JP2005240974A - Fluid pressure actuator, its operation method, and steering system of aircraft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムに関し、特に、斜板を備える流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムに関する。 The present invention relates to a fluid pressure actuator, an operation method thereof, and an aircraft steering system, and more particularly, to a fluid pressure actuator including a swash plate, an operation method thereof, and an aircraft steering system.
ロボットハンド、船舶の舵、航空機の操舵翼のような駆動対象を駆動する駆動機械は、アクチェータと称されて多様に用いられる。大質量物体に外力を与える機械要素の駆動関係部位には、大きい反作用力が働く。移動(変位)対象物体を位置Aから位置Bに移動させ、位置Bでその移動対象物体を停止的に固定するためには、流体圧ポンプ又は流体圧ポンプのピストンの位置を制御するサーボモータが用いられる。そのような機械要素には、移動中にも停止中にも大反作用力を受容し保持する保持力が要求される。 A driving machine that drives a driving object such as a robot hand, a rudder of a ship, and a steering wing of an aircraft is called an actuator and is used in various ways. A large reaction force acts on a drive-related part of a mechanical element that applies an external force to a large mass object. In order to move the movement (displacement) target object from position A to position B and to stop and fix the movement target object at position B, a servo motor for controlling the position of the fluid pressure pump or the piston of the fluid pressure pump is used. Used. Such a mechanical element is required to have a holding force for receiving and holding a large reaction force during movement and stoppage.
そのようなアクチュエータとして、EHA(電動流体圧アクチュエータ)が知られている。EHA原理に基づく流体圧シリンダ装置は、電動モータと、流体圧ポンプと、駆動関係部位である既述の機械要素(出力ピストン)とから形成される。流体圧ポンプの複数のピストンの動作端面は相対的に回転する斜板の斜面に対して回転的に摺動する。大きい力を与えて駆動対象を運動させ又は特定される駆動位置に高精度の位置精度で停止させる機械要素(例示:大質量物体を停止位置に停止させたままで把持するロボットハンドを駆動する出力ピストン)には、大きい反作用力が働く。大反作用力は、流体圧ポンプを介して電動モータのロータに伝達される。そのロータを制御位置に保持するためには、その電動モータに大電力が流され、モータの複数の部位に過大電流が生じる。EHA原理に基づくアクチュエータは、斜板の使用により、そのような過大電流を抑制するために重要な機械要素を構成している。 As such an actuator, EHA (electric fluid pressure actuator) is known. The fluid pressure cylinder device based on the EHA principle is formed by an electric motor, a fluid pressure pump, and the above-described mechanical element (output piston) which is a drive related part. The operation end faces of the plurality of pistons of the fluid pressure pump are slidably rotated with respect to the inclined surface of the relatively rotating swash plate. A mechanical element that applies a large force to move the object to be driven or stops at a specified drive position with high accuracy (eg, an output piston that drives a robot hand that holds a mass object while stopping at a stop position) ) Has a large reaction force. The large reaction force is transmitted to the rotor of the electric motor through the fluid pressure pump. In order to hold the rotor in the control position, a large electric power is passed through the electric motor, and an excessive current is generated in a plurality of parts of the motor. The actuator based on the EHA principle constitutes an important mechanical element for suppressing such an excessive current by using a swash plate.
大外力を反作用力として受けるアクチュエータの高速・高精度の制御のためには、斜板のダイナミックな斜面角度の制御が新たに採り入れられることが求められる。その場合に、流体圧ポンプを含む流体系に含まれる流体の量の変化に対応する制御の高速化と高精度化が重要である。 For high-speed and high-precision control of an actuator that receives a large external force as a reaction force, a new control of the dynamic slope angle of the swash plate is required. In that case, it is important to increase the speed and accuracy of the control corresponding to the change in the amount of fluid contained in the fluid system including the fluid pressure pump.
本発明の課題は、斜板のダイナミックな斜面角度の制御を実現する流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムを提供することにある。
本発明の他の課題は、過大電流の生成を抑制することにより小型化され軽量化される流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、過大電流の生成を抑制することにより発熱を抑制し電動モータの小型軽量化を実現する流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、高速化と高精度化を更に実現する流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator that realizes dynamic slope angle control of a swash plate, an operation method thereof, and an aircraft steering system.
Another object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator that is reduced in size and weight by suppressing generation of excessive current, an operation method thereof, and an aircraft steering system.
Still another object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator that suppresses generation of heat by suppressing generation of excessive current and realizes a reduction in size and weight of an electric motor, an operation method thereof, and an aircraft steering system. is there.
Still another object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator, an operation method thereof, and an aircraft steering system that further realize high speed and high accuracy.
本発明による流体圧アクチュエータは、駆動系と、駆動系の出力により流体量を制御する流体系と、制御系とから構成されている。その流体系は、流体圧シリンダ(2)と、流体圧シリンダ(2)の出力ピストン(17)に動作流体を給排し駆動系により駆動される流体圧ポンプ(3)とから形成されている。流体圧ポンプ(3)は、本体(5)と、本体(5)の中で進退動し互いに位相が異なって、出力ピストン(17)に流体を給排する複数の給排ピストン(13,14)と、複数の給排ピストン(13,14)に接合し給排ピストン(13,14)を進退動させる斜面形成体(4’:当該業界では斜板と慣用的に呼称されていて、以下、斜板といわれる。)とから形成されている。駆動系は、斜板(4’)と本体(5)との間の相対的回転を行う電動モータ(1)を構成している。制御系は、出力ピストン(17)の位置に対応して出力ピストン(17)を目標位置にフィードバック制御する位置制御系と、出力ピストン(17)の出力(F)と出力ピストン(17)の目標速度(V)とに対応して斜板(4’)の斜面角度(37:θ)を制御する角度制御系(32,24)と、目標速度(V)と出力(F)と斜面角度(θ)とに対応して電動モータ(1)の回転数(101)を制御する回転数制御系とから形成されている。互いに位相が異なって進退動する複数の給排ピストン(13)は、出力ピストンを連続的に同一方向に移動させることができる。そのような進退動は、斜板(4’)の回転により実行される。 The fluid pressure actuator according to the present invention includes a drive system, a fluid system that controls the amount of fluid by the output of the drive system, and a control system. The fluid system is formed by a fluid pressure cylinder (2) and a fluid pressure pump (3) driven by a drive system by supplying and discharging working fluid to and from an output piston (17) of the fluid pressure cylinder (2). . The fluid pressure pump (3) is moved forward and backward in the main body (5) and in a phase different from each other in the main body (5), and a plurality of supply / discharge pistons (13, 14) supplying and discharging fluid to and from the output piston (17) ) And an inclined surface forming body (4 ′: commonly referred to as a swash plate in the industry, which is joined to a plurality of supply / discharge pistons (13, 14) and advances / retreats the supply / discharge pistons (13, 14). , Referred to as a swash plate). The drive system constitutes an electric motor (1) that performs relative rotation between the swash plate (4 ') and the main body (5). The control system includes a position control system that feedback-controls the output piston (17) to a target position corresponding to the position of the output piston (17), an output (F) of the output piston (17), and a target of the output piston (17). An angle control system (32, 24) for controlling the slope angle (37: θ) of the swash plate (4 ′) corresponding to the speed (V), the target speed (V), the output (F), and the slope angle ( and a rotation speed control system for controlling the rotation speed (101) of the electric motor (1) corresponding to θ). The plurality of supply / discharge pistons (13) moving forward and backward with different phases can move the output piston continuously in the same direction. Such advancing and retracting movement is executed by the rotation of the swash plate (4 ').
