JPS626897A - プロペラの制御装置 - Google Patents
プロペラの制御装置Info
- Publication number
- JPS626897A JPS626897A JP61110950A JP11095086A JPS626897A JP S626897 A JPS626897 A JP S626897A JP 61110950 A JP61110950 A JP 61110950A JP 11095086 A JP11095086 A JP 11095086A JP S626897 A JPS626897 A JP S626897A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propeller
- pitch
- speed
- aft
- propellers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
- B64C11/46—Arrangements of, or constructional features peculiar to, multiple propellers
- B64C11/48—Units of two or more coaxial propellers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は航空機の二重反転形プロペラの制御装置に関
する。
する。
発明の背景
第1図は、尾翼に装むされたガスタービン機関6を持つ
航空機3を示す。夫々の機関6が前側プロペラ9F及び
後側プロペラ9Aを持ち、これらのプロペラが1つの軸
線の周りに互に反対向きに回転する。
航空機3を示す。夫々の機関6が前側プロペラ9F及び
後側プロペラ9Aを持ち、これらのプロペラが1つの軸
線の周りに互に反対向きに回転する。
第2図は第1図の機関−プロペラ装置を更に詳しく示す
。図面の左側には、ゼネラル・エレクトリック社製のF
2O3型の様なガスタービン機関15がある。この発明
では、ガスタービン機関15は、高エネルギ・ガス流3
3を発生して、ガス流33をプロペラ段36に供給する
ガス発生器とみなすことが出来る。
。図面の左側には、ゼネラル・エレクトリック社製のF
2O3型の様なガスタービン機関15がある。この発明
では、ガスタービン機関15は、高エネルギ・ガス流3
3を発生して、ガス流33をプロペラ段36に供給する
ガス発生器とみなすことが出来る。
プロペラ段36が、低速の互に反対向きに回転するター
ビン羽根の組により、ガス流33から直接的にエネルギ
を抽出する(これは、速度を減速歯車装置によってプロ
ペラに至る途中で下げる様な、高速タービンを使う普通
の方式と違っている)。第1組の羽根39がガス流33
からエネルギを抽出して、前側プロペラ9Fを回転させ
る。
ビン羽根の組により、ガス流33から直接的にエネルギ
を抽出する(これは、速度を減速歯車装置によってプロ
ペラに至る途中で下げる様な、高速タービンを使う普通
の方式と違っている)。第1組の羽根39がガス流33
からエネルギを抽出して、前側プロペラ9Fを回転させ
る。
第2組の羽根42が後側プロペラ9Aを回転させるが、
前側プロペラ9Fとは反対向きである。軸受47が羽根
の組及びプロペラを支持して、こういう互に反対向きの
回転が出来る様にする。
前側プロペラ9Fとは反対向きである。軸受47が羽根
の組及びプロペラを支持して、こういう互に反対向きの
回転が出来る様にする。
プロペラ9A、9°Fのピッチを変更するピッチ変更機
構52が概略的に示されている。プロペラのピッチが航
空機のその時の運転状態で適正になる様に、ピッチ変更
機構52を制御することが望ましい。
構52が概略的に示されている。プロペラのピッチが航
空機のその時の運転状態で適正になる様に、ピッチ変更
機構52を制御することが望ましい。
発明の目的
この発明の目的は、二重反転形プロペラのピッチ変更機
構に対する制御装置を提供することである。
構に対する制御装置を提供することである。
この発明の別の目的は、二重反転形プロペラ装置に於け
るプロペラを同期させると共に同相化(syn chr
o phasing)する制御装置を提供することであ
る。
るプロペラを同期させると共に同相化(syn chr
o phasing)する制御装置を提供することであ
る。
発明の要約
この発明の1形式では、航空機の二重反転形プロペラの
ピッチ、速度及び位相角を制御する。
ピッチ、速度及び位相角を制御する。
発明の詳細な説明
第3図はこの発明の1形式を示している。速度センサ5
0F、50A(第2図にも示す)が前側及び後側プロペ
ラ9F、9Aの夫々の速度を測定する。これらの速度セ
ンサが線52.54にディジタル信号を発生し、それを
加算器56.58で減算する。この様な速度の測定はガ
スタービン機関の分野で公知である。
0F、50A(第2図にも示す)が前側及び後側プロペ
ラ9F、9Aの夫々の速度を測定する。これらの速度セ
ンサが線52.54にディジタル信号を発生し、それを
加算器56.58で減算する。この様な速度の測定はガ
スタービン機関の分野で公知である。
プロペラ9A、9Fに対する共通の速度要求信号が線6
0に印加され、XN48D及びXN49Dと記しである
(記号XN48D等は、後で説明する計算機プログラム
のソース・コードと相関させる為に使われている。この
記号のDは「要求」(デマンド)を指す)。線60の速
度要求信号は航空機の飛行条件によって生じ、航空機の
操縦士により、又は自動制御装置によって発生される。
0に印加され、XN48D及びXN49Dと記しである
(記号XN48D等は、後で説明する計算機プログラム
のソース・コードと相関させる為に使われている。この
記号のDは「要求」(デマンド)を指す)。線60の速
度要求信号は航空機の飛行条件によって生じ、航空機の
操縦士により、又は自動制御装置によって発生される。
この信号は、プロペラ9A、9Fを回転させようとする
速度を表わす。自動制御装置によって信号を発生する場
合、速度要求信号は、第2図のガスタービン機関15の
圧力P2(機関の入口の全圧)及びP46(中圧タービ
ンの出口圧力)の関数として計画される。中圧タービン
は図面に示してないが、矢印33の直ぐ上流側にある。
速度を表わす。自動制御装置によって信号を発生する場
合、速度要求信号は、第2図のガスタービン機関15の
圧力P2(機関の入口の全圧)及びP46(中圧タービ
ンの出口圧力)の関数として計画される。中圧タービン
は図面に示してないが、矢印33の直ぐ上流側にある。
こういう計画は従来公知である。
線60の速度要求信号が加算器56.58で加算される
。その結果、これらの加算器がその出力に速度誤差信号
Ul、U2を発生する。速度誤差信号はプロペラ(例え
ば9F)の要求速度(例えばXN48D)と測定された
速度(例えばXN48F)の間の差を表わす。速度誤差
信号Ul、U2が夫々のディジタル制御器62.64に
供給される。
。その結果、これらの加算器がその出力に速度誤差信号
Ul、U2を発生する。速度誤差信号はプロペラ(例え
ば9F)の要求速度(例えばXN48D)と測定された
速度(例えばXN48F)の間の差を表わす。速度誤差
信号Ul、U2が夫々のディジタル制御器62.64に
供給される。
ディジタル制御2M62.64は比例/積分形制御器と
して作用し、夫々の速度誤差信号Ul、 U2を処理し
て、処理済み要求信号YID、Y2Dを発生する。ディ
ジタル制御器62.64は、説明をし易くする為に、別
々のブロックとして示されているが、実施列では、それ
らは速度誤差信号U1.U2を処理する1個のディジタ
ル計算機のプログラムとして構成される。制御器62.
