| 【発明の名称】 |
多重系サーボアクチュエータ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】矢野 歩
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| 【要約】 |
【課題】系統間の拮抗に起因した電力浪費を防止でき、応答性の向上が図られる多重系サーボアクチュエータ制御装置を提供する。
【解決手段】多重系サーボアクチュエータ制御装置は、電動サーボアクチュエータ１の第１系統を制御する制御回路２０と、電動サーボアクチュエータ１の第２系統を制御する制御回路３０と、制御回路２０，３０との間でデータ通信を行うためのシリアルバス４０等で構成され、制御回路２０，３０は、ＣＰＵ２１，３１と、メモリ２３，３３と、入出力回路２４，３４と、モータ１０のモータコイル９ａ，９ｂにモータ駆動電流を出力するドライバ回路２５，３５と、上位制御装置４１とのデータ通信を行う通信Ｉ／Ｆ回路２６，３６と、他系統とのデータ通信を行う系統間通信Ｉ／Ｆ回路２７，３７などで構成され、操作出力信号の変化が小さい場合は両者の平均値を用い、操作出力信号の変化が大きい場合は自系統だけでサーボ制御演算を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 アクチュエータを独立に駆動する第１駆動部および第２駆動部と、該アクチュエータの出力変位を独立に検出し、第１検出信号および第２検出信号をそれぞれ出力する第１位置センサおよび第２位置センサと、外部指令信号と第１検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第１操作信号を生成する第１操作信号生成部と、外部指令信号と第２検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第２操作信号を生成する第２操作信号生成部と、第１操作信号生成部と第２操作信号生成部との間でデータ通信を行うデータ通信部と、第１操作信号およびデータ通信を経由した第２操作信号に基づいて第３操作信号を生成する第３操作信号生成部と、第２操作信号およびデータ通信を経由した第１操作信号に基づいて第４操作信号を生成する第４操作信号生成部と、第１操作信号および第３操作信号の一方を選択して、第１駆動部へ出力する第１信号選択部と、第２操作信号および第４操作信号の一方を選択して、第２駆動部へ出力する第２信号選択部とを備えることを特徴とする多重系サーボアクチュエータ制御装置。
【請求項２】 第１信号選択部および第２信号選択部は、外部指令信号の変化率に応じて操作信号をそれぞれ選択することを特徴とする請求項１記載の多重系サーボアクチュエータ制御装置。
【請求項３】 第１信号選択部は第１操作信号の変化率に応じて操作信号を選択し、第２信号選択部は第２操作信号の変化率に応じて操作信号を選択することを特徴とする請求項１記載の多重系サーボアクチュエータ制御装置。
【請求項４】 アクチュエータを独立に駆動する第１駆動部および第２駆動部と、該アクチュエータの出力変位を独立に検出し、第１検出信号および第２検出信号をそれぞれ出力する第１位置センサおよび第２位置センサと、外部指令信号と第１検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第１操作信号を生成する第１操作信号生成部と、外部指令信号と第２検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第２操作信号を生成する第２操作信号生成部と、第１操作信号生成部と第２操作信号生成部との間で所定通信周期でデータ通信を行うデータ通信部と、所定通信周期毎に第１操作信号とデータ通信を経由した第２操作信号との第１平均値を演算し、第１平均値と第１操作信号との第１差分値を演算して記憶する第１差分演算部と、第１操作信号と第１差分値との第１加算値を演算し、第１駆動部へ出力する第１加算演算部と、所定通信周期毎に第２操作信号とデータ通信を経由した第１操作信号との第２平均値を演算し、第２平均値と第２操作信号との第２差分値を演算して記憶する第２差分演算部