本発明の目標速度と斜面角度の多変数制御は、出力ピストン(17)を目標位置に制御する公知のフィードバック制御系の中で実行される。斜面角度は、回転数(101)に相関的に制御される。このような相関的制御又はマッピング制御は、斜板(4’)の斜面角度を系全体(駆動系と流体系)のリアルタイムの状態量に忠実に対応する回転数(101)に相関させて最適切に定めることにより、斜面角度をダイナミックに制御することができる。このようなダイナミックな制御は、後述される高精度制御と小型軽量化のための基幹的な制御技術を実現する。 The multi-variable control of the target speed and the slope angle of the present invention is executed in a known feedback control system that controls the output piston (17) to the target position. The slope angle is controlled in correlation with the rotation speed (101). Such correlation control or mapping control is performed by correlating the slope angle of the swash plate (4 ′) with the rotational speed (101) faithfully corresponding to the real-time state quantity of the entire system (drive system and fluid system). By appropriately determining, the slope angle can be dynamically controlled. Such dynamic control realizes basic control technology for high-precision control and miniaturization and weight reduction, which will be described later.
位置制御ループの制御は、出力ピストン(17)と目標位置の差分に対応して、電動モータ(1)の回転方向の正負が定められ、差分が零になるように総回転数がフィードバック制御により制御される点は、公知技術の制御に同じである。本発明では、回転数(N:目標速度に概ね対応)と斜面角度(37:θ)の2変数がリアルタイムに制御される。そのような制御をマッピング規則により実行することは、過去の経験則を活用することが効果的であるが、理論上の評価関数又は経験則上の評価関数に基づいて最適制御を計算により実行することが好ましい。マッピング規則は、リアルタイムな制御のために参照される。このような回転数・斜面角度の同時制御は、位置制御のためのフィードバック制御と同じ時系列点で実行されることが高精度化のために顕著に効果的である。 The control of the position control loop is based on the difference between the output piston (17) and the target position, the positive / negative of the rotation direction of the electric motor (1) is determined, and the total rotational speed is controlled by feedback control so that the difference becomes zero. The point to be controlled is the same as the control of the known technique. In the present invention, two variables of the rotational speed (N: roughly corresponding to the target speed) and the slope angle (37: θ) are controlled in real time. Although it is effective to use past empirical rules to execute such control by mapping rules, optimal control is calculated by calculation based on theoretical evaluation functions or empirical evaluation functions. It is preferable. Mapping rules are referenced for real-time control. It is remarkably effective for high accuracy that the simultaneous control of the rotational speed and the slope angle is executed at the same time series point as the feedback control for position control.
回転数・斜面角度制御では、モータが大外力反作用に制御される適正斜面角度θにより高精度位置制御の時系列点上でリアルタイムにその反作用力が適正に低減され、過大電流の生成が抑制され、モータの小型軽量化が結果的に実現される。そのような小型化が特に要求されるアクチュエータとしてはロボットハンドが好適に例示され、そのような軽量化が特に要求されるアクチュエータとしては航空機の操舵システムが好適に例示される。 In the rotation speed / slope angle control, the reaction force is appropriately reduced in real time on the time series point of the high-precision position control by the appropriate slope angle θ at which the motor is controlled by a large external force reaction, and the generation of excessive current is suppressed. As a result, the motor can be reduced in size and weight. A robot hand is preferably exemplified as such an actuator that is particularly required to be reduced in size, and an aircraft steering system is preferably exemplified as such an actuator that is particularly required to be reduced in weight.
回転数制御系は回転数制御規則を有している。回転数制御規則は、出力ピストン(17)の位置(34)と目標位置(33)との位置偏差(32)に対応して目標速度(V)を計算する計算規則と、目標速度(V)と出力(F)と斜面角度(θ)とに対応して電動モータの回転数を規定する回転数マッピング規則(44)とから形成されている。角度制御系は角度制御規則を有している。角度制御規則は、出力(F)と目標速度(V)とに対応して斜面角度(θ)を規定する角度マッピング規則(45)を形成している。制御対象は2変数であり、且つ、その2変数を記述する変数は2変数又は3変数であり、領域分けされるマッピング規則は、現実の適正運転によく反映される。 The rotation speed control system has a rotation speed control rule. The rotational speed control rule includes a calculation rule for calculating the target speed (V) corresponding to the position deviation (32) between the position (34) of the output piston (17) and the target position (33), and the target speed (V). And a rotation speed mapping rule (44) that defines the rotation speed of the electric motor corresponding to the output (F) and the slope angle (θ). The angle control system has an angle control rule. The angle control rule forms an angle mapping rule (45) that defines the slope angle (θ) corresponding to the output (F) and the target speed (V). The controlled object is two variables, and the variables describing the two variables are two variables or three variables, and the mapping rules divided into regions are well reflected in actual proper operation.