64を使って、2つのファン制御ループ130.134
C後で説明する)の間の相互作用を少なくすることが
出来る。この様なプログラムに対するソース・コードは
明細書の後の方に記載されている。
して作用し、夫々の速度誤差信号Ul、 U2を処理し
て、処理済み要求信号YID、Y2Dを発生する。ディ
ジタル制御器62.64は、説明をし易くする為に、別
々のブロックとして示されているが、実施列では、それ
らは速度誤差信号U1.U2を処理する1個のディジタ
ル計算機のプログラムとして構成される。制御器62.
64を使って、2つのファン制御ループ130.134
C後で説明する)の間の相互作用を少なくすることが
出来る。この様なプログラムに対するソース・コードは
明細書の後の方に記載されている。
信号YID、Y2Dが加算器70.72に対する位置要
求値として供給され、これらの加算器でディジタル信号
ACTIF、ACT2Fが減算される。信号ACTIF
、ACT2Fは、第2図の線形油圧ピストン81.84
の実測位置を表わす位置信号であって、センサ74.7
7によって発生される。ピストンとプロペラ羽根の間の
リンクFjX 構の形状は前取て判っているから、信号
ACTIF及びACT2Fからプロペラのピッチを推量
することが出来る。即ち、信号ACTI F及びAC7
2Fはピストン位置(ピストン81及び84)を直接的
に表わすと共に、プロペラのピッチを間接的に表わす。
求値として供給され、これらの加算器でディジタル信号
ACTIF、ACT2Fが減算される。信号ACTIF
、ACT2Fは、第2図の線形油圧ピストン81.84
の実測位置を表わす位置信号であって、センサ74.7
7によって発生される。ピストンとプロペラ羽根の間の
リンクFjX 構の形状は前取て判っているから、信号
ACTIF及びACT2Fからプロペラのピッチを推量
することが出来る。即ち、信号ACTI F及びAC7
2Fはピストン位置(ピストン81及び84)を直接的
に表わすと共に、プロペラのピッチを間接的に表わす。
信号ACTIF及びACT2Fは、直接的に測定された
位置信号であると共に、間接的に測定したピッチ信号で
もある。
位置信号であると共に、間接的に測定したピッチ信号で
もある。
第2図のプロペラ9A、9Fのピッチを変更する1つの
装置が、1984年9月4日出願の米国特許出願通し番
号第647.283号に記載されている。
装置が、1984年9月4日出願の米国特許出願通し番
号第647.283号に記載されている。
加算器70.72がその出力に位置(又はピッチ)誤差
信号YEI、YE2を発生する。位置誤差信号が補償器
89.92に供給される。補償器89.92が(YEI
及びYE2と記したディジタル信号とは対照的に)アナ
ログ信号XMAI。
信号YEI、YE2を発生する。位置誤差信号が補償器
89.92に供給される。補償器89.92が(YEI
及びYE2と記したディジタル信号とは対照的に)アナ
ログ信号XMAI。
XMA2を発生し、これらの信号が増幅器96゜98に
供給される。これらの増幅器がトルク・モータ・サーボ
弁(TMSV)100,102を駆動し、これらのサー
ボ弁がアクチュエータ106゜108を制御する。この
場合アクチュエータは第2図に示すピストン81.84
の形をしている。
供給される。これらの増幅器がトルク・モータ・サーボ
弁(TMSV)100,102を駆動し、これらのサー
ボ弁がアクチュエータ106゜108を制御する。この
場合アクチュエータは第2図に示すピストン81.84
の形をしている。
第2図の航空機のプロペラ9Fのピッチの変更を行なう
為に、TMSV 100及びアクチュエータ106を駆
動するのに増幅器96を使うことは、制御装置の分野の
当業者が容易に出来ることであると考えられる。
為に、TMSV 100及びアクチュエータ106を駆
動するのに増幅器96を使うことは、制御装置の分野の
当業者が容易に出来ることであると考えられる。
アクチュエータ106.108の出力は、第2図のピス
トン81.84の実際の空間的な位置を表わし、これら
のピストンが前に述べた様にプロペラのピッチを定める
。これらの出力は信号ではない。センサ74.77が位
置を表わす信号を発生する。「機関」と記したブロック
15が、プロペラ9F、9Aを駆動する為に、第2図に
示すようにガス流33を供給する。アクチュエータ10
6.108の間に機械的なリンク機構106A。
トン81.84の実際の空間的な位置を表わし、これら
のピストンが前に述べた様にプロペラのピッチを定める
。これらの出力は信号ではない。センサ74.77が位
置を表わす信号を発生する。「機関」と記したブロック
15が、プロペラ9F、9Aを駆動する為に、第2図に
示すようにガス流33を供給する。アクチュエータ10
6.108の間に機械的なリンク機構106A。
108Aがある。これらのリンク機構は、ビストン81
.84の直線運動がプロペラのピッチの変化に変換され
ることを表わす。このため、機関15は、アクチュエー
タ106,108によって決定されたピッチを持つプロ
ペラに対して作用する。
.84の直線運動がプロペラのピッチの変化に変換され
ることを表わす。このため、機関15は、アクチュエー
タ106,108によって決定されたピッチを持つプロ
ペラに対して作用する。
ピッチは所定の機関出力及び航空機の運動状態に於ける
プロペラの速度を決定する。
プロペラの速度を決定する。
これまで説明したことをまとめると、線60の要求速度
信号XN48D、XN49Dが、線52゜54の測定さ
れた速度信号XN48F、XN49Fと共に、速度誤差
信号Ul、U2を発生し、それらがディジタル制御S6
2.64によって処理されて信号YID、Y2Dとなる
。次に信号YID、Y2Dが、ピッチ誤差(実際には位
置誤差)信号YEI、YE2を発生する為に、ピッチ帰
還信号ACTIF、ACT2Fによって修正される。
信号XN48D、XN49Dが、線52゜54の測定さ
れた速度信号XN48F、XN49Fと共に、速度誤差
信号Ul、U2を発生し、それらがディジタル制御S6
