JP2010281720A - ジンバル制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジンバル軸回りの回転角度の検出結果に基づく制御演算結果から、ジャイロ機構10のジンバル・モータ7をフィードバック制御するジンバル制御装置であって、ロータ1のスピン軸回りの回転速度に応じて、ジンバル軸回りの回転角速度あるいは回転角度を制御するためのフィードバック制御ゲインを変化させる制御部9を備える。
【選択図】図1
Description
この従来技術は、ジャイロ機構10を制振装置として適用する場合に、その制振性能を最大限に発揮させる制御方法である。しかしながら、この従来技術では、ロータのスピン軸回り回転速度が、常時一定であることを前提としている。
先の図10に示した構成のもと、ホイール・モータ4によって、ロータ1を所定の角速度でスピン軸(Z軸)回りに回転させる。さらに、ジンバル・モータ7によって、ロータ1、ジンバル・ハウジング2、ホイール軸受3、およびホイール・モータ4全体をジンバル軸(X軸)回りに回転させる。これにより、ロータ1が有するスピン軸(Z軸)方向の角運動量ベクトルと、ジンバル・モータ7によるロータ1のジンバル軸(X軸)方向の角速度ベクトルとの外積で与えられるトルク出力軸(Y軸)方向のジャイロ・トルクが、外界に対して出力される。
J :ロータ1のX、Y軸回り慣性モーメント
JG :ジンバル・ハウジング2、ホイール軸受3、およびホイール・モータ4のX軸回り慣性モーメント
JP :ロータ1のZ軸回り慣性モーメント
θX :角度検出器8によって検出されるジンバル角度
θY :ロータ1のY軸回り回転角度
τX :ジンバル・モータ7が発生するX軸回りのジンバル・トルク
τY :ロータ1に作用するY軸回りの作用トルク
KY :Y軸回り回転運動におけるジンバル・ハウジング2、ホイール軸受3、ジンバル・ハウジング支持フレーム5、ジンバル軸受6、およびジャイロ機構10を固定する設置筐体の弾性係数
CY :Y軸回り回転運動におけるジンバル・ハウジング2、ホイール軸受3、ジンバル・ハウジング支持フレーム5、ジンバル軸受6、およびジャイロ機構10を固定する設置筐体の減衰係数
(1)共振および反共振が発生する
(2)反共振周波数以下の低周波領域において、ゲイン特性が減少する
図5は、本発明の実施の形態2に係るジンバル制御装置のブロック線図である。図5に示したように、本実施の形態2のジンバル制御装置は、比例器20、積分器21、不完全微分器22、比例器23、および電流制御系11を備えており、先の図10に示したジャイロ機構10の制御を行っている。
(1)共振および反共振が発生する
(2)反共振周波数以下の低周波領域において、ゲイン特性が減少する
先の実施の形態1、2では、ジンバル角度指令θcに対する制御方法について説明した。これに対して、本実施の形態3では、ジンバル角速度指令ωCに対して、同様の制御方法を適用する場合について説明する。
(1)共振および反共振が発生する
(2)反共振周波数以下の低周波領域において、ゲイン特性が減少する
Claims (6)
- ジンバル軸回りの回転角度の検出結果に基づく制御演算結果から、ジャイロ機構のジンバル・モータをフィードバック制御するジンバル制御装置であって、
ロータのスピン軸回りの回転速度に応じて、ジンバル軸回りの回転角速度あるいは回転角度を制御するためのフィードバック制御ゲインを変化させる制御部を備えることを特徴とするジンバル制御装置。 - 請求項1に記載のジンバル制御装置において、
前記ジャイロ機構は、
ロータと、
前記ロータをスピン軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジングと、
前記ジンバル・ハウジングをジンバル軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジング支持フレームと、
前記ジンバル・ハウジングに固定され、前記ロータに対してスピン軸回りの回転トルクを作用させるホイール・モータと、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングのジンバル軸回りの回転角度を検出する角度検出器と、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングに対してジンバル軸回りの回転トルクを作用させるジンバル・モータと
を有し、
前記制御器は、前記ロータのスピン軸回りの回転速度に応じて、ジンバル軸回りの回転角速度を制御するフィードバック制御ゲインを変化させる
ことを特徴とするジンバル制御装置。 - 請求項1に記載のジンバル制御装置において、
前記ジャイロ機構は、
前記ロータと、
前記ロータをスピン軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジングと、
前記ジンバル・ハウジングをジンバル軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジング支持フレームと、
前記ジンバル・ハウジングに固定され、前記ロータに対してスピン軸回りの回転トルクを作用させるホイール・モータと、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングのジンバル軸回りの回転角度を検出する角度検出器と、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングに対してジンバル軸回りの回転トルクを作用させるジンバル・モータと
を有し、
前記制御器は、前記ロータのスピン軸回りの回転速度に応じて、ジンバル軸回りの回転角度を制御するフィードバック制御ゲインを変化させる
ことを特徴とするジンバル制御装置。 - 請求項1に記載のジンバル制御装置において、
前記ジャイロ機構は、
ロータと、
前記ロータをスピン軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジングと、
前記ジンバル・ハウジングをジンバル軸回りに回転自在に支持するジンバル・ハウジング支持フレームと、
前記ジンバル・ハウジングに固定され、前記ロータに対してスピン軸回りの回転トルクを作用させるホイール・モータと、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングのジンバル軸回りの回転角速度を検出する角速度検出器と、
前記ジンバル・ハウジング支持フレームに固定され、前記ロータを含む前記ジンバル・ハウジングに対してジンバル軸回りの回転トルクを作用させるジンバル・モータと
を有し、
前記制御器は、前記ロータのスピン軸回りの回転速度に応じて、ジンバル軸回りの回転角速度を制御するフィードバック制御ゲインを変化させる
ことを特徴とするジンバル制御装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のジンバル制御装置において、
前記制御器は、前記フィードバック制御ゲインが、前記ロータのスピン軸回り回転速度の増加に対して単調増加するように変化させることを特徴とするジンバル制御装置。 - 請求項5に記載のジンバル制御装置において、
前記制御器は、前記ロータのスピン軸回り回転速度によらず、ジンバル軸回り回転角度の制御帯域またはジンバル軸回り回転角速度の制御帯域が一定となるように前記フィードバック制御ゲインを変化させることを特徴とするジンバル制御装置。
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JP2009136015A JP5235790B2 (ja) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | ジンバル制御装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018027761A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 三菱電機株式会社 | 姿勢制御装置、宇宙機、姿勢制御方法および姿勢制御プログラム |
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-
2009
- 2009-06-05 JP JP2009136015A patent/JP5235790B2/ja active Active
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