制御規則は、速度(V)に対応する流量と出力に対応する流出量に対応することが高精度化のために顕著に有効である。多くの流体機械では、その系の流体が潤滑用流体として積極的に利用される。流体量の変化は、位置制御に反映されることが重要である。流体量に対応して回転数が補正される。EHAでは、流体の給排量の連続化のために、本体は必ず回転部分(5)と非回転部分(6)とに分けられる。回転部分(5)と非回転部分(6)の間の回転摺動面(7)には、流体系の一部分(11,21)の流体が潤滑のために積極的に用いられる。その潤滑流体は、摺動面(7)から流体系外に積極的に逃がされる(現場では、漏れるといわれる。)。圧力流体給排室(8)の中の流体は、給排ピストン(13)と非回転本体(5)との間の摺動面から積極的に逃がされる。更には、流体系の中の流体は、給排ピストン(13)と斜面板(4’)との摺動面に潤滑のために供給される。その他に、系内流体が部分的に系外に逃がされ、又は、漏れる部位がある。このように流体量は減少し一定ではない。流体量の一定化のために流体の補充が有効である。流体の系外流出量と流体の系内補充量は、各流体機械に固有であるパラメータとして計算器の中で記述される。このような流体変化量に対応して既述の回転数と斜面角度を制御することは、高速化制御を前提とする制御系で、位置制御を高精度化することができる。高精度化は、リアルタイムの時系列制御では、応答性の改善として現れる。 It is remarkably effective for the control rule that the flow rate corresponding to the speed (V) and the outflow amount corresponding to the output correspond to the speed (V) for high accuracy. In many fluid machines, the fluid of the system is actively used as a lubricating fluid. It is important that the change in the fluid amount is reflected in the position control. The rotational speed is corrected in accordance with the fluid amount. In EHA, the main body is always divided into a rotating part (5) and a non-rotating part (6) for continuous fluid supply and discharge. In the rotating sliding surface (7) between the rotating part (5) and the non-rotating part (6), the fluid of a part (11, 21) of the fluid system is positively used for lubrication. The lubricating fluid is actively released from the sliding surface (7) to the outside of the fluid system (it is said to leak in the field). The fluid in the pressure fluid supply / discharge chamber (8) is positively released from the sliding surface between the supply / discharge piston (13) and the non-rotating body (5). Furthermore, the fluid in the fluid system is supplied to the sliding surfaces of the supply / discharge piston (13) and the inclined plate (4 ') for lubrication. In addition, there is a site where the in-system fluid is partially released from the system or leaks. In this way, the amount of fluid decreases and is not constant. Fluid replenishment is effective in order to make the amount of fluid constant. The outflow amount of the fluid and the replenishment amount of the fluid in the system are described in the calculator as parameters unique to each fluid machine. Controlling the rotation speed and the slope angle as described above corresponding to such a fluid change amount is a control system premised on high-speed control, and position control can be made highly accurate. Higher accuracy appears as an improvement in responsiveness in real-time time-series control.
制御則は、目標速度(V:図6のステップS4)に対応する第1斜面角度(θ1)を求め、且つ、出力(F)に対応する第2斜面角度(θ2)を求め、第1斜面角度(θ1)と第2斜面角度(θ2)のうち小さい方を斜面角度(θ)として選択する選択規則を含んでいる。斜面角度が、反作用力に比例するため小さい方が好ましい。制御則は、出力ピストン(17)を目標位置まで動作せる動作過程で電動モータの回転数(回転数速度)を最大回転数以下に制限する制限則を更に含む。制限を越えて高速にアクチェータが動作することにより機械的毀損が起こることが防止される。制御規則は、斜面の無効性と斜面の利きすぎとを防止する点で、斜面角度(θ)を最大角度と最小角度の範囲に収める制限則を更に含むことが好ましい。 The control law obtains the first slope angle (θ1) corresponding to the target speed (V: Step S4 in FIG. 6), and obtains the second slope angle (θ2) corresponding to the output (F). A selection rule for selecting the smaller one of the angle (θ1) and the second slope angle (θ2) as the slope angle (θ) is included. A smaller angle is preferable because the slope angle is proportional to the reaction force. The control law further includes a restriction law that limits the rotational speed (rotational speed) of the electric motor to the maximum rotational speed or less in the operation process of moving the output piston (17) to the target position. Mechanical damage is prevented from occurring by operating the actuator at a high speed exceeding the limit. It is preferable that the control rule further includes a restriction rule that keeps the slope angle (θ) within the range of the maximum angle and the minimum angle in order to prevent the invalidity of the slope and the excessive use of the slope.
本発明は、航空機の操舵システムに利用されて顕著にその有用性が活用される。既述の流体圧アクチュエータを搭載する航空機は、操舵器の舵(64−1,2)と操舵制御コンピュータ(67)とから構成されている。出力ピストン(17)は操縦舵(64−1,2)に機械的に接続する。操舵制御コンピュータ(67)は操舵指令を出力する。操舵指令は、パイロットの手動操縦器の位置信号に対応する。出力ピストンの目標位置(33)は、その位置信号に対応する。 The present invention is utilized for an aircraft steering system, and its usefulness is remarkably utilized. An aircraft equipped with the above-described fluid pressure actuator includes a steering rudder (64-1, 2) and a steering control computer (67). The output piston (17) is mechanically connected to the steering rudder (64-1, 2). The steering control computer (67) outputs a steering command. The steering command corresponds to the position signal of the pilot's manual pilot. The target position (33) of the output piston corresponds to the position signal.
流体圧シリンダ(2)と斜板(4’)を含む流体圧ポンプ(3)と電動モータ(1)とは機械的に結合するアクチュエータユニット(51)として形成される。アクチュエータユニット(51)は複数体が用いられる。航空機の操縦舵は、航空機の主翼(57)に配置され複数の第1操舵器(64)と、水平尾翼又は垂直尾翼(61)に配置される複数の第2操舵器の舵(66)と、操舵器に等価であるその他の機器とから形成される。アクチェータユニット(51)は、複数の第1操舵器と複数の第2操舵器に位置的に対応して分散的に配置される。この場合に、複数体のアクチェータユニット(51)は機体の中心面に対して概ね鏡面対称に配置されることが特に好ましい。このような鏡面対称配置は、旋回方向の操舵性を対称化し、コンピュータの計算又はパイロットの操縦を容易にする。複数のアクチュエータの統合的制御は、別途に設けられるフライト・コントロール・コンピュータにより統括的に実行される。 The fluid pressure pump (3) including the fluid pressure cylinder (2) and the swash plate (4 ') and the electric motor (1) are formed as an actuator unit (51) mechanically coupled. A plurality of actuator units (51) are used. The aircraft steering rudder is arranged on the main wing (57) of the aircraft, a plurality of first steering gears (64), and a plurality of second steering rudder (66) arranged on the horizontal or vertical tail (61). , And other equipment that is equivalent to a steering wheel. The actuator units (51) are arranged in a distributed manner corresponding to the plurality of first steering units and the plurality of second steering units. In this case, it is particularly preferable that the plurality of actuator units (51) are arranged substantially mirror-symmetrically with respect to the center plane of the airframe. Such a mirror-symmetric arrangement makes the steering performance in the turning direction symmetric and facilitates computer calculations or pilot maneuvers. Integrated control of a plurality of actuators is centrally executed by a separately provided flight control computer.