2.64によって処理されて信号YID、Y2Dとなる
。次に信号YID、Y2Dが、ピッチ誤差(実際には位
置誤差)信号YEI、YE2を発生する為に、ピッチ帰
還信号ACTIF、ACT2Fによって修正される。
これらのピッチ誤差信号が、プロペラ羽根のピッチを変
更することによりピッチ誤差(即ち要求されたピッチと
測定されたピッチの間の差)を少なくする様に、アクチ
ュエータ106. 108ヲ制御する。この羽根のピッ
チの変更が、第2図のタービン羽根の組39.42の負
荷に影響を与え、こうしてピッチの変更されたプロペラ
の速度を変える。これは、ガス流33のエネルギが一般
的には一定にとVまるからである。
更することによりピッチ誤差(即ち要求されたピッチと
測定されたピッチの間の差)を少なくする様に、アクチ
ュエータ106. 108ヲ制御する。この羽根のピッ
チの変更が、第2図のタービン羽根の組39.42の負
荷に影響を与え、こうしてピッチの変更されたプロペラ
の速度を変える。これは、ガス流33のエネルギが一般
的には一定にとVまるからである。
これまで説明したこの発明では、各々のプロペラに対し
て2ループの制御系がある。何れも閉ループである。1
つは矢印120,124で示すピ゛ッチ帰還ループであ
り、もう1つは矢印130゜134で示す速度帰還ルー
プである。これらのループが、線60の1個の要求速度
にプロペラの速度を保つ様に作用する。即ち、これらの
ループがプロペラを同期させる。
て2ループの制御系がある。何れも閉ループである。1
つは矢印120,124で示すピ゛ッチ帰還ループであ
り、もう1つは矢印130゜134で示す速度帰還ルー
プである。これらのループが、線60の1個の要求速度
にプロペラの速度を保つ様に作用する。即ち、これらの
ループがプロペラを同期させる。
この発明はプロペラ9A、9Fを同期させるだけでなく
、騒音及び振動を制御する為に、プロペラを同相化する
ことである。同相化を第1図を参照して定義する。位相
角は、羽根IFが12時の位置にある時の様な予定の時
刻に測定した、前側プロペラ9Fの羽根IFと後側プロ
ペラ9Aの羽根番号IAの間の角度PHである(勿論、
互に反対向きに回転している為に、角度PHが絶えず変
化しているから、位相角PHを予定の時刻又は他の何等
かの基準に対して定めることが必要である。
、騒音及び振動を制御する為に、プロペラを同相化する
ことである。同相化を第1図を参照して定義する。位相
角は、羽根IFが12時の位置にある時の様な予定の時
刻に測定した、前側プロペラ9Fの羽根IFと後側プロ
ペラ9Aの羽根番号IAの間の角度PHである(勿論、
互に反対向きに回転している為に、角度PHが絶えず変
化しているから、位相角PHを予定の時刻又は他の何等
かの基準に対して定めることが必要である。
)。同相化は、位相角PHを調節するプロセスである。
この発明は次の様にして位相角PHを制御する。
第3図のブロック120A、122が、第1図に示した
位相角PHを表わす位相信号PHを発生する。この様な
位相信号を発生する1つの方式は、プロペラを既知の位
相角で始動させ、その後、第2図のセンサ50F、50
Aを使って、各々の羽根のその後の回転数を計数するこ
とである。この位相を測定する1つの方法が1985年
12JJ120出願の米国特許出願通し番号第8081
47号に記載されている。この他にもプロペラ9A。
位相角PHを表わす位相信号PHを発生する。この様な
位相信号を発生する1つの方式は、プロペラを既知の位
相角で始動させ、その後、第2図のセンサ50F、50
Aを使って、各々の羽根のその後の回転数を計数するこ
とである。この位相を測定する1つの方法が1985年
12JJ120出願の米国特許出願通し番号第8081
47号に記載されている。この他にもプロペラ9A。
9Fの位相を確認する方法があり、その幾つかは従来公
知である。
知である。
使う方法に関係なく、第1図の角度PHを表わすディジ
タル位相信号PHが、加算器130で位相要求信号PH
ADから減算される。信号PHADは操縦士から又は自
動制御装置から供給される。
タル位相信号PHが、加算器130で位相要求信号PH
ADから減算される。信号PHADは操縦士から又は自
動制御装置から供給される。
この為、加算器130が位相誤差信号U6を発生し、こ
れが同相化制御器124に供給される。この制御器は線
125を介して機関速度を表わす速度信号をも受取る。
れが同相化制御器124に供給される。この制御器は線
125を介して機関速度を表わす速度信号をも受取る。
今述べた入力に応答して、同相化制御器124は位相制
御信号Y3を発生する。
御信号Y3を発生する。
位相制御信号Y3が加算器72で加算され、こうして事
実上ピッチ誤差信号YE2を変更する。これによって、
アクチュエータ108は、後側プロペラ9Aのピッチを
調節することにより、ピッチ誤差信号YE2を減らそう
とする。
実上ピッチ誤差信号YE2を変更する。これによって、
アクチュエータ108は、後側プロペラ9Aのピッチを
調節することにより、ピッチ誤差信号YE2を減らそう
とする。
例えば両方の速度誤差信号Ul、U2が、プロペラが要
求速度で同期していることを示す場合、航空機の操縦士
は位相角PHを変更したいと思うことがある。操縦士が
位相角を増加しようとする場合、誤差信号U6を生ずる
様な位相要求信号PHADを発生する。誤差信号U6が
実効的にピッチ誤差信号YE2を増加し、第1図及び第
2図の後側プロペラ9Aのピッチを増加される。この増
加により、後側プロペラが減速し、こうしてピッチ誤差
を減少する傾向を持つ。
求速度で同期していることを示す場合、航空機の操縦士
は位相角PHを変更したいと思うことがある。操縦士が
位相角を増加しようとする場合、誤差信号U6を生ずる
様な位相要求信号PHADを発生する。誤差信号U6が
実効的にピッチ誤差信号YE2を増加し、第1図及び第
2図の後側プロペラ9Aのピッチを増加される。この増
加により、後側プロペラが減速し、こうしてピッチ誤差
を減少する傾向を持つ。
次にこの発明の幾つかの重要な面について述べる。その