と、第２操作信号と第２差分値との第２加算値を演算し、第２駆動部へ出力する第２加算演算部とを備えることを特徴とする多重系サーボアクチュエータ制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路系を併設して多重系を構成したサーボアクチュエータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえばＦＢＷ（フライバイワイヤ）ヘリコプタや航空機、宇宙飛行機等において、同一の制御対象を制御するための駆動系を複数併設して、いくつかの駆動系が故障しても残りの駆動系だけで正常動作を継続できるように多重系で構成することによって、安全性や信頼性の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多重系サーボアクチュエータは高い信頼性を有するが、制御回路やセンサ、駆動回路等の系統間のばらつきに起因して、アクチュエータ駆動力が系統間で微妙に相違してしまうため、応答性の劣化や系統同士の拮抗による電力浪費を引き起こす。特に、出力に寄与しない電力浪費は、系統間に極性の異なる出力が発生した場合に顕著になる。系統間に同じ極性で異なる大きさの出力が発生した場合は、トルクや力が加算的に作用するため、電力は有効に利用される。しかし、系統間に極性の異なる出力が発生すると、トルクや力が互いに打ち消し合い、電力浪費となる。
【０００４】こうした対策として、たとえば各系統の操作出力信号値を互いに通信して、操作信号値の平均値やメジアン値を算出し、これを各系統で共通の操作出力信号値として使用する手法が考えられている。
【０００５】一般に、各系統の制御回路は高速処理が可能なＣＰＵおよびパラレルバス等で構成されるのに対して、系統間の通信（ＣＣＤＬ(Cross Channel Data Link)）は、回線数を減らして簡素化をはかる等でシリアルバス通信で接続している。そのため系統間のデータ伝送周期は、各系統の制御回路のサーボ制御周期に比べ長くなりがちとなり、各系統で共通の操作出力信号を使用する場合には、応答性が劣化する。
【０００６】本発明の目的は、系統間の拮抗に起因した電力浪費を防止でき、応答性の向上が図られる多重系サーボアクチュエータ制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、アクチュエータを独立に駆動する第１駆動部および第２駆動部と、該アクチュエータの出力変位を独立に検出し、第１検出信号および第２検出信号をそれぞれ出力する第１位置センサおよび第２位置センサと、外部指令信号と第１検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第１操作信号を生成する第１操作信号生成部と、外部指令信号と第２検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第２操作信号を生成する第２操作信号生成部と、第１操作信号生成部と第２操作信号生成部との間でデータ通信を行うデータ通信部と、第１操作信号およびデータ通信を経由した第２操作信号に基づいて第３操作信号を生成する第３操作信号生成部と、第２操作信号およびデータ通信を経由した第１操作信号に基づいて第４操作信号を生成する第４操作信号生成部と、第１操作信号および第３操作信号の一方を選択して、第１駆動部へ出力する第１信号選択部と、第２操作信号および第４操作信号の一方を選択して、第２駆動部へ出力する第２信号選択部とを備えることを特徴とする多重系サーボアクチュエータ制御装置である。
【０００８】本発明に従えば、第１駆動部および第２駆動部が共通のアクチュエータを独立に駆動する多重系サーボアクチュエータにおいて、第１駆動部を制御する第１制御系統は第１位置センサからの第１検出信号を用いて自系統の第１操作信号を生成するとともに、他系統の第２操作信号をデータ通信で取り込んで、新たに第３操作信号を生成し、第１操作信号または第３操作信号を選択して第１駆動部へ出力している。