複数のアクチュエータのユニット化は、流体圧シリンダ(2)と斜板(4’)を含む流体圧ポンプ(3)と電動モータ(1)とが機械的に互いに結合する機械系ユニットとして構造化される。流体系と駆動系の電気的配線、流体配管はそれぞれのアクチュエータの内部で短く構成され、機体全体に配線、配管をめぐらすことにより配線、配管が冗長に長くなることがない。このため、機械的故障の原因が少なくなるとともに、個々のアクチュエータユニットがコンパクトに構造化され、結果的に軽量化される。このような軽量化は、多くのユニットが用いられるロボット、航空機で顕著に効果が大きい。 The unitization of a plurality of actuators is structured as a mechanical system unit in which a fluid pressure pump (3) including a fluid pressure cylinder (2) and a swash plate (4 ') and an electric motor (1) are mechanically coupled to each other. The The electrical wiring and fluid piping of the fluid system and the drive system are configured to be short inside each actuator, and the wiring and piping do not become redundantly long by routing the wiring and piping throughout the entire machine body. For this reason, the cause of mechanical failure is reduced, and the individual actuator units are structured in a compact manner, resulting in a reduction in weight. Such weight reduction is significantly effective in robots and aircraft in which many units are used.
本発明によるアクチュエータの動作方法は、電動モータの回転力で流体圧ポンプを回転し流体圧シリンダ出力ピストンを進退動するEHA原理に基づくアクチュエータを動作させるアクチュエータの動作方法であり、電動モータの回転力を流体圧ポンプの流体の給排力に変換すること、アクチュエータの出力ピストンのピストン位置を計測すること、出力ピストンの出力を計測すること、ピストン位置と出力ピストンの目標位置との差分に対応して出力ピストンの位置を時系列制御点でフィードバック制御すること、その差分に対応する電動モータの目標回転数を計算すること、出力と出力ピストンの目標回転数とに対応して斜面の斜面角度を計算すること、目標回転数と出力と斜面角度とに対応して目標速度に対応する電動モータの制御回転数を計算することとから構成されている。電動モータは、リアルタイムに制御回転数と斜面角度の複数制御変数により回転制御される。制御回転数の計算には、流体圧ポンプを含む流体系の中の流体の変化量が考慮されて、高速・高精度で高応答の制御が実現される。 The operating method of the actuator according to the present invention is an operating method of the actuator that operates the actuator based on the EHA principle that rotates the fluid pressure pump by the rotational force of the electric motor and moves the fluid pressure cylinder output piston back and forth. To the fluid supply / exhaust force of the fluid pressure pump, measuring the piston position of the output piston of the actuator, measuring the output of the output piston, and the difference between the piston position and the target position of the output piston. Feedback control of the position of the output piston at the time series control point, calculation of the target rotational speed of the electric motor corresponding to the difference, and the slope angle of the slope corresponding to the output and the target rotational speed of the output piston Calculate the control speed of the electric motor corresponding to the target speed corresponding to the target rotational speed, output and slope angle. It is composed of a calculating number. The electric motor is rotationally controlled in real time by a plurality of control variables such as a control rotational speed and a slope angle. The calculation of the control rotational speed takes into account the amount of change in the fluid in the fluid system including the fluid pressure pump, and realizes high-speed, high-accuracy and high-response control.
本発明による流体圧アクチュエータ、その動作方法、及び、航空機の操舵システムは、時系列的フィードバック制御の中で、斜板のダイナミックな斜面角度の制御が実現する。回転数に相関する斜面角度が制御され、電動モータにかかる負荷が軽減され、結果的に、高速応答制御が実現する。付加的に、過大電流の生成が抑制され、電動モータの小型軽量化が実現し、航空機、ロボットのような分野に対する利用が拡大される。 The fluid pressure actuator, the operation method thereof, and the aircraft steering system according to the present invention realize dynamic slope angle control of a swash plate in time-series feedback control. The slope angle correlated with the rotational speed is controlled, the load on the electric motor is reduced, and as a result, high-speed response control is realized. In addition, the generation of excessive current is suppressed, the electric motor is reduced in size and weight, and the use in fields such as aircraft and robots is expanded.
本発明による流体圧アクチュエータの実現態は、図に対応して、詳細に記述される。電動モータ1は、図1に示されるように、流体圧シリンダ2と流体圧ポンプ3とともに設けられている。斜板4は、固定されて設けられ流体圧ポンプ3に対して接合し機械的に結合している。
The implementation of the fluid pressure actuator according to the invention is described in detail in correspondence with the figures. As shown in FIG. 1, the
流体圧ポンプ3の本体は、回転本体5と非回転本体6とから形成されている。回転本体5は、図示されない軸受ケーシングに回転摺動自在に支持されている。回転本体5は、非回転本体6に回転摺動面7を介して回転自在に接合している。回転本体5は、複数の第1圧力流体給排室8と複数の第2圧力流体給排室9を形成している。第1圧力流体給排室8と第2圧力流体給排室9は、それぞれに共軸心線方向に延びる複数の圧力流体給排孔として回転本体5に形成されている。図1に示されるように、第1圧力流体給排室8は第1圧力流体給排口11に接続している。第2圧力流体給排室9は、第2圧力流体給排口12に接続している。第1圧力流体給排室8の個数と第2圧力流体給排室9の個数の総数は、図2に示されるように、特に奇数(例示:7)に設定されている。第1圧力流体給排室8と第2圧力流体給排室9は、等角度間隔で同一円周上に配列されている。第1圧力流体給排口11と第2圧力流体給排口12は、図3に示されるように、互いに等しい角度範囲で回転本体5に刳り抜かれて形成されている。EHA原理の流体給排出ポンプは、回転本体5が同一方向に回転している間で、出力ピストン17の一方側室に一方方向に流体を供給し、出力ピストン17の他方側室から一方方向に流体を吸引する。
