off or take-off at takeoff.
Off to on or off to on or on to off when landing.
Has first to fourth switches off and that Do, when all of the switches which takeoff is switched from off to on or from on to off in a state determination takeoff, from one initially off at the time of landing them switch A remote flight control system for an unmanned helicopter, which outputs a detection signal for judging a landing state when being switched on or from on to off .
検出手段は、ヘリコプタのスキッドに取付けられ、機体
重量により押圧される圧力センサを有することを特徴と
する無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。5. The remote flight control system for an unmanned helicopter according to claim 1, wherein the take-off and landing detection means has a pressure sensor attached to a skid of the helicopter and pressed by the weight of the fuselage.
は、ヘリコプタのスキッドの接地面に複数もしくは全面
に渡って取付けられ、機体重量により押圧される前記圧
力センサを有し、それら圧力センサの検出出力をそれぞ
れしきい値と比較し、離陸時全ての圧力センサの検出出
力がしきい値以下となった時離陸状態、着陸時それら圧
力センサの1つが最初にしきい値を越えた時着陸状態と
なる検出信号を出力することを特徴とする無人ヘリコプ
タの遠隔飛行制御システム。6. The take-off / landing detection means according to claim 5, wherein said take-off / landing detection means is provided with a plurality of pressure sensors mounted on a ground surface of a skid of a helicopter or over the entire surface and pressed by the weight of an airframe. The output is compared with the threshold value, and the take- off state is set when the detection outputs of all pressure sensors are below the threshold value at takeoff , and the landing state is set when one of the pressure sensors first exceeds the threshold value at landing. A remote flight control system for an unmanned helicopter, which outputs a detection signal.
ドによって前記ミキシングすべき信号処理した信号と前
記操縦信号をミキシングする場合、オンまたはオフ切換
時にミキシングすべき信号処理した信号をフェードイン
またはフェードアウトさせることを特徴とする無人ヘリ
コプタの遠隔飛行制御システム。7. The signal processing method according to claim 1, wherein the signal processed to be mixed and the control signal are mixed in the takeoff / landing mode, and the signal processed to be mixed is faded in at the time of on / off switching.
Or a remote flight control system for an unmanned helicopter, characterized by fading out .
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6184692A JP2955699B2 (en) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Remote flight control system for unmanned helicopter. |
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|---|---|
| JPH0848297A JPH0848297A (en) | 1996-02-20 |
| JP2955699B2 true JP2955699B2 (en) | 1999-10-04 |
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ID=16157709
Family Applications (1)
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- 1994-08-05 JP JP6184692A patent/JP2955699B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0848297A (en) | 1996-02-20 |
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