【０００９】第１操作信号を選択した場合は、自系統単独でサーボ制御が可能になるため、動作の高速化が図られ、応答性を優先したサーボ制御を実施できる。一方、第３操作信号を選択した場合は、自系統および他系統の両方の制御状態を考慮できるため、系統間ばらつきを解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。
【００１０】同様に、第２駆動部を制御する第２制御系統は第２位置センサからの第２検出信号を用いて自系統の第２操作信号を生成するとともに、他系統の第１操作信号をデータ通信で取り込んで、新たに第４操作信号を生成し、第２操作信号または第４操作信号を選択して第２駆動部へ出力している。
【００１１】第２操作信号を選択した場合は、自系統単独でサーボ制御が可能になるため、動作の高速化が図られ、応答性を優先したサーボ制御を実施できる。一方、第４操作信号を選択した場合は、自系統および他系統の両方の制御状態を考慮できるため、系統間ばらつきを解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。
【００１２】系統同士の拮抗状況が発生するのは、サーボコマンドに対する実応答の差であるサーボ偏差が系統間のフィードバックセンサ信号値のずれ量の程度に比べて小さい場合であり、低負荷での静止状態や動きの緩やかな状態において顕著になる。一方、サーボ偏差が系統間のフィードバックセンサ信号値のずれ量の程度に比べて大きい場合は、高加速度追従状態などであり、これは入力コマンド信号の変化率や操作出力コマンドの変化率が大きい場合に発生しやすい。
【００１３】また本発明は、第１信号選択部および第２信号選択部は、外部指令信号の変化率に応じて操作信号をそれぞれ選択することを特徴とする。
【００１４】本発明に従えば、第１信号選択部は外部指令信号の変化率に応じて第１操作信号または第３操作信号を選択することによって、サーボ制御の応答性または系統同士の拮抗防止のいずれを優先させるかをそれぞれの機能が有効に作用するよう、状況に応じて自動的に切替えることができる。たとえば、外部指令信号の変化率が大きい場合は、自系統の第１操作信号を選択することで、系統間の拮抗なくサーボ制御の応答性を保つことができる。一方、外部指令信号の変化率が小さい場合は、自系統のおよび他系統の両方を考慮した第３操作信号を選択することで、応答性に影響なく系統同士の拮抗を防止できる。
【００１５】同様に、第２信号選択部は外部指令信号の変化率に応じて第２操作信号または第４操作信号を選択することによって、サーボ制御の応答性または系統同士の拮抗防止のいずれを優先させるかをそれぞれの機能が有効に作用するよう、状況に応じて自動的に切替えることができる。たとえば、外部指令信号の変化率が大きい場合は、自系統の第２操作信号を選択することで、系統間の拮抗なくサーボ制御の応答性を保つことができる。一方、外部指令信号の変化率が小さい場合は、自系統のおよび他系統の両方を考慮した第４操作信号を選択することで、応答性に影響なく系統同士の拮抗を防止できる。
【００１６】また本発明は、第１信号選択部は第１操作信号の変化率に応じて操作信号を選択し、第２信号選択部は第２操作信号の変化率に応じて操作信号を選択することを特徴とする。
【００１７】本発明に従えば、第１信号選択部は自系統の第１操作信号の変化率に応じて第１操作信号または第３操作信号を選択することによって、サーボ制御の応答性または系統同士の拮抗防止のいずれを優先させるかをそれぞれの機能が有効に作用するよう、状況に応じて切替えることができる。たとえば、第１操作信号の変化率が大きい場合は、自系統の第１操作信号を選択することで、系統間の拮抗なくサーボ制御の応答性を保つことができる。一方、第１操作信号の変化率が小さい場合は、自系統のおよび他系統の両方を考慮した第３操作信号を選択することで、応答性に影響なく系統同士の拮抗を防止できる。
【００１８】同様に、第２信号選択部は自系統の第２操作信号の変化率に応じて第２操作信号または第４操作信号を選択することによって、サーボ制御の応答性または系統同士の拮抗防止のいずれを優先させるかをそれぞれの機能が有効に作用するよう、状況に応じて自動的に切替えることができる。たとえば、第２操作信号の変化率が大きい場合は、自系統の第２操作信号を選択することで、系統間の拮抗なくサーボ制御の応答性を保つことができる。一方、第２操作信号の変化率が小さい場合は、自系統のおよび他系統の両方を考慮した第４操作信号を選択することで、応答性に影響なく系統同士の拮抗を防止できる。