The main body of the
複数の第1圧力流体給排室8には、複数のポンプ側第1ピストン13がそれぞれに挿入されている。複数の第2圧力流体給排室9には、複数のポンプ側第2ピストン14がそれぞれに挿入されている。ポンプ側第1ピストン13とポンプ側第2ピストン14の総数は、既述の例示では、7である。7つのピストンは、順繰りの進退位相で第1圧力流体給排室8と第2圧力流体給排室9の中で往復運動する。
A plurality of pump-side
ポンプ側第1ピストン13とポンプ側第2ピストン14の外側端面は球面に形成され、その球面は斜板4に同時に接合して相対的に回転的に摺動する。回転本体5は、結合軸15を介して電動モータ1の出力軸に固定的に結合して連結している。電動モータ1から回転駆動力を受けて回転する回転本体5に保持されているポンプ側第1ピストン13とポンプ側第2ピストン14は、単一の共軸心線のまわりに回転して、斜板4から反作用を受けて、既述の通りにそれぞれに進退動する。
The outer end surfaces of the pump-side
流体圧シリンダ2は、図1に示されるように、シリンダ本体16と出力ピストン17とから形成されている。出力ピストン17の出力は、ピストンロッド18を介して取り出される。その出力は、ロボットハンドのような機械動作部位に動作力を提供する。第1圧力流体給排口11はシリンダ本体16の一方側シリンダ室19に第1圧力流体通路21を介して接続し、第2圧力流体給排口12はシリンダ本体16の他方側シリンダ室22に第2圧力流体通路23を介して接続している。
As shown in FIG. 1, the
電動モータ1の出力軸15に結合する回転本体5が回転し、ポンプ側第1ピストン13とポンプ側第2ピストン14はそれらの回転力を斜板4の斜面から反作用力として受け、回転方向に順繰りに等しい位相差で進退動する。前進するポンプ側第1ピストン13又はポンプ側第2ピストン14は、第1圧力流体給排室8の中の作動油を第1圧力流体給排口11から押し出して、第1圧力流体通路21を介してシリンダ本体16の一方側シリンダ室19に圧力流体として供給する。後退するポンプ側第1ピストン13又はポンプ側第2ピストン14は、他方側シリンダ室22の中の作動流体を第2圧力流体通路23を介して第2圧力流体給排口12から第2圧力流体給排室9に吸引する。このような運動では、斜板4の斜面と回転本体5の回転面(回転軸に直交する面)との間の斜面角度は、ポンプ側第1ピストン13,ポンプ側第2ピストン14と斜板4との間の反作用力の大小を決定する。その斜面角度が零であれば、ポンプ側第1ピストン13,ポンプ側第2ピストン14と斜板4との間の伝達力は零である。
The
図4に示されるように、流体圧ポンプで慣用されている斜面角度設定器24が追加されている。斜板4は、斜面角度設定斜板4’として再構成されている。斜面角度設定器24は、斜面角度設定用サーボモータ連結スクリュー又は斜面角度設定用サーボ流体圧シリンダとして提供されている。そのような出力軸25の動作端は、斜面角度設定用斜板4’の一部に回転自在に結合している。斜面角度可変斜板4’は、適正な位置で結合軸15に直交する支点軸26を中心として回転可能に支点軸26に支持されている。出力軸25の前進後退運動の運動距離は斜面角度設定斜板4’の斜面角度に対応する。出力位置は、出力ピストン17に同体に運動するピストンロッド18の定点27の位置を検出する位置検出器28により電気的に検出される。
As shown in FIG. 4, a slope
図5は、本発明による流体圧制御回路を示している。その流体圧制御回路は、減算器31とEHAの制御則を定める制御則設定器32を備えている。減算器31には、アクチェータ動作目標位置信号33と位置検出器28が検出するアクチェータ動作位置信号(アクチュエータ位置、具体的には、出力ピストン17の位置)34とが入力する。減算器31は、アクチュエータ動作目標位置信号33とアクチュエータ動作位置信号34の差分の差分信号(位置偏差信号)35を制御則設定器32に対して出力する。制御則設定器32は、位置偏差信号35に対応して多変数信号を生成して出力する。その多変数信号は、目標モータ回転数指令値36と、斜面角度指令値37とから形成されている。目標モータ回転数指令値36は、電動モータ制御ドライバ38に入力される。斜面角度指令値37は、斜面角度設定器24に入力される。斜面角度設定器24は、斜面角度指令値37に対応する斜面角度を斜面角度可変斜板4’に出力軸25を介して設定する。
FIG. 5 shows a fluid pressure control circuit according to the present invention. The fluid pressure control circuit includes a
ピストンロッド18が動作制御対象から反作用力として受ける荷重は、荷重検出器39により検出される。荷重検出器39は、一方側シリンダ室19と他方側シリンダ室22のの作動流体の圧力差を検出することによりその荷重を検出することができる。荷重検出器39により検出される荷重検出信号41は、アクチュエータ動作位置信号34とともにフィードバック信号として制御則設定器32に既述の通りに入力される。電動モータ1は、回転数速度信号42と角度位置信号43をフィードバック信号として出力する。回転数速度信号42と角度位置信号43は、モータ回転数速度指令値36とともに電動モータ制御ドライバ38に入力される。
A load that the
図6は、本発明による流体圧アクチュエータの制御方法の実現態を示している。本実現態は、制御則を有している。その制御則は、アクチュエータ動作目標位置信号33とアクチェータ動作位置信号34と荷重検出信号41とから形成される入力信号に対応してモータ回転数指令値101と斜面角度指令値37を出力信号として出力するための規則である。初期ステップS0では、アクチュエータ動作目標位置信号33とアクチュエータ動作位置信号34と荷重検出信号41とが制御則設定器32に対して入力される。ステップS1では、アクチュエータ動作目標位置信号33に対してアクチュエータ動作位置信号34の減算が減算器31で実行され、その実行による位置偏差35が制御則設定器32に入力される。
FIG. 6 shows an implementation of the control method of the fluid pressure actuator according to the present invention. This realization has a control law. The control law outputs the motor rotation
ステップS2では、位置偏差35はアクチュエータ動作位置信号34からアクチュエータ動作目標位置信号33に到達する制御過程である時系列制御点の各時刻のモータ回転数が制御則設定器32の計算器部分(図示されず)で計算されて求められる。ステップS3は、そのモータ回転数に対する制限を判定する。計算によるモータ回転数が最大許容回転数より大きい場合には、そのモータ回転数はその最大許容回転数に設定され、その計算によるモータ回転数が最大許容回転数より小さい場合には、そのモータ回転数は計算による回転数に設定される。このように、電動モータ1は制限回転数を越えて回転することはない。
In
ステップS4では、モータ回転数に対応する出力ピストン17の目標速度(アクチェータの出力ピストン17の線形速度)Vが計算されて求められる。アクチェータ線形速度Vは、目標位置に到達するまでの時間と出力の推力が適正であるような速度として計算される。目標速度Vは、ステップS5で、モータ回転数マップ44に入力される。モータ回転数マップ44は、制御則設定器32に内蔵されている。
In step S4, a target speed (linear speed of the actuator output piston 17) V corresponding to the motor speed is calculated and obtained. The actuator linear speed V is calculated as a speed at which the time to reach the target position and the thrust of the output are appropriate. The target speed V is input to the motor
荷重検出信号41であるアクチュエータ力(ピストンロッド18の推力)Fは、ステップS6で、目標速度Vとともに斜面角度マップ45に対して入力される。斜面角度マップ45は、制御則設定器32に内蔵されている。アクチュエータ力Fは、斜面角度マップ45に入力され、且つ、ステップS5で回転数マップ44に入力される。斜面角度マップ45は、ステップS6で、目標速度Vとアクチュエータ力Fに対応する斜面角度θを選択する。斜面角度θは、ステップS5で、目標速度Vとアクチュエータ力Fとともに回転数マップ44に入力される。
The actuator force (the thrust of the piston rod 18) F that is the
ステップS7では、目標速度Vと斜面角度指令値θ37とアクチュエータ力Fとに対応するモータ回転数指令値101がモータ回転数マップ44により計算され又は対応表により求められてモータ回転数マップ44から出力され、モータ回転数指令値101は電動モータ制御ドライバ38に入力される。斜面角度指令値37は、斜面角度マップ45で計算され又は対応表により求められて制御則設定器32から出力され斜面角度設定器24に入力される。
In step S7, the motor