1番目は、前に述べた様に、各々のプロペラに対して2
つの閉帰還ループを用いていることであるが、更に、後
側プロペラ9Aに対して、第3の帰還ループ、即ち、ブ
ロック12OA、122.124及び加算器72,13
0を含む位相帰還ループが追加されている。この為、制
御方式は、前側プロペラに対する2つの帰還ループを含
むが、後側プロペラに対しては3つのループを含む。
1番目は、前に述べた様に、各々のプロペラに対して2
つの閉帰還ループを用いていることであるが、更に、後
側プロペラ9Aに対して、第3の帰還ループ、即ち、ブ
ロック12OA、122.124及び加算器72,13
0を含む位相帰還ループが追加されている。この為、制
御方式は、前側プロペラに対する2つの帰還ループを含
むが、後側プロペラに対しては3つのループを含む。
2番目は、同相化の間、速度帰還ループを開かないこと
である。即ち、例えば位相変化の際、位相制御信号YE
2が加算器72に供給されている間、加算器70.72
に供給されるピッチ誤差信号YID、Y2Dも、a−1
定すレタピッチ信号ACTIF、ACT2F゛も、加算
器70.72から切離さない。即ち、速度ループ、ピッ
チループ及び位相ループが閉じたま\でであり、常に動
作している。
である。即ち、例えば位相変化の際、位相制御信号YE
2が加算器72に供給されている間、加算器70.72
に供給されるピッチ誤差信号YID、Y2Dも、a−1
定すレタピッチ信号ACTIF、ACT2F゛も、加算
器70.72から切離さない。即ち、速度ループ、ピッ
チループ及び位相ループが閉じたま\でであり、常に動
作している。
3番目は、位相の調節が、後側プロペラのピッチの変更
によって行なわれることである。発明者のモデル及び試
験によると、後側プロペラ9Aのピッチの変更が前側プ
ロペラ9Fを乱す程度は、前m1プロペラ9Fのピッチ
の変更が後側プロペラ9Aを乱す程度よりもずっと少な
いことが判った。
によって行なわれることである。発明者のモデル及び試
験によると、後側プロペラ9Aのピッチの変更が前側プ
ロペラ9Fを乱す程度は、前m1プロペラ9Fのピッチ
の変更が後側プロペラ9Aを乱す程度よりもずっと少な
いことが判った。
前向きに伝わる乱れが後向きに伝わる乱れよりも小さい
のである。その為、この発明は前側プロペラではなく、
後側プロペラを差動することによって、同相化を達成す
る。
のである。その為、この発明は前側プロペラではなく、
後側プロペラを差動することによって、同相化を達成す
る。
4番目として、タービンの組39.42が流体結合され
ているから、それらの相対的な速度は違う様にすること
が出来る。この為、上に述べた同相化が可能である。
ているから、それらの相対的な速度は違う様にすること
が出来る。この為、上に述べた同相化が可能である。
後で出て来るソフトウェアのコードについて若干の注釈
をつける。コードの行1及び2は、第3図の加算器56
.58の動作に対するものである。
をつける。コードの行1及び2は、第3図の加算器56
.58の動作に対するものである。
行3乃至6は、ブロック62.64によって表わされる
比例/!i2分(p/i)形制御器の数字表示である。
比例/!i2分(p/i)形制御器の数字表示である。
連続的なアナログ制御器では、行3乃至6は第4図に示
す様に記述することが出来る。
す様に記述することが出来る。
p/i形制御器(即ち第3図のブロック62,64)を
「比例形」と呼ぶのは、第4図のブロック170に“a
″項があるからである(このアナログの場合の“a”は
0.00105の値を持つ)。
「比例形」と呼ぶのは、第4図のブロック170に“a
″項があるからである(このアナログの場合の“a”は
0.00105の値を持つ)。
出力(例えばコードの行9に示し、第4図に示すY2D
)は、人力(例えばコードの行4及び6と第4図に示す
U2)に対して比例係数“a″倍に比例している。
)は、人力(例えばコードの行4及び6と第4図に示す
U2)に対して比例係数“a″倍に比例している。
この制御器を「積分形」と呼ぶのは、ブロック176に
b / s項があるからである。こ\で“b”はアナロ
グの場合は、0.003の値を持つ。
b / s項があるからである。こ\で“b”はアナロ
グの場合は、0.003の値を持つ。
1 / sは時間領域の積分を表わす。ブロック170
.176の定数a及びbは計数形(即ちアナログでなく
ディジタル形)の場合、コードの行4及び6に示す数0
.001065及びo、ooo。
.176の定数a及びbは計数形(即ちアナログでなく
ディジタル形)の場合、コードの行4及び6に示す数0
.001065及びo、ooo。
3で表わされる。
第3図のブロック64に対し、行4及び6が、T−0,
01秒のサンプル周期に対し、比肩し得るZ変換制御器 0.000032−’ 0.001065+□ 1−Z□′ のABCD状態変化形式又は差分方程式の形式を表わす
。ブロック170,176の定数a及びbは、 T 1+−]薯 1−一薯「 という式に近似を用いている為に、Z変換の場合の定数
と同じではない。
01秒のサンプル周期に対し、比肩し得るZ変換制御器 0.000032−’ 0.001065+□ 1−Z□′ のABCD状態変化形式又は差分方程式の形式を表わす
。ブロック170,176の定数a及びbは、 T 1+−]薯 1−一薯「 という式に近似を用いている為に、Z変換の場合の定数
と同じではない。
繰返して云うが、“a”及び“b″の値は、アナログ領
域又はディジタル領域のどちらで作業しているかに応じ
て、若干異なる。
域又はディジタル領域のどちらで作業しているかに応じ
て、若干異なる。
行7及び9の項XIIB及びX21Bは、機関の動作点
の関数として計画された基点の値である。
の関数として計画された基点の値である。
行5及び6の048及びG49は、動作点の関数として
計画されたループ利得倍数である。行3及び4で、Xl
及びX2は状態の過去の値であり、Ul及びU2は速度
誤差の過去の値である。行3及び4で、XNEWI及び