【００１９】また本発明は、アクチュエータを独立に駆動する第１駆動部および第２駆動部と、該アクチュエータの出力変位を独立に検出し、第１検出信号および第２検出信号をそれぞれ出力する第１位置センサおよび第２位置センサと、外部指令信号と第１検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第１操作信号を生成する第１操作信号生成部と、外部指令信号と第２検出信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行なって、第２操作信号を生成する第２操作信号生成部と、第１操作信号生成部と第２操作信号生成部との間で所定通信周期でデータ通信を行うデータ通信部と、所定通信周期毎に第１操作信号とデータ通信を経由した第２操作信号との第１平均値を演算し、第１平均値と第１操作信号との第１差分値を演算して記憶する第１差分演算部と、第１操作信号と第１差分値との第１加算値を演算し、第１駆動部へ出力する第１加算演算部と、所定通信周期毎に第２操作信号とデータ通信を経由した第１操作信号との第２平均値を演算し、第２平均値と第２操作信号との第２差分値を演算して記憶する第２差分演算部と、第２操作信号と第２差分値との第２加算値を演算し、第２駆動部へ出力する第２加算演算部とを備えることを特徴とする多重系サーボアクチュエータ制御装置である。
【００２０】本発明に従えば、第１駆動部および第２駆動部が共通のアクチュエータを独立に駆動する多重系サーボアクチュエータにおいて、第１駆動部を制御する第１制御系統は第１位置センサからの第１検出信号を用いて自系統の第１操作信号を生成するとともに、他系統の第２操作信号をデータ通信で取り込んで、第１平均値を演算し、この第１平均値と第１操作信号との第１差分値を演算し記憶しておいて、さらに次の通信タイミングが到来するまでの期間は第１操作信号と第１差分値との第１加算値を演算し、第１駆動部へ出力している。
【００２１】同様に、第２駆動部を制御する第２制御系統は第２位置センサからの第２検出信号を用いて自系統の第２操作信号を生成するとともに、他系統の第１操作信号をデータ通信で取り込んで、第２平均値を演算し、この第２平均値と第２操作信号との第２差分値を演算し記憶しておいて、さらに次の通信タイミングが到来するまでの期間は第２操作信号と第２差分値との第２加算値を演算し、第１駆動部へ出力している。
【００２２】したがって、自系統はデータ通信の通信周期毎の他系統の制御状態を考慮して、次の通信タイミングまでの制御を実施できるため、系統間のばらつきを極力解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。通信タイミングと次の通信タイミングの間は、自系統単独でセンサ出力の変化に応じた操作信号の変化を、加味できるため、系統同士の拮抗を抑制しながらも、応答性に優れたサーボ制御を実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用できる多重系サーボアクチュエータの一例を示す断面構成図である。電動サーボアクチュエータ１は、１本のボールネジ６を二重回路系のモータ１０で回転駆動して、ナット５を直線移動させて出力軸４の位置を制御している。
【００２４】ボールネジ６は、ハウジング２および固定部３に対して軸受け７で回転支持される。ボールネジ６の基部にはモータ１０のロータとなる磁石８ａ，８ｂが取り付けられ、ハウジング２の内側には磁石８ａ，８ｂを取り巻くようにモータコイル９ａ，９ｂが取り付けられる。
【００２５】ボールネジ６には出力軸４に固定されたナット５が螺合している。出力軸４はハウジング２に対して摺動自在に支持され、回転止め１５によって回転運動が規制される。２本のセンシング部材１２ａ，１２ｂが出力軸４と平行に一体的に取り付けられる。ハウジング２の内側には各センシング部材１２ａ，１２ｂの変位を独立に検出する２つの変位センサ１１ａ，１１ｂが取り付けられる。