図7は、ステップS5の回転数マップ44の具体化を示している。その具体化のフローは、制御則設定器32に設定されている。ステップS8で、目標速度Vに対応するピストン移動に必要であるピストン移動対応流量(出力ピストン17の線形移動量に対応する流体流量)が計算される。そのピストン移動対応流量は、目標速度Vと出力ピストン17の断面積から計算される。ステップS9で、アクチュエータ力Fに対応し流体圧ポンプ3を含む流体系の内部の流体系内流体変化量が計算される。その変化量は、出力ピストン17の推力に対応して流体圧系の中で計測により予め知られ、又は、流体力学的に計算されて知られ得る。更には、流体の補充量が考慮される。ステップS10で、ピストン移動対応流量と流体系内流体変化量とに対応する流体圧シリンダ内目標流量が計算される。モータ回転数指令値101は、ステップS11で、斜面角度θと流体圧シリンダ内目標流量とに対応する値として計算される。モータ回転数指令値101は、流体系内流体変化量により補正されている。このような補正は、既述の時系列点で実行され、特には制御周期の全ての時刻で実行される。斜面角度とモータ回転数とが相関的に制御される本発明では、そのモータ回転数が流体流量の変化に対応して補正され、出力ピストン17はより高精度に且つより高速度に制御され、大外力を受けるアクチュエータの高応答性が実現される。
FIG. 7 shows an implementation of the
図8は、ステップS6の斜面角度マップ45の具体化を示している。その具体化のフローは、制御則設定器32に設定されている。ステップS12で、アクチェータ線形速度Vに対応する斜面角度可変斜板4’の速度対応斜面角度θ1が計算される。小さい斜面角度は、同じモータ回転速度に対して出力ピストン17の遅い速度に対応する。ステップS13で、アクチュエータ力Fに対応する斜面角度可変斜板4’の推力対応斜面角度θ2が計算される。ステップS14で、速度対応斜面角度θ1と推力対応斜面角度θ2とが比較されて、それらのうちの小さい斜面角度が選択斜面角度θ(=Smin(θ1,θ2))として選択される。より小さい斜面角度は、出力ピストン17の推力に対して電動モータ1に発生するより小さい反作用力に対応する。θ1とθ2のうちの小さい方は、Smin(θ1,θ2)で表される。
FIG. 8 shows an implementation of the
ステップS15は、リミッタによる斜面角度制限を示している。選択斜面角度θsが設定されている最大斜面角度θmaxより大きい場合には、選択斜面角度Smin(θ1,θ2)は最大斜面角度θmaxに設定される。選択斜面角度Smin(θ1,θ2)が設定されている最小斜面角度θminより小さい場合には、選択斜面角度Smin(θ1,θ2)は最小斜面角度θminに設定される。選択斜面角度Smin(θ1,θ2)が最大斜面角度θmaxより小さく最小斜面角度θminより大きい場合には、選択斜面角度Smin(θ1,θ2)はステップS14で選択されたSmin(θ1,θ2)にそのままに維持される。このようにリミッタにより、適正範囲の斜面角度θ37が制御則設定器32により決定されて斜面角度設定器24に入力される。
θmin≦θ=Smin(θ1,θ2)≦θmax
Step S15 shows the slope angle limitation by the limiter. When the selected slope angle θs is larger than the set maximum slope angle θmax, the selected slope angle Smin (θ1, θ2) is set to the maximum slope angle θmax. When the selected slope angle Smin (θ1, θ2) is smaller than the set minimum slope angle θmin, the selected slope angle Smin (θ1, θ2) is set to the minimum slope angle θmin. When the selected slope angle Smin (θ1, θ2) is smaller than the maximum slope angle θmax and larger than the minimum slope angle θmin, the selected slope angle Smin (θ1, θ2) is directly equal to Smin (θ1, θ2) selected in step S14. Maintained. In this way, the slope angle θ37 in the proper range is determined by the
θmin ≦ θ = Smin (θ1, θ2) ≦ θmax
図9は、斜面角度制御則のマッピングを実行する斜面角度マップ45の具体例を示している。図9の3次元座標系で、縦軸は出力軸(θ)を示し、2つの横軸は入力軸(F,V)を示している。縦軸は出力である斜面角度(指令値)37を示し、第1横軸はステップS4で定められるピストン速度Vを示し、第2横軸はアクチュエータ力F(ピストン推力)を示している。曲面又は概平面Sは、S(θ,V,F)=0で表され、θ=θ(V,F)で表される。概平面Sは、理論計算又は実験により得られる経験則が付加された理論計算により採択されている。より多くの経験により、概平面Sは補正され修正される。
FIG. 9 shows a specific example of the
概平面Sは、更に、モータ回転速数度(rpm)の情報を有している。図示化の便宜上、モータ回転数速度指令値は10個の領域R1〜R10に段階化されて示されているが、実機ではそのようには離散化されずコンピュータの能力の範囲で連続化されている。図は、1つの座標点(θ,V,F)を例示している。 The general plane S further has information on the motor rotational speed (rpm). For convenience of illustration, the motor rotation speed command value is shown in stages in 10 regions R1 to R10. However, in the actual machine, it is not discretized as such and is continuous within the capacity of the computer. Yes. The figure illustrates one coordinate point (θ, V, F).
図10は、既述のマップにより定められる斜面角度θとモータ回転数指令値101とにより運転される実機について、その電動モータ1の発熱量を示している。2次元座標軸は、ピストンの目標速度Vとアクチュエータ力Fとから形成されている。縦軸は、発熱量を示している。その概曲面は、2変数関数の発熱量分布を示している。図11A、図11B、図11Cは、図10で選択される3つの特定の目標速度(図10中の目標速度A,B,C)について、図10の発熱量−アクチュエータ力の2次元断面を示している。公知の固定斜板に対して本発明の可変斜板のEHAでは、その発熱量は全領域で最大70%の減少を示している。
FIG. 10 shows the amount of heat generated by the
図12と図13は、既述の発熱量低減効果がある本発明の制御則により運転駆動される実機について数値解析により応答性を確認するためのグラフを示している。図12で、縦軸は振幅比を示し横軸は周波数を示している。図13で、縦軸は位相を示し横軸は周波数を示している。横軸は対数目盛で表されている。実機に対して、応答性評価のために制限要素に定常正弦波を入力して出力波形の振幅比と位相が計測される。図12に示されるように、本発明では、全周波数範囲で減衰性が改善されている。図13に示されるように、本発明では、実用周波数範囲で位相遅れが改善されている。 FIG. 12 and FIG. 13 show graphs for confirming responsiveness by numerical analysis for an actual machine that is driven by the control law of the present invention having the above-described effect of reducing the amount of heat generation. In FIG. 12, the vertical axis represents the amplitude ratio and the horizontal axis represents the frequency. In FIG. 13, the vertical axis indicates the phase and the horizontal axis indicates the frequency. The horizontal axis is represented on a logarithmic scale. For a real machine, a stationary sine wave is input to the limiting element for response evaluation, and the amplitude ratio and phase of the output waveform are measured. As shown in FIG. 12, in the present invention, attenuation is improved over the entire frequency range. As shown in FIG. 13, in the present invention, the phase delay is improved in the practical frequency range.