XNEW2が、矩形数値積分によって得られる状態の現
在値である。行5の変数X1は状態の現在値であり、行
3の変数XNEWIと同じである。同様に、行6のX2
も行4のXNEW2と同じである。行5及び6のUl及
びU2が、速度誤差の現在値である。記号のこの区別が
、設計に使われる特別のソフトウェアによって行なわれ
る。行3乃至6の方程式が、典型的な差分方程式を表わ
す。
計画されたループ利得倍数である。行3及び4で、Xl
及びX2は状態の過去の値であり、Ul及びU2は速度
誤差の過去の値である。行3及び4で、XNEWI及び
XNEW2が、矩形数値積分によって得られる状態の現
在値である。行5の変数X1は状態の現在値であり、行
3の変数XNEWIと同じである。同様に、行6のX2
も行4のXNEW2と同じである。行5及び6のUl及
びU2が、速度誤差の現在値である。記号のこの区別が
、設計に使われる特別のソフトウェアによって行なわれ
る。行3乃至6の方程式が、典型的な差分方程式を表わ
す。
行11及び12は加算器70.72の動作を表わす。
行13乃至16の機能はこれまで説明しなかった。これ
らの行は「ハツト(feat )関数」と呼ぶことの出
来るものを発生する。ハツト関数の計算結果が、行18
.20.24.26.29及び30の変数GFI及びG
F2である。行13及び14の動作“5IGN”は5I
GN関数を表わす。
らの行は「ハツト(feat )関数」と呼ぶことの出
来るものを発生する。ハツト関数の計算結果が、行18
.20.24.26.29及び30の変数GFI及びG
F2である。行13及び14の動作“5IGN”は5I
GN関数を表わす。
例えば、行13の“5IGN (1,0,YEI)”は
、YEIが正である時に+1の値を持ち、YElが負で
ある時に−1の値を持つ。ハツト関数の作用は、誤差信
号YEI、YE2が小さい時、変数GFI、GF2に一
層大きな値を与え、こうして行29及び30のXMAl
及びXMA2を一層大きくすることである。これは、ト
ルク・モータ・サーボ弁の不感帯を克服するのに役立つ
。発明では、TMSVの不感帯により、実際のピッチ角
度に誤差が生ずることが判った。「ハツト」関数はこの
誤差を小さくする。
、YEIが正である時に+1の値を持ち、YElが負で
ある時に−1の値を持つ。ハツト関数の作用は、誤差信
号YEI、YE2が小さい時、変数GFI、GF2に一
層大きな値を与え、こうして行29及び30のXMAl
及びXMA2を一層大きくすることである。これは、ト
ルク・モータ・サーボ弁の不感帯を克服するのに役立つ
。発明では、TMSVの不感帯により、実際のピッチ角
度に誤差が生ずることが判った。「ハツト」関数はこの
誤差を小さくする。
コードの行29及び、30は、第3図の補償器89.9
2に関係する。GFI及びGF2がハツト関数の倍数で
あり、YEI及びYB2が位置誤差(即ち第2図のピス
トン81.84の位置)であり、Gが単位換算定数であ
る(XMAl及びXMA2の単位はミリアンペアでなけ
ればならないが、YEI及びYB2はそうではない)。
2に関係する。GFI及びGF2がハツト関数の倍数で
あり、YEI及びYB2が位置誤差(即ち第2図のピス
トン81.84の位置)であり、Gが単位換算定数であ
る(XMAl及びXMA2の単位はミリアンペアでなけ
ればならないが、YEI及びYB2はそうではない)。
コードの行32は第3図の加算器130に関係する。行
32乃至37がU6を一45″及び+45°の範囲に制
限する。この制限作用の1つの機能は、全てのプロペラ
羽根を同一のものとして取扱うことである。この為、例
えば位相角PHが44″から46″に増加すると、コー
ドの行31乃至39は、位相角PHを44″から1°に
定め直す効果を持つ。この為、今度は位相が異なる1対
の羽根の間で測定される。この45″の限界は、プロペ
ラあたり8枚の羽根(360/8−45)を想定してい
る。異なる数の羽根を使う場合、勿論、制限範囲は異な
る。
32乃至37がU6を一45″及び+45°の範囲に制
限する。この制限作用の1つの機能は、全てのプロペラ
羽根を同一のものとして取扱うことである。この為、例
えば位相角PHが44″から46″に増加すると、コー
ドの行31乃至39は、位相角PHを44″から1°に
定め直す効果を持つ。この為、今度は位相が異なる1対
の羽根の間で測定される。この45″の限界は、プロペ
ラあたり8枚の羽根(360/8−45)を想定してい
る。異なる数の羽根を使う場合、勿論、制限範囲は異な
る。
行46乃至48は、第3図のブロック64、ブロック1
24で使われる比例/積分形制御器と実質的に同一の比
例/積分形制御器を表わす第2組の差分方程式である。
24で使われる比例/積分形制御器と実質的に同一の比
例/積分形制御器を表わす第2組の差分方程式である。
第4図について前に説明した考えが、行46乃至48に
も適用される。行47は第3図の加算器72に供給され
る信号Y3に関係する。行47のG1は、動作点の関数
として計画されたループ利得倍数である。
も適用される。行47は第3図の加算器72に供給され
る信号Y3に関係する。行47のG1は、動作点の関数
として計画されたループ利得倍数である。
コードの行2が変数“TRIM″を含んでいるが、これ
が第3図の加算器58に供給される。この変数は操縦士
によって制御され、操縦士が2つのプロペラに対して異
なる速度を選択することが出来る様にする。
が第3図の加算器58に供給される。この変数は操縦士
によって制御され、操縦士が2つのプロペラに対して異
なる速度を選択することが出来る様にする。
ソース争コード
I Ul−XN48D−XN4gF2 02(
XN49D+TRIM)−XN49F3 XNIE
ソ1−xl+G48 ” Ul4 XNEW2−X
2+G49 ” U25 Yl−0,00014”
Xl+0.00427” Ul” 048EI
Y2−0.00003 ” X2+0.0010[i5
” 02” G497 YID−Yl + XI
IB 8 CREPLECTS INITIAL C0NDI