【００２６】こうしてモータ１０および変位センサ１１ａ，１１ｂは二重回路系を構成しており、もし第１系統の回路が故障した場合、故障を検出して、電源を断つなどの処置を講じることにより、第２系統の回路だけでサーボ動作を続行できるため、全体の信頼性を向上できる。
【００２７】図２は、本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。サーボアクチュエータ制御装置は、電動サーボアクチュエータ１の第１系統を制御する制御回路２０と、電動サーボアクチュエータ１の第２系統を制御する制御回路３０と、制御回路２０，３０との間でデータ通信を行うためのシリアルバス４０等で構成される。上位制御装置４１は、別のシリアルバス３８，３９を介して制御回路２０，３０との間でデータ通信を行ない、たとえば同一の外部コマンド信号を制御回路２０，３０へ送出する。
【００２８】制御回路２０は、所定のプログラムに従って全体の動作を制御するＣＰＵ（中央処理装置）２１と、プログラムやデータを記憶するメモリ２３と、データの入出力を行う入出力回路(Programmable Input and Output) ２４と、モータ１０のモータコイル９ａにモータ駆動電流を出力するドライバ回路２５と、上位制御装置４１とのデータ通信を行う通信Ｉ／Ｆ（インタフェイス）回路２６と、制御回路３０とのデータ通信を行う系統間通信Ｉ／Ｆ回路２７などで構成される。ＣＰＵ２１は、演算処理のワークメモリであるレジスタ２２を有する。また、変位センサ１１ａからのセンサ信号は入出力回路２４に取り込まれる。
【００２９】制御回路３０は、制御回路２０と同様に、所定のプログラムに従って全体の動作を制御するＣＰＵ３１と、プログラムやデータを記憶するメモリ３３と、データの入出力を行う入出力回路３４と、モータ１０のモータコイル９ｂにモータ駆動電流を出力するドライバ回路３５と、上位制御装置４１とのデータ通信を行う通信Ｉ／Ｆ回路３６と、制御回路２０とのデータ通信を行う系統間通信Ｉ／Ｆ回路３７などで構成される。ＣＰＵ３１は、演算処理のワークメモリであるレジスタ３２を有する。また、変位センサ１１ｂからのセンサ信号は入出力回路３４に取り込まれる。
【００３０】図３は、制御回路２０，３０の動作を示す制御ブロック図である。制御回路２０は、外部コマンド信号Ｃから変位センサ１１ａからのセンサ信号を引算する引算器６０と、引算器６０の出力を増幅する増幅器６１と、増幅器６１の出力および制御回路３０の増幅器７１のデータ通信を経由した出力を取り込んで演算を行う演算器６２と、演算器６２が出力する電流コマンド信号からドライバ回路２５の電流フィードバック信号を引算する引算器６３と、引算器６３の出力電圧を増幅してモータに加える増幅器６４などで構成される。
【００３１】制御回路３０は、制御回路２０と同様に、外部コマンド信号Ｃから変位センサ１１ｂからのセンサ信号を引算する引算器７０と、引算器７０の出力を増幅する増幅器７１と、増幅器７１の出力および制御回路２０の増幅器６１のデータ通信を経由した出力を取り込んで演算を行う演算器７２と、演算器７２が出力する電流コマンド信号からドライバ回路２５の電流フィードバック信号を引算する引算器７３と、引算器７３の出力電圧を増幅してモータに加える増幅器７４などで構成される。
【００３２】変換器６６からのトルクおよび変換器７６からのトルクは、加算され、これが積分されてモータ速度に変換され、モータ速度は積分されて出力軸４の位置となる。なお、変換器６７，７７はモータ速度が係数ＫＥで逆起電圧に変換される作用を表す。また、積分器５２，５３においてｓはラプラス演算子、ａ，ｂは定数である。
【００３３】図４は、制御回路２０，３０の動作の一例を示すフローチャートである。以下、制御回路２０を含む第１系統を自系統とし、制御回路３０を含む第２系統を他系統として説明する。
【００３４】まずステップａ１において制御回路２０は上位制御装置４１からの外部コマンド信号および変位センサ１１ａからのセンサ信号を取り込んで、次にステップａ２において外部コマンド信号とセンサ信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行ない、次にステップａ３において自系統の操作出力信号（電流コマンド信号）Ｓ10-1を算出してメモリ３３やレジスタ２２等に記憶する。このとき制御回路３０においても同様な動作を実行している。