図14〜図16は、本発明によるアクチュエータの既述の実現態の適用を示している。その適用は、特には、航空機の操舵の分野に関する。図1又は図5に示される流体圧アクチュエータは、図14に示されるように、航空機の機体の中の複数の分散位置に複数セットとしてそれぞれに立体構造的に配置される。電動モータ1として、特に、位置制御の高精度化と即時応答性に優れるサーボモータが採択される。電動モータ1と流体圧ポンプ3と流体圧シリンダ2は、アクチュエータユニット51として互いに機械的に同体化される。このようなユニット化は、既述の通りの軽量化を実現する。第1圧力流体通路21と第2圧力流体通路23の間の圧力流体の圧力の連動制御を行う弁構造を含むマニホールド(図5参照)52は、アクチュエータユニット51に更に同体化される。流体圧シリンダ2の一方側シリンダ室19と他方側シリンダ室22に対する圧力流体の分圧(正圧と負圧)を円滑に制御するためにアキュムレータ53が追加される。アキュムレータ53は、更に、アクチュエータユニット51に同体化される。
14 to 16 show the application of the described implementation of the actuator according to the invention. The application relates in particular to the field of aircraft steering. As shown in FIG. 14, the fluid pressure actuators shown in FIG. 1 or FIG. 5 are arranged three-dimensionally as a plurality of sets at a plurality of dispersed positions in the aircraft body. As the
図15は、アクチュエータユニット51の改善を示している。本実現態では、ACC54の制御器ボックス55が更にアクチュエータユニット51に同体化されてアクチュエータユニット51に組み込まれる。モータ回転数速度指令値36と斜面角度指令値37を送信する送信線は、機械的に電動モータ1と流体圧ポンプ3に同体化され、操舵システムの小型に関してより改善される。
FIG. 15 shows an improvement of the
図16は、航空機の機体の中の複数の分散位置に配置される複数セットのアクチュエータユニット51の分散常態を示している。航空機本体56は、本体胴57と両側主翼58と両側尾翼59と垂直尾翼61から形成されている。操舵のために複数種の他の可動翼が配置されている。両側主翼58の前縁部位にはスラット62が配置され、両側主翼58の後縁部位にはエルロン63とフラップ64とが配置されている。フラップ64は、内弦フラップ64−1と外弦フラップ64−2とから形成されている。両側尾翼59の後縁部位には、エレベータ65が配置されている。垂直尾翼61の後縁部位には、ラダー66が配置されている。
FIG. 16 shows a distributed normal state of a plurality of sets of
1つのスラット62には2つ(又は複数)のEHA(アクチュエータユニット51に一致又は対応)が対応して装備されている。1つのエルロン63には2つ(又は複数)のEHA51が対応して装備されている。1つのフラップ64−1には2つ(又は複数)のEHA51が対応して装備されている。1つの外弦フラップ64−2には2つ(又は複数)のEHA51が対応して装備されている。1つのエレベータ65には2つ(又は複数)のEHA51が対応して装備されている。1つの垂直尾翼61には3つ(又は複数)のEHA51が対応して装備されている。
One
フライト制御のために、フライト・コントロール・コンピュータ(FCC)67と、既述のアクチュエータ・コントロール・コンピュータ(ACC)54と、スラット/フラップ・コントロール・コンピュータ(SFCC)68と、グランド・スポイラ・アクチュエータ・コントロール・コンピュータ(GACC)69とが分散的に配置されている。その他に、フライト・スポイラ(F.S.)71とグランド・スポイラ(G.S.)72とが配置されている。 For flight control, a flight control computer (FCC) 67, the actuator control computer (ACC) 54 described above, a slat / flap control computer (SFCC) 68, and a ground spoiler actuator Control computers (GACC) 69 are arranged in a distributed manner. In addition, a flight spoiler (FS) 71 and a ground spoiler (GS) 72 are arranged.
FCC67は、全操舵系統を統括する操舵(機体姿勢制御を含む操舵)目標に対応して操舵角その他の姿勢制御パラメータを出力する。ACC54は、FCC67から指令される指令信号(例示:アクチェータ動作目標位置信号33)に対応して既述の制御則に基づく制御信号(例示:モータ回転数速度指令値36と斜面角度指令値37)を出力する。
The
1つのアクチュエータユニット51は質量的には可能な限りに軽量化され、多数(図示分だけで41)のアクチュエータユニット51は、機体の全体に分散的に配置される。図15に示されるユニット化されるACC51は、1つの動作体に対して1対1の対応で分散的に配置される。この場合には、ACCは、統括ACCと分散されるACC要素とから構成される。複数体のアクチェータユニットは機体の中心面に対して質量的に概ね鏡面対称に配置される。ラダー66に位置対応して配置されるACCは、概ね中心面近傍に配置され、その鏡面対称性を良好に保持する。
One
1…電動モータ
2…流体圧シリンダ
3…流体圧ポンプ
4’…斜板
5…本体(回転部分)
6…非回転部分
13…ポンプ側第1ピストン
14…ポンプ側第2ピストン
17…出力ピストン
24…斜面角度制御器
44…モータ回転数マッピング規則
45…斜面角度マッピング規則
V…速度
F…出力
θ…斜面角度
θ1…第1斜面角度
θ2…第2斜面角度
DESCRIPTION OF
6 ...