TIONS9 Y2D−Y2 + X21B 10 CI?EFI、ECT5 INITIAL C0
NDITIONS11 YHI−YID−ACT
IF+2 YP、2−(Y2D+Y3)−ACT2
F13 Ml−SIGN(1,O,YEl) ”
(1,0−11TI)/ELIM114 M2−8
IGN(1,O,YB2) ” (1,0−HT2)/
ELiM2+5 TI−Ml” YEl+
llT11G T2−M2” Yl:2+1lT2
17 1F(ABS(YEI)、LT、ELIMl
)TIIEN18 CI’1−T11
9 ELSE 20 0PI−1,0 21END IF 2C 231F(ABS(Yl’:2)、1.T、ELIM2
)TIIEN24 Glコ2−T2 25 El、SE 28 0P2−1.0 27 END IF 8G 29 XMAI−G ” YEI ” GPI3
0 XHAI−G ” YE2 ” GF231
11コ(L4.GT、0)TIIEN32
U6−PIAD−pH331F(U6.LT、−22,
5)TII[EN34 U8−UO+45゜ 35 El、Sr: IF(U[i、GT、2
2.5)TIIEN36 0B−U6+45゜ 37 ENDIP 38 ELSE 39 U3−0 40 END IP 41 II? (SP、LT、1)TIIEN4
2 XX3−0 43 El、5E 44 XX3−X3 45 END IP 4[i XNr?W3−XX3+UG ” G1
47 Y3−0.00003 ” X3+0.0
01005 ” U[i” G18C 49R[ETURN 0G 51 CCOMPUTATION ON ACCEP
TED VALLIES5270 RIETUl?N 53 CFINAL COMPUTATiONS548
0 RETURN 55 1END ソース・コード■ 4 XNIEW2−X2+(G49” U2+Y3
)6 Y2−0.0(1003” X2
十〇、0OI(165” (t12 ” G49
+Y3)12 YIE2−Y2O−ACT2F互に
反対向きに回転するタービンによって駆動されるプロペ
ラの組に対する制御装置を説明した。
XN49D+TRIM)−XN49F3 XNIE
ソ1−xl+G48 ” Ul4 XNEW2−X
2+G49 ” U25 Yl−0,00014”
Xl+0.00427” Ul” 048EI
Y2−0.00003 ” X2+0.0010[i5
” 02” G497 YID−Yl + XI
IB 8 CREPLECTS INITIAL C0NDI
TIONS9 Y2D−Y2 + X21B 10 CI?EFI、ECT5 INITIAL C0
NDITIONS11 YHI−YID−ACT
IF+2 YP、2−(Y2D+Y3)−ACT2
F13 Ml−SIGN(1,O,YEl) ”
(1,0−11TI)/ELIM114 M2−8
IGN(1,O,YB2) ” (1,0−HT2)/
ELiM2+5 TI−Ml” YEl+
llT11G T2−M2” Yl:2+1lT2
17 1F(ABS(YEI)、LT、ELIMl
)TIIEN18 CI’1−T11
9 ELSE 20 0PI−1,0 21END IF 2C 231F(ABS(Yl’:2)、1.T、ELIM2
)TIIEN24 Glコ2−T2 25 El、SE 28 0P2−1.0 27 END IF 8G 29 XMAI−G ” YEI ” GPI3
0 XHAI−G ” YE2 ” GF231
11コ(L4.GT、0)TIIEN32
U6−PIAD−pH331F(U6.LT、−22,
5)TII[EN34 U8−UO+45゜ 35 El、Sr: IF(U[i、GT、2
2.5)TIIEN36 0B−U6+45゜ 37 ENDIP 38 ELSE 39 U3−0 40 END IP 41 II? (SP、LT、1)TIIEN4
2 XX3−0 43 El、5E 44 XX3−X3 45 END IP 4[i XNr?W3−XX3+UG ” G1
47 Y3−0.00003 ” X3+0.0
01005 ” U[i” G18C 49R[ETURN 0G 51 CCOMPUTATION ON ACCEP
TED VALLIES5270 RIETUl?N 53 CFINAL COMPUTATiONS548
0 RETURN 55 1END ソース・コード■ 4 XNIEW2−X2+(G49” U2+Y3
)6 Y2−0.0(1003” X2
十〇、0OI(165” (t12 ” G49
+Y3)12 YIE2−Y2O−ACT2F互に
反対向きに回転するタービンによって駆動されるプロペ
ラの組に対する制御装置を説明した。
この制御装置は各々のプロペラに対し、速度制御ループ
とピッチ制御ループの2つのループを持っている。更に
、一方のプロペラに対し、制御装置は第3のループとし
て、位相制御ループを持っている。全てのループは常に
閉じていることが好ましく、位相制御ループは後側プロ
ペラのピッチ(従って速度)を調節することによって動
作することが好ましい。
とピッチ制御ループの2つのループを持っている。更に
、一方のプロペラに対し、制御装置は第3のループとし
て、位相制御ループを持っている。全てのループは常に
閉じていることが好ましく、位相制御ループは後側プロ
ペラのピッチ(従って速度)を調節することによって動
作することが好ましい。
これまでの説明では、加算器56.58によって速度誤
差信号Ul、U2を発生する場合を説明した。しかし、
これらの誤差信号は推力誤差信号と略同様であることを
指摘しておきたい。プロペラの推力はプロペラ速度の関
数である。従って、速度センサ50A、50Fの代りに
、推力センサを用い、線60の信号を速度要求信号では
なく、推力要求信号として取扱うことが出来る。推力の
測定は、従来公知の数多くの方法によって行なうことが
出来る。例えば、推力は、第1図の互に反対向きに回転
するタービン羽根の組39.42の前後の全圧力降下(
即ち、圧力比)の関数である。
差信号Ul、U2を発生する場合を説明した。しかし、
これらの誤差信号は推力誤差信号と略同様であることを
指摘しておきたい。プロペラの推力はプロペラ速度の関
