(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の対象を測定する同一機能を有する複数のセンサと、この複数のセンサより１つを選択する入側スイッチと、この入側スイッチの出力を取り出す第１ラインと、入側スイッチの出力より選択スイッチの出力を差し引く第１減算器と、この第１減算器の出力に一次遅れ要素をかけて出力する第２ラインと、第１ラインの出力から第２ラインの出力を減算する第２減算器と、選択スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記選択スイッチは、入側スイッチの出力Ａと第２減算器の１サンプリング分前の出力Ｂとを選択し、前記スイッチ制御部は、入側スイッチが切換わったときに選択スイッチをＡからＢに切換え、ＡとＢとの差が所定値以内になったときに選択スイッチをＢからＡに切換えることを特徴とするバンプ抑制フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一対象に同一機能の複数のセンサを設け故障が生じると他のセンサに切換えて使用する冗長系制御システムにおいて、切換えの際発生する変動（これをバンプという）を低減するバンプ抑制フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサ１つの故障で大きな事故につながる恐れがあるような装置、例えば航空用エンジンなどでは冗長系制御システムが用いられる。この一例として同一対象に複数の同一機能のセンサを設け、１つが故障すれば他のセンサに切換えて使用するシステムという形式がある。
【０００３】
図４は従来用いられているセンサ切換え方式を示す。複数のセンサが接続されたスイッチを選択信号により切換え、１つのセンサの計測値を出力する。しかし、各センサは同一機能を有するとはいえ、出力に多少のばらつきがあること、および各センサの取付け位置が異なることなどの理由により各センサの計測値は全て異なる値をとる。このため、制御ループに取り込むセンサ信号を切換えた瞬間に、計測値に変動が起きる。これは制御に無用な変動（バンプ：bump）をもたらす。特に制御要素に微分要素がある場合には顕著な変動が生じる。このバンプは制御システムの制御性能・安全性の点で問題となる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため図５に示すようにスイッチにローパスフィルタＬＰＦを接続し、切換え時に発生する高周波成分をカットしてなだらかな信号にして出力する方式が採用されている。しかし通常のＬＰＦ（例えば一次遅れフィルタ）を用いると、センサの切換えをしていないときにもフィルタが働くため、計測系に遅れが生じることになり、制御の高速化を行なうことが困難となる。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、センサ切換時のみフィルタを動作させるようにしたバンプ抑制フィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
参考例では、同一の対象を測定する同一機能を有する複数のセンサと、この複数のセンサより１つを選択する入側スイッチと、この入側スイッチの出力を取り出す第１ラインと、入側スイッチの出力をローパスフィルタを介して取り出す第２ラインと、第１ラインと第２ラインを選択する出側スイッチと、入側スイッチが切替わったときに出側スイッチを第１ラインから第２ラインに切換え、第１ラインと第２ラインの出力差が所定値以内になったときに出側スイッチを第２ラインから第１ラインに切換えるスイッチ制御部と、を備える。
【０００７】
センサを切換えるとともにローパスフィルタを介した第２ラインの出力を取り出す。また切換えと同時にローパスフィルタの無い第１ラインとローパスフィルタの有る第２ラインの出力の差を取り、この差が変動の許容値以内となったとき第１ラインの出力を取り出す。これによりセンサ切換時の変動の大きい期間のみローパスフィルタを使用し他の期間はローパスフィルタを使用しないので、センサ切換えによるバンプの影響を低減することができる。
【０００８】
請求項１の発明では、同一の対象を測定する同一機能を有する複数のセンサと、この複数のセンサより１つを選択する入側スイッチと、この入側スイッチの出力を取り出す第１ラインと、入側スイッチの出力より選択スイッチの出力を差し引く第１減算器と、この第１減算器の出力に一次遅れ要素をかけて出力する第２ラインと、第１ラインの出力から第２ラインの出力を減算する第２減算器と、選択スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記選択スイッチは、入側スイッチの出力Ａと第２減算器の１サンプリング分前の出力Ｂとを選択し、前記スイッチ制御部は、入側スイッチが切換わったときに選択スイッチをＡからＢに切換え、ＡとＢとの差が所定値以内になったときに選択スイッチをＢからＡに切換える。
【０００９】
センサの切換がないときは、選択スイッチの出力は入側スイッチの出力Ａとなっているので、第１減算器は入側スイッチの出力Ａ同士の差を取ることになりその出力は０となる。これにより第２ラインの出力は０となり、第２減算器の出力は入側スイッチの出力Ａとなる。センサを切換えたときは、選択スイッチの出力は第２減算器の１サンプリング分前の出力Ｂとなっているので、第１減算器の出力はＡとＢとの差、つまり変動となり、この変動に一次遅れ要素をかけた値を入側スイッチの出力Ａから減算した値が第２減算器から出力される。これによりセンサ切換え時は変動を軽減した値が出力され、それ以外の時はセンサからの値がそのまま出力される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、参考例と本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は参考例のバンプ抑制フィルタを示す図である。