【００３５】次にステップａ４において、他系統の操作出力信号（電流コマンド信号）Ｓ1-2 がＣＣＤＬシリアルバス４０を経由して入力された場合、ステップａ５へ移行して自系統の操作出力信号Ｓ10-1および他系統の操作出力信号Ｓ1-2 の平均値（＝(Ｓ10-1 + Ｓ1-2)/2） を算出して、新たな操作出力信号Ｓ3 とする。一方、ステップａ４において他系統の操作出力信号Ｓ1-2 が入力されない場合、ステップａ６へ移行して前回のＣＰＵ演算サイクルでの操作出力信号Ｓ3 を変化させずにそのまま保持する。
【００３６】次にステップａ７において、現在のＣＰＵ演算サイクルからｎ回サイクル前までの操作出力信号Ｓ10-1,Ｓ11-1,…,Ｓ1n-1の各数値における最大値MAX と最小値MINとの差分を算出して操作出力信号の時間変化率を評価し、この差分が所定値ｍより大きいか小さいかを判定する。差分が所定値ｍより小さい場合、ステップａ８へ移行してステップａ４で設定した操作出力信号Ｓ3 をドライバ回路２５へ出力する。一方、差分が所定値ｍ以上である場合、ステップａ９へ移行して現サイクルの操作出力信号Ｓ10-1をドライバ回路２５へ出力する。
【００３７】以下、制御回路２０はサーボ制御ループのＣＰＵ演算サイクル毎にステップａ１〜ａ９までのルーチンを繰り返す。制御回路３０も同様に、制御回路２０と独立してサーボ制御ループのＣＰＵ演算サイクル毎にステップａ１〜ａ９までのルーチンを繰り返す。
【００３８】図５は、ドライバ回路２５，３５への操作出力信号の時間変化を示すグラフである。時刻t1〜t4の時間間隔がＣＣＤＬシリアルバス４０の通信サイクルに対応し、その間に短い周期のＣＰＵ演算サイクルが到来する。
【００３９】まず時刻t1でＣＣＤＬシリアルバス４０を介して他系統の操作出力信号が取り込まれると、ステップａ５において自系統および他系統の操作出力信号の平均値を算出する。時刻t1の前後において第１系統および第２系統の操作出力信号が緩やかに変化しているため、ステップａ８に移行して両者の平均値を電流コマンドとしてドライバ回路２５，３５へそれぞれ出力する（Ａ点に相当）。こうして操作出力信号の変化が小さい場合は、両者の平均値を系統同士で共通に用いることによって統間の拮抗に起因した電力浪費を防止できる。
【００４０】時刻t1から時刻t2まで期間は、他系統の操作出力信号が取り込まれないため、ステップａ６において操作出力信号Ｓ3 は変化しない。この期間中、自系統の操作出力信号の変化が所定値ｍより小さい場合は操作出力信号Ｓ3 を出力する。自系統の操作出力信号の変化が所定値ｍ以上である場合はステップａ９に移行して現サイクルの操作出力信号Ｓ10-1をドライバ回路へ出力する。
【００４１】次の時刻t2において、他系統の操作出力信号が新たに取り込まれると、再び同様な演算を行う。このとき自系統の操作出力信号の変化が所定値ｍ以上となると、サーボ制御動作の応答性を高めるため、両者の平均値は無視して、自系統だけでサーボ制御演算を行なって操作出力信号Ｓ11-1をドライバ回路へ出力する（Ｃ１点、Ｃ２点に相当）。時刻t3においても操作出力信号の変化が大きいため、自系統だけでサーボ制御演算を行なって操作出力信号Ｓ11-1をドライバ回路へ出力する（Ｄ１点、Ｄ２点に相当）。
【００４２】次の時刻t4において、自系統の操作出力信号の変化が小さくなったため、再び両者の平均値を電流コマンドとしてドライバ回路２５，３５へそれぞれ出力する（Ｅ点に相当）。
【００４３】このように操作出力信号の変化が小さい場合は、両者の平均値を系統同士で共通に用いることによって系統間の拮抗に起因した電力浪費を防止できる。また、操作出力信号の変化が大きい場合は、自系統だけでサーボ制御演算を行うことによってサーボ制御動作の応答性を高めることができる。
【００４４】なお、電流コマンドの急激な切換により、ドライバ出力が急激に変化して応答性に影響を及ぼす場合には、対策として、ＣＰＵ２１，３１でスムージング処理を施すことが好ましい。
