JP2018023063A - Antenna orientation direction control device and system, antenna system, and control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a large scale antenna for tracking a target be interlocked with a master collimator at maximum speed performance.SOLUTION: An antenna orientation direction control device comprises: an optical error acquisition unit 13 for acquiring an optical error ΔK, a difference between an orientation direction θK of a collimator 4 whose orientation direction is changed by a collimator drive unit 5 and an orientation direction θM of an antenna 1 whose orientation direction is changed by antenna drive devices 2, 3; an antenna direction estimation unit 14 for receiving input of a measured value θKD of the collimator's orientation direction to calculate an antenna direction estimation value; an antenna control unit 16 for receiving input of an orientation direction command value θc and the antenna direction estimation value to control the antenna drive devices 2, 3 in a master mode, a control mode for making a difference between the orientation direction command value θc and the antenna direction estimation value be closer to zero; and a collimator control unit 15 for receiving input of the optical error ΔK to drive the collimator drive unit 5 so as to make the optical error ΔK be closer to zero, in the master mode.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、目標物を追尾するアンテナの指向方向をマスターコリメータと連動させることで制御するアンテナの指向方向制御装置およびシステム、ならびに、制御対象の被制御量が指令値に追従するように制御する制御装置に関する。   The present invention relates to an antenna directivity direction control device and system that controls the directivity direction of an antenna that tracks a target in conjunction with a master collimator, and controls the controlled variable to be controlled to follow a command value. The present invention relates to a control device.

大型アンテナの指向方向を精密に制御するために、マスターコリメータ(以下コリメータと呼ぶ)に大型アンテナ(以下アンテナと呼ぶ)を連動して動作させる方法がある。コリメータは、任意の方位角(AZ:Azimuth)および仰角(EL:Elevation)の方向に向くことができ、向いている方向を検出する精密な角度検出装置を装備した装置である。コリメータは、アンテナの方位角を変更する軸であるAZ軸と、仰角を変更する軸であるEL軸の交点付近に、アンテナとは独立して設けられた基礎の上に設置される。コリメータは、角度指令値にしたがって駆動される。アンテナをコリメータに連動して駆動させるために、コリメータから発する光を反射する鏡をコリメータの近くのアンテナ側に設置する。コリメータから発する光をその鏡で反射し、アンテナとコリメータの間の角度誤差を検出する。アンテナをこの光で検出した角度誤差(光学誤差)がゼロになるように駆動することにより、アンテナはコリメータと同じ方向を向くように駆動される(以下スレーブモードと呼ぶ)。アンテナの角度検出精度が十分でないので、コリメータを利用してアンテナの角度を制御するようにしている。   In order to precisely control the directivity direction of a large antenna, there is a method of operating a large antenna (hereinafter referred to as an antenna) in conjunction with a master collimator (hereinafter referred to as a collimator). The collimator is a device equipped with a precise angle detection device that can be directed to an arbitrary azimuth (AZ) and elevation (EL) direction, and detects the direction in which the collimator is directed. The collimator is installed on a base provided independently of the antenna near the intersection of the AZ axis that is an axis for changing the azimuth angle of the antenna and the EL axis that is an axis for changing the elevation angle. The collimator is driven according to the angle command value. In order to drive the antenna in conjunction with the collimator, a mirror that reflects light emitted from the collimator is installed on the antenna side near the collimator. The light emitted from the collimator is reflected by the mirror, and an angular error between the antenna and the collimator is detected. By driving the antenna so that the angle error (optical error) detected by this light becomes zero, the antenna is driven to face the same direction as the collimator (hereinafter referred to as slave mode). Since the angle detection accuracy of the antenna is not sufficient, the angle of the antenna is controlled using a collimator.