数である。従って、速度センサ50A、50Fの代りに
、推力センサを用い、線60の信号を速度要求信号では
なく、推力要求信号として取扱うことが出来る。推力の
測定は、従来公知の数多くの方法によって行なうことが
出来る。例えば、推力は、第1図の互に反対向きに回転
するタービン羽根の組39.42の前後の全圧力降下(
即ち、圧力比)の関数である。
更に、プロペラ9A、9Fを支持する軸又は円筒に固定
した歪み計によって推力をハ1定することが出来る。軸
の伸びは推力の目安である。更に、推力は間接的に導き
出すことが出来る。互いに反対向きに回転する羽根の組
9A、9Fを実入又はある倍率で組立て、荷重セル内で
運転することが出来る。種々のプロペラ速度及び羽根の
ピッチ状態を含む種々の動作状態に対する推力を計画表
に記録する。その後、実際の飛行中、プロペラ速度及び
羽根のピッチの様な状態を測定し、それに基づいて計画
表から推力を導き出す。従って、速度ループ130,1
34は推力ループとみなすことが出来、この時推力が線
60で要求されるパラメータであると共に、閉ループを
構成するのはこのパラメータに対してである。
した歪み計によって推力をハ1定することが出来る。軸
の伸びは推力の目安である。更に、推力は間接的に導き
出すことが出来る。互いに反対向きに回転する羽根の組
9A、9Fを実入又はある倍率で組立て、荷重セル内で
運転することが出来る。種々のプロペラ速度及び羽根の
ピッチ状態を含む種々の動作状態に対する推力を計画表
に記録する。その後、実際の飛行中、プロペラ速度及び
羽根のピッチの様な状態を測定し、それに基づいて計画
表から推力を導き出す。従って、速度ループ130,1
34は推力ループとみなすことが出来、この時推力が線
60で要求されるパラメータであると共に、閉ループを
構成するのはこのパラメータに対してである。
第2の実施例は、第3図のディジタル制御器64が同相
化制御器124と同様であることに基づいている。この
類似は、(ディジタル制御器64に対する)ソース・コ
ードの行4及び6の形と(同相化制御器124に対する
)行46.44とを比較してみれば、それらの形が類似
していることによって示されている。この類似を認識す
れば、第5図に示す様に、同相化制御器124を除くこ
とが出来る。第5図の構成を実施する時は、行4゜6及
び12をソース・コードHの対応する行に置き換えると
共に、行41乃至48を包括的に除く。
化制御器124と同様であることに基づいている。この
類似は、(ディジタル制御器64に対する)ソース・コ
ードの行4及び6の形と(同相化制御器124に対する
)行46.44とを比較してみれば、それらの形が類似
していることによって示されている。この類似を認識す
れば、第5図に示す様に、同相化制御器124を除くこ
とが出来る。第5図の構成を実施する時は、行4゜6及
び12をソース・コードHの対応する行に置き換えると
共に、行41乃至48を包括的に除く。
第5図でこの様な取替えを行なった場合の1例が第6A
図乃至第6D図の順序によって示されている。第6A図
は、第4図と同様な線図であるが、第3図の信号Y3を
表わす入力200が付は加えられている。Y3は同相化
制御器124の出力である。第6B図は、第6A図のブ
ロック202゜204を含む閉ループを簡1iにした「
遅れ」、即ち第6B図のブロック206に変換すること
によって得られる。第6C図は、第6B図で稲妻形記号
210で示す様に、第6B図の線208を切離すことに
よって得られる。こうして第6C図が第6B図になるが
、開放人力212及び開放ループ214を持つ。第6D
図では、第6C図のブロック216がブロック218及
び220に分割されており、 s/(s+a)が(s+a)/Sの反転という意味で、
ブロック218が反転している。
図乃至第6D図の順序によって示されている。第6A図
は、第4図と同様な線図であるが、第3図の信号Y3を
表わす入力200が付は加えられている。Y3は同相化
制御器124の出力である。第6B図は、第6A図のブ
ロック202゜204を含む閉ループを簡1iにした「
遅れ」、即ち第6B図のブロック206に変換すること
によって得られる。第6C図は、第6B図で稲妻形記号
210で示す様に、第6B図の線208を切離すことに
よって得られる。こうして第6C図が第6B図になるが
、開放人力212及び開放ループ214を持つ。第6D
図では、第6C図のブロック216がブロック218及
び220に分割されており、 s/(s+a)が(s+a)/Sの反転という意味で、
ブロック218が反転している。
第6D図のブロック220の関数f(s)i;t、第3
図の同相化制御器124の一部分を表わす。
図の同相化制御器124の一部分を表わす。
矢印222で示す様に、ブロック220を(s+a)/
sの形にし、ブロック218及び220内の項が同一で
あれば、ブロック218がブロック220を相殺する。
sの形にし、ブロック218及び220内の項が同一で
あれば、ブロック218がブロック220を相殺する。
この相殺は非常に重要な結果を持つ。即ち、ブロック2
18.220に存在する積分器がなくなるのである。ど
んな制御装置でも、積分器の設計は注意深くなければな
らないので、これは重要なことである。積分器は常に「
動作」しており、常にその入力を積分し、この為常に出
力を発生する(勿論積分器の時定数に較べて長い時間の
間、入力がゼロである場合は別である)。
18.220に存在する積分器がなくなるのである。ど
んな制御装置でも、積分器の設計は注意深くなければな
らないので、これは重要なことである。積分器は常に「
動作」しており、常にその入力を積分し、この為常に出
力を発生する(勿論積分器の時定数に較べて長い時間の
間、入力がゼロである場合は別である)。
ソース・コードを、ソース・コード■で修正した時、第
5図に示す考えが実現される。各々のプロペラに対して
1回の積分だけが行なわれる。即ち、ソース・コードの
行3乃至9である。更に、初めに説明したソース・コー
ドの場合でも、同相化制御器124及びディジタル制御