入側スイッチ１には、センサＬ，センサＭ，センサＮ…のように、同一対象を測定する複数の同一機能を有するセンサが接続され、この１つが選択信号ライン７からの選択信号によって選択される。この入側スイッチ１の出力側には、入側スイッチ１の出力をそのまま出力する第１ライン２と、ローパスフィルタ３を介して出力する第２ライン４が接続されている。なおローパスフィルタ３はどのような形式のものでもよい。第１ライン２と第２ライン４は出側スイッチ５に接続され、いずれかの出力が制御系に出力される。切換ロジック６（スイッチ制御部）は出側スイッチ５の切換えを制御するもので、選択信号ライン７と第１ライン２と第２ライン４に接続され、選択信号によりセンサが切り換わると第２ライン４を接続し、第１ライン２の出力値ａと第２ライン４の出力値ｂとの差をとり、その差が許容値以内になると再び第１ライン２に切り換えるよう出側スイッチ５を制御する。
【００１１】
次に動作について説明する。センサＬが入側スイッチ１に接続され、第１ライン２が出側スイッチ５に接続されているものとする。このとき選択信号ライン７より選択信号が出力され、入側スイッチ１はセンサＭに切り換わる。これと同時に切換ロジック６は出側スイッチ５を第１ライン２から第２ライン４に切換え、ローパスフィルタ３を通してセンサの違いによる変動を少くした値を出力する。これとともにローパスフィルタを通さない第１ライン２の出力ａとフィルタを通した第２ライン４の出力ｂの差を求め、この差が許容値以内になると出側スイッチ５に再び第１ライン２を接続しセンサＭの出力をそのまま出力する。これによりセンサ切換の変動の大きい期間のみローパスフィルタを使用して変動の影響を軽減することができる。
【００１２】
次に本発明の実施形態を説明する。図２は本発明の実施形態によるバンプ抑制フィルタを示す図である。入側スイッチ１１には、センサＬ，センサＭ，センサＮ…のように、同一対象を測定する複数の同一機能を有するセンサが接続され、この１つが選択信号ライン１９からの選択信号によって選択される。入側スイッチ１１の出力Ａは第１ライン１２に出力される。本バンプ抑制フィルタの出力となる第２減算器１８の出力はラッチ１３に一時的に格納される。センサの出力はサンプリング間隔毎に出力される。ラッチ１３は現在のサンプリングの１つ前の値を保持する。選択スイッチ１４は入側スイッチ１１の出力Ａとラッチ１３の出力Ｂとを切り換える。第１減算器１５は入側スイッチ１１の出力Ａから選択スイッチ１４の出力を差し引く。この値は選択スイッチ１４がＡを選択しているときは、当然０となる。またＢを選択しているときでセンサが切り換わったときは、変動値（バンプ）となる。第２ライン１７は第１減算器１５の出力に一次遅れ要素ｅｘｐ（−Δｔ／τ）を乗算器１６でかけその値を出力するラインであり、一次遅れ要素は第１減算器１５の出力から高周波成分を除去し低周波成分を出力する。なお、一次遅れ要素のΔｔはサンプリング間隔を表し、τは時定数を表す。第２減算器１８は第１ライン１１の出力から乗算器１６の出力を減算して本バンプ抑制フィルタの出力とする。スイッチ制御部２０は選択信号ライン１９からの選択信号により選択スイッチ１４をラッチ１３の出力Ｂに切換え、ＡとＢとの差が許容値以内となったとき選択スイッチ１４をＢからＡに切り換えるように選択スイッチ１４に指示する。
【００１３】
次に動作について説明する。センサＬが入側スイッチ１１に接続されているものとする。このとき選択信号ライン１９より選択信号が出力され、入側スイッチ１１はセンサＭに切り換わる。これと同時にスイッチ制御部２０は選択スイッチ１４をＡからＢに切換える。Ｂは切換前のセンサＬの値で変動前の値であり、入側スイッチの出力ＡはセンサＭに切換たときの変動を生じた値である。このため第１減算器１５の出力は変動値（バンプ）であり、この変動値に一次遅れ要素をかけることにより変動値の緩やかな成分が取り出され、第２減算器１８で第１ラインの出力Ａから減算される。これにより第２減算器１８から変動を少なくしたセンサＭの出力が出される。スイッチ制御部２０は選択信号によりＡとＢとの差を調べこの差が許容値以下となったとき選択スイッチ１４をＡに切り換える。これによりセンサ切換時は変動値分をほぼ差し引いたセンサの値が出力され、それ以外のときはセンサの出力がそのまま出力される。
【００１４】
図３は通常用いられる一次フィルタの構成を示す図である。図２に示す本発明の実施形態は一次フィルタに選択スイッチ１４とスイッチ制御部２０を設け、入側スイッチ１１を制御する選択信号に同期してスイッチ制御部２０を動作させるようにしている。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、センサ切換時に発生する変動をローパスフィルタを用いて軽減するが、変動が許容値内に収まればフィルタを経由しないセンサ出力をそのまま出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例のバンプ抑制フィルタを示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるバンプ抑制フィルタを示す図である。
【図３】一次フィルタの回路である。
【図４】従来のセンサ切換回路である。
【図５】従来のローパスフィルタを用いたセンサ切換回路である。
【符号の説明】
１ 入側スイッチ
２ 第１ライン
３ ローパスフィルタ
４ 第２ライン
５ 出側スイッチ
６ 切換ロジック
７ 選択信号ライン
１１ 入側スイッチ
１２ 第１ライン
１３ ラッチ
１４ 選択スイッチ
１５ 第１減算器
１６ 乗算器
１７ 第２ライン
１８ 第２減算器
１９ 選択信号ライン
２０ スイッチ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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