Claims (13)
前記駆動系の出力により流体量を制御する流体系と、
制御系とを具え、
前記流体系は、
流体圧シリンダと、
前記流体圧シリンダの出力ピストンに動作流体を給排し前記駆動系により駆動される流体圧ポンプとを備え、
前記流体圧ポンプは、
本体と、
前記本体の中で進退動し互いに位相が異なり前記出力ピストンに流体を給排する複数の給排ピストンと、
前記複数の前記給排ピストンに接合し前記給排ピストンを進退動させる斜板とを備え、
前記駆動系は、前記斜板と前記本体との間の相対的回転を行う電動モータを備え、
前記制御系は、
前記出力ピストンの位置に対応して前記出力ピストンを目標位置にフィードバック制御する位置制御系と、
前記出力ピストンの出力と前記出力ピストンの目標速度とに対応して前記斜板の斜面角度を制御する角度制御系と、
前記目標速度と前記出力と前記斜面角度とに対応して前記電動モータの回転数を制御する回転数制御系とを備える
流体圧アクチェータ。 A drive train,
A fluid system that controls the amount of fluid by the output of the drive system;
With control system,
The fluid system is
A fluid pressure cylinder;
A fluid pressure pump that supplies and discharges working fluid to and from the output piston of the fluid pressure cylinder and is driven by the drive system;
The fluid pressure pump is
The body,
A plurality of supply / discharge pistons that move forward and backward in the main body and have different phases and supply / discharge fluid to and from the output piston;
A swash plate that is joined to the plurality of supply / discharge pistons and moves the supply / discharge pistons forward and backward,
The drive system includes an electric motor that performs relative rotation between the swash plate and the main body,
The control system is
A position control system that feedback-controls the output piston to a target position corresponding to the position of the output piston;
An angle control system for controlling a slope angle of the swash plate corresponding to an output of the output piston and a target speed of the output piston;
A fluid pressure actuator comprising: a rotation speed control system that controls the rotation speed of the electric motor in accordance with the target speed, the output, and the slope angle.
請求項1の流体圧アクチェータ。 The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the control system executes the rotation speed control of the rotation speed control system and the angle control of the angle control system at the same time series point.
前記回転数制御規則は、
前記出力ピストンの位置と目標位置との位置偏差に対応して前記速度を計算する計算規則と、
前記目標速度と前記出力と前記斜面角度とに対応して前記電動モータの回転数を規定する回転数マッピング規則とを具え、
前記角度制御系は角度制御規則を有し、前記角度制御規則は前記出力と前記目標速度とに対応して前記斜面角度を規定する角度マッピング規則を具える
請求項2の流体圧アクチュエータ。 The rotational speed control system has a rotational speed control rule;
The rotation speed control rule is:
A calculation rule for calculating the speed corresponding to a positional deviation between the position of the output piston and a target position;
A rotation speed mapping rule that defines the rotation speed of the electric motor corresponding to the target speed, the output, and the slope angle;
The fluid pressure actuator according to claim 2, wherein the angle control system includes an angle control rule, and the angle control rule includes an angle mapping rule that defines the slope angle corresponding to the output and the target speed.
請求項3の流体圧アクチュエータ。 4. The fluid pressure according to claim 3, wherein the calculation rule includes a correction rule for correcting the rotational speed corresponding to an outflow amount of fluid flowing out of the fluid system corresponding to the flow rate corresponding to the target speed and the output. Actuator.
前記流出量には、前記給排ピストンと前記回転部分の間の摺動面から外部に流出する流体と、前記回転部分と前記非回転部分との間の摺動面から外部に流出する流体との両方又は一方の流体の流体量が含まれる
請求項4の流体圧アクチュエータ。 The main body includes a rotating portion and a non-rotating portion, and the supply / discharge piston moves forward and backward in the rotating portion,
The outflow amount includes a fluid that flows out from a sliding surface between the supply / discharge piston and the rotating portion, and a fluid that flows out from a sliding surface between the rotating portion and the non-rotating portion. The fluid pressure actuator according to claim 4, wherein the fluid amount of both or one of the fluids is included.
請求項3の流体圧アクチュエータ。 The angle control rule obtains a first slope angle corresponding to the target speed, obtains a second slope angle corresponding to the output, and sets the smaller one of the first slope angle and the second slope angle as the first slope angle. The fluid pressure actuator according to claim 3, further comprising a selection rule that selects the slope angle.
請求項6の流体圧アクチュエータ。 The fluid pressure actuator according to claim 6, wherein the angle control rule includes a restriction rule that keeps the slope angle within a range between a maximum angle and a minimum angle.
請求項3の流体圧アクチュエータ。 The fluid pressure actuator according to claim 3, wherein the rotation speed control rule includes a restriction rule that defines a maximum value of the rotation speed.
操舵制御コンピュータを具え、
前記出力ピストンは操縦舵に機械的に接続し、
前記操舵制御コンピュータは前記出力ピストンの位置に対応する操舵指令を出力し、
前記回転数は前記操舵指令に対応して制御される
航空機の操舵システム。 An aircraft steering system equipped with the fluid pressure actuator according to claim 1,
A steering control computer,
The output piston is mechanically connected to the steering rudder;
The steering control computer outputs a steering command corresponding to the position of the output piston,
The number of revolutions is controlled in response to the steering command.
前記舵は主翼の複数の位置に配置される複数の舵の集合として提供され、
前記アクチェータユニットは前記複数の舵に位置的に対応して分散的に配置される
請求項9の航空機の操舵システム。 The fluid pressure cylinder, the fluid pressure pump, and the electric motor are formed as an actuator unit that is mechanically coupled, and a plurality of the actuator units are arranged,
The rudder is provided as a set of a plurality of rudders arranged at a plurality of positions on the main wing,
The aircraft steering system according to claim 9, wherein the actuator units are arranged in a distributed manner corresponding to the plurality of rudders.
請求項10の航空機の操舵システム。 The aircraft steering system according to claim 10, wherein the plurality of actuator units are arranged substantially mirror-symmetrically with respect to a center plane of the fuselage.
前記電動モータの回転力を流体圧ポンプの流体の給排力に変換すること、
前記アクチュエータの出力ピストンのピストン位置を計測すること、
前記出力ピストンの出力を計測すること、
前記ピストン位置と前記出力ピストンの目標位置との差分に対応して前記出力ピストンの位置を時系列制御点でフィードバック制御すること、
前記差分に対応する前記電動モータの目標回転数を計算すること、
前記出力と前記出力ピストンの目標回転数とに対応して前記斜面の斜面角度を計算すること、
前記目標回転数と前記出力と前記斜面角度とに対応して前記目標速度に対応する前記電動モータの制御回転数を計算すること
とを具えるアクチュエータの動作方法。 An operation method of an actuator for operating an actuator based on the EHA principle of rotating a fluid pressure pump by a rotational force of an electric motor and moving a fluid pressure cylinder output piston back and forth,
Converting the rotational force of the electric motor into fluid supply / discharge force of a fluid pressure pump;
Measuring the piston position of the output piston of the actuator;
Measuring the output of the output piston;
Feedback control of the position of the output piston at a time-series control point corresponding to the difference between the piston position and the target position of the output piston;
Calculating a target rotational speed of the electric motor corresponding to the difference;
Calculating a slope angle of the slope corresponding to the output and a target rotational speed of the output piston;
And calculating a control rotational speed of the electric motor corresponding to the target speed in correspondence with the target rotational speed, the output, and the slope angle.
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