【００４５】図６は、制御回路２０，３０の動作の他の例を示すフローチャートである。以下、制御回路２０を含む第１系統を自系統とし、制御回路３０を含む第２系統を他系統として説明する。
【００４６】まずステップｂ１において制御回路２０は上位制御装置４１からの外部コマンド信号および変位センサ１１ａからのセンサ信号を取り込んで、次にステップｂ２において外部コマンド信号とセンサ信号との差が小さくなるようにサーボ制御演算を行ない、さらに自系統の操作出力信号（電流コマンド信号）Ｓ1-1 を算出してメモリ３３やレジスタ２２等に記憶する。このとき制御回路３０においても同様な動作を実行している。
【００４７】次にステップｂ３において、他系統の操作出力信号（電流コマンド信号）Ｓ1-2 がＣＣＤＬシリアルバス４０を経由して入力された場合、ステップｂ４へ移行して自系統の操作出力信号Ｓ1-1および他系統の操作出力信号Ｓ1-2 の平均値（＝(Ｓ1-1 + Ｓ1-2)/2） を算出して、新たな操作出力信号Ｓ3 とし、さらに信号Ｓ3 から信号Ｓ1-1 を引算した差分値Ｓm をメモリ３３やレジスタ２２等に記憶する。一方、ステップｂ３において他系統の操作出力信号Ｓ1-2 が入力されない場合、ステップｂ５へ移行して前回のＣＰＵ演算サイクルでの操作出力信号Ｓ3を変化させずにそのまま保持し、さらに差分値Ｓm もそのまま保持する。
【００４８】次にステップｂ６において、差分値Ｓm と自系統の操作出力信号Ｓ1-1 との加算値を演算し、ドライバ回路２５へ出力する。
【００４９】以下、制御回路２０はＣＰＵサーボ制御ループの演算サイクル毎にステップｂ１〜ｂ６までのルーチンを繰り返す。制御回路３０も同様に、制御回路２０と独立してＣＰＵサーボ制御ループの演算サイクル毎にステップｂ１〜ｂ６までのルーチンを繰り返す。
【００５０】図７は、ドライバ回路２５，３５への操作出力信号の時間変化を示すグラフである。時刻t1〜t3の時間間隔がＣＣＤＬシリアルバス４０の通信サイクルに対応し、その間に短い周期のＣＰＵ演算サイクルが到来する。
【００５１】まず時刻t1でＣＣＤＬシリアルバス４０を介して他系統の操作出力信号が取り込まれると、ステップｂ４において自系統および他系統の操作出力信号の平均値を算出するとともに、平均値と自系統の操作出力信号Ｓ1-1との差分値Ｓm を操作出力信号Ｓ1-1に加算しているため、結局、平均値である操作出力信号Ｓ3 が電流コマンドとしてドライバ回路２５，３５へそれぞれ出力される。こうして両者の平均値を用いることによって統間の拮抗に起因した電力浪費を防止できる。
【００５２】時刻t1から時刻t2まで期間は、他系統の操作出力信号が取り込まれないため、差分値Ｓm は一定に保持され、ステップｂ６において差分値Ｓm と自系統の操作出力信号Ｓ1-1 との加算値が電流コマンドとなる。したがって、自系統の操作出力信号Ｓ1-1 の変化分が電流コマンドに反映されるため、サーボ制御動作の応答性を高めることができる。
【００５３】次の時刻t2において、他系統の操作出力信号が新たに取り込まれると、再び同様な演算を行ない、自系統および他系統の操作出力信号の平均値が更新され、平均値と自系統の操作出力信号Ｓ1-1との差分値Ｓm が新たに設定される。
【００５４】時刻t2から時刻t3まで期間は、他系統の操作出力信号が取り込まれないため、自系統の操作出力信号Ｓ1-1 の変化分だけを電流コマンドに反映させる。
【００５５】このように通信サイクル毎に両者の平均値を更新することによって、系統間の拮抗に起因した電力浪費を防止できる。また、通信サイクルと通信サイクルとの間は自系統の変化分を考慮してサーボ制御演算を行うことによって、サーボ制御動作の応答性を高めることができる。
【００５６】なお、通信サイクル毎に電流コマンドが急激に変化して応答性に影響を及ぼす場合には、対策としてＣＰＵ２１，３１でスムージング処理を施すことが好ましい。また、実施例では２重系統の構成例を説明したが同様にして、多重度によらず本構成を実施することが可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、第１駆動部および第２駆動部が共通のアクチュエータを独立に駆動する多重系サーボアクチュエータにおいて、第１駆動部を制御する第１制御系統は第１位置センサからの第１検出信号を用いて自系統の第１操作信号を生成するとともに、他系統の第２操作信号をデータ通信で取り込んで、新たに第３操作信号を生成し、第１操作信号または第３操作信号を選択して第１駆動部へ出力している。