器64の時定数は同じである。即ち、行6及び47の係
数0゜00003及び0.001065が同じである。
5図に示す考えが実現される。各々のプロペラに対して
1回の積分だけが行なわれる。即ち、ソース・コードの
行3乃至9である。更に、初めに説明したソース・コー
ドの場合でも、同相化制御器124及びディジタル制御
器64の時定数は同じである。即ち、行6及び47の係
数0゜00003及び0.001065が同じである。
この為、第3図のブロック124を省略し、第3図の破
線250で示す様に、適正な利得計画G1を用いて、ブ
ロック64に直接的にU6を導入することが出来る。従
って、第4A図の部品によって第4図でY2Dを処理す
ることが、第5A図の部品によって、第5図でY2Dを
処理することに変更される。
線250で示す様に、適正な利得計画G1を用いて、ブ
ロック64に直接的にU6を導入することが出来る。従
って、第4A図の部品によって第4図でY2Dを処理す
ることが、第5A図の部品によって、第5図でY2Dを
処理することに変更される。
特許請求の範囲によって定められたこの発明の範囲内で
、この発明に種々の変更を加えることが出来ることを承
知されたい。
、この発明に種々の変更を加えることが出来ることを承
知されたい。
第1図は二重反転形プロペラを持つ航空機の略図、第2
図は第1図の二重反転形プロペラを詳しく示す図、第3
図はこの発明の1形式のブロック図、第4図はこの発明
で用いる計算機プログラムの一部分の作用を示すブロッ
ク図、第5図はこの発明の第2の形式のブロック図、第
4A図及び第5A図は第4図及び第5図の信号Y2Dを
処理するブロック図、第6A図乃至第6D図は第4図を
簡単にして第5図の構成にする様子を説明する為の一連
の工程を示すブロック図である。 (主な符号の説明) 15ニガスタ一ビン機関 9F、9/’;プロペラ 39.42:タービン羽根の組 52:ピッチ変更機構 81.84:ピストン j5 2D j5A 6A 画聞
図は第1図の二重反転形プロペラを詳しく示す図、第3
図はこの発明の1形式のブロック図、第4図はこの発明
で用いる計算機プログラムの一部分の作用を示すブロッ
ク図、第5図はこの発明の第2の形式のブロック図、第
4A図及び第5A図は第4図及び第5図の信号Y2Dを
処理するブロック図、第6A図乃至第6D図は第4図を
簡単にして第5図の構成にする様子を説明する為の一連
の工程を示すブロック図である。 (主な符号の説明) 15ニガスタ一ビン機関 9F、9/’;プロペラ 39.42:タービン羽根の組 52:ピッチ変更機構 81.84:ピストン j5 2D j5A 6A 画聞
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)共通の軸線の周りに回転する航空機の前側及び後側
プロペラの制御装置に於て、前側プロペラの速度を制御
する手段と、後側プロペラの速度を制御する手段と、2
つのプロペラの間の位相角を制御する手段とを有する制
御装置。 2)共通の軸線の周りに回転する航空機の前側及び後側
プロペラの制御装置に於て、前側プロペラの速度に応答
して前側プロペラのピッチを変更する手段と、後側プロ
ペラの速度及びこれら2つのプロペラの間の位相角の両
方に応答して後側プロペラのピッチを変更する手段とを
有する制御装置。 3)共通の軸線の周りに回転する航空機の前側及び後側
プロペラの制御装置に於て、前側プロペラの推力に応答
して前側プロペラのピッチを変更する手段と、後側プロ
ペラの推力及びこれら2つのプロペラの間の位相角の両
方に応答して、後側プロペラのピッチを変更する手段と
を有する制御装置。 4)共通の軸線の周りに回転する航空機の前側及び後側
プロペラの制御装置に於て、前側プロペラの速度及び前
側プロペラのピッチに応答して前側プロペラのピッチを
変更する手段と、後側プロペラの速度、後側プロペラの
ピッチ及びこれら2つのプロペラの間の位相角に応答し
て、後側プロペラのピッチを変更する手段とを有する制
御装置。 5)航空機の同軸の互に反対向きに回転する1対のプロ
ペラの制御装置に於て、第1のプロペラのピッチを調節
することにより、第1のプロペラの速度を制御する手段
と、第2のプロペラのピッチを調節することにより、第
2のプロペラの速度を制御する手段と、第1及び第2の
プロペラの間の相対的な位相角を設定する手段と、一方
のプロペラのピッチを調節して、該プロペラの速度を変
えることにより、位相角を調節する手段とを有する制御
装置。 6)共通の軸線の周りに互に反対向きに回転する航空機
の前側及び後側プロペラの制御装置に於て、前側プロペ
ラの速度を表わす前側速度信号を発生する前側速度セン
サと、後側プロペラの速度を表わす後側速度信号を発生
する後側速度センサと、前側プロペラのピッチを表わす
前側ピッチ信号を発生する前側ピッチ・センサと、後側
プロペラのピッチを表わす後側ピッチ信号を発生する後
側ピッチ・センサと、前記2つのプロペラの間の位相角
を表わす位相信号を発生する位相センサと、前側プロペ
ラのピッチを変更する前側ピッチ・アクチュエータと、
後側プロペラのピッチを変更する後側ピッチ・アクチュ
エータと、前側及び後側速度信号を要求速度信号と比較
して、それに応答して前側及び後側速度誤差信号を発生
する手段と、前側及び後側速度誤差信号を処理して、そ
れに応答して処理済み前側及び後側速度誤差信号を発生
する手段と、処理済み前側及び後側速度信号を夫々の前
側及び後側ピッチ信号と比較して、それに応答して前側
及び後側ピッチ誤差信号を発生する手段と、該手段から
の夫々のピッチ誤差信号に応答して、前側及び後側プロ
ペラの夫々のピッチを変更する手段と、前記処理済み後
側速度誤差信号を変更する手段と、位相信号を要求位相
信号と比較し、それに応答して位相誤差信号を発生する
手段と、該位相誤差信号に応答して、前記処理済み後側
速度誤差信号を変更する手段とを有する制御装置。
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