【００５８】第１操作信号を選択した場合は、自系統単独でサーボ制御が可能になるため、動作の高速化が図られ、応答性を優先したサーボ制御を実施できる。一方、第３操作信号を選択した場合は、自系統および他系統の両方の制御状態を考慮できるため、系統間のばらつきを解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。第１操作信号と第３操作信号の選択をコマンド信号の変化率あるいは、第１操作信号の変化率に基づいて自動的に切換えることにほり、系統同士の拮抗状態を生じることなく、応答性を向上できる。
【００５９】同様に、第２駆動部を制御する第２制御系統は第２位置センサからの第２検出信号を用いて自系統の第２操作信号を生成するとともに、他系統の第１操作信号をデータ通信で取り込んで、新たに第４操作信号を生成し、第２操作信号または第４操作信号を選択して第２駆動部へ出力している。
【００６０】第２操作信号を選択した場合は、自系統単独でサーボ制御が可能になるため、動作の高速化が図られ、応答性を優先したサーボ制御を実施できる。一方、第４操作信号を選択した場合は、自系統および他系統の両方の制御状態を考慮できるため、系統間ばらつきを解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。第２操作信号と第４操作信号の選択をコマンド信号の変化率あるいは、第２操作信号の変化率に基づいて自動的に切換えることにほり、系統同士の拮抗状態を生じることなく、応答性を向上できる。
【００６１】また本発明によれば、第１駆動部および第２駆動部が共通のアクチュエータを独立に駆動する多重系サーボアクチュエータにおいて、第１駆動部を制御する第１制御系統は第１位置センサからの第１検出信号を用いて自系統の第１操作信号を生成するとともに、他系統の第２操作信号をデータ通信で取り込んで、第１平均値を演算し、この第１平均値と第１操作信号との第１差分値を演算し記憶しておいて、さらに次の通信タイミングが到来するまでの期間は第１操作信号と第１差分値との第１加算値を演算し、第１駆動部へ出力している。
【００６２】同様に、第２駆動部を制御する第２制御系統は第２位置センサからの第２検出信号を用いて自系統の第２操作信号を生成するとともに、他系統の第１操作信号をデータ通信で取り込んで、第２平均値を演算し、この第２平均値と第２操作信号との第２差分値を演算し記憶しておいて、さらに次の通信タイミングが到来するまでの期間は第２操作信号と第２差分値との第２加算値を演算し、第１駆動部へ出力している。
【００６３】したがって、自系統はデータ通信の通信周期毎の他系統の制御状態を考慮して次の通信タイミングまでの制御を実施できるため、系統間のばらつきを解消でき、系統同士の拮抗による電力浪費などを抑制できる。また、通信タイミングと次の通信タイミングの間は、自系統単独でセンサ出力の変化に追従できるため、応答性に優れたサーボ制御を実施できる。
【００６４】こうして系統間の拮抗に起因した電力浪費を防止しつつ、サーボアクチュエータ制御の応答性を向上することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９５０１３００３
【氏名又は名称】株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１７日（２０００．３．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５４０４（Ｐ２００１−２６５４０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７５９７５（Ｐ２０００−７５９７５） |
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