大型アンテナの指向方向の制御方法は、最初はアンテナとコリメータをそれぞれ独立に、待機位置(例えば、AZ=180°、EL=90°)から与えられた角度指令値へ駆動する。アンテナ、コリメータのAZ角およびEL角がそれぞれ角度指令値にほぼ等しい角度であることを判定すると、連動して動作するスレーブモードに入る。独立駆動では、アンテナとコリメータは、それぞれの角度検出器を使用してサーボループを構成している。そのため、アンテナとコリメータが同じ角度指令値になっても、機械的な調整による誤差や角度検出器の誤差などにより、アンテナとコリメータの間には角度誤差すなわち光学誤差が残る。この状態から光学誤差がゼロになる位置にアンテナを制御することが、スレーブモードでの制御である。   In the control method of the directivity direction of the large antenna, first, the antenna and the collimator are independently driven from the standby position (for example, AZ = 180 °, EL = 90 °) to the given angle command value. When it is determined that the AZ angle and EL angle of the antenna and collimator are angles substantially equal to the angle command value, the slave mode that operates in conjunction is entered. In the independent drive, the antenna and the collimator form a servo loop using respective angle detectors. Therefore, even if the antenna and the collimator have the same angle command value, an angle error, that is, an optical error remains between the antenna and the collimator due to an error due to mechanical adjustment, an error of the angle detector, or the like. Controlling the antenna from this state to a position where the optical error becomes zero is control in the slave mode.

従来のアンテナの指向方向の制御方法では、速度および加速度を制限するフィルタを角度指令値が入力される制御ループの前に設けて、そのフィルタの出力をアンテナおよびコリメータの角度指令値にしている。フィルタは、独立駆動時、スレーブモード時の両方に挿入している。なお、風などの外乱に対してはフィルタは動作せず、最大加速トルクが出せるような構成としている。さらに、速度加速度制限フィルタは角度指令値に大きなステップが入る場合などアンテナに最大加速トルクが必要な角度指令値以外は動作しないようにしている。つまり、速度加速度制限フィルタは、使用と不使用を切替える方式である。   In the conventional antenna direction control method, a filter for limiting speed and acceleration is provided in front of a control loop to which an angle command value is input, and the output of the filter is used as an angle command value for the antenna and collimator. The filter is inserted both in the independent drive mode and in the slave mode. Note that the filter does not operate against disturbances such as wind, and the maximum acceleration torque can be output. Further, the speed / acceleration limiting filter is configured not to operate other than the angle command value that requires the maximum acceleration torque for the antenna, for example, when a large step is included in the angle command value. That is, the speed acceleration limiting filter is a method for switching between use and non-use.

広沢春任、他4名、「大型アンテナの精密指向制御」、三菱電機技報、1985年、第59巻、第9号、p.631−636Haruto Hirosawa and 4 others, “Precise pointing control of large antennas”, Mitsubishi Electric Technical Report, 1985, Vol. 59, No. 9, p. 631-636

従来の連動方法は、最大速度性能に対して運用速度を60%に制限している。これは連動方法にスレーブモードを使用しているため、スレーブする側(従側:アンテナ)の速度と主となる側(主側:コリメータ)の速度が同じなので、最大速度で主側が移動すると、従側は追いつくことができないからである。主側の運用速度を下げて、従側が主側に追いつくまでは主側よりも速い速度を出して追い付けるようにしている。従側が主側に追いついた後は、主側と従側を同じ速度で移動させる。   The conventional interlocking method limits the operation speed to 60% for the maximum speed performance. Since the slave mode is used for the interlocking method, the speed of the slave side (secondary side: antenna) and the speed of the main side (primary side: collimator) are the same, so if the main side moves at the maximum speed, This is because the slave cannot catch up. The operation speed of the main side is lowered, and until the slave side catches up with the main side, the speed is higher than that of the main side. After the slave side catches up with the master side, the master side and the slave side are moved at the same speed.

現状の連動方法は、アンテナの指向方向である方位角または仰角を大きなステップで変更する角度指令値に対して、アンテナの指向方向である方位角または仰角が角度指令値を越えて変化し、角度指令値を越える量であるオーバシュートが例えば、約0.2(度)残っている。   In the current interlocking method, the azimuth angle or elevation angle, which is the antenna directivity direction, changes beyond the angle command value with respect to the angle command value that changes the azimuth angle or elevation angle, which is the antenna directivity direction, in a large step. For example, an overshoot that is an amount exceeding the command value remains, for example, about 0.2 (degrees).

この発明に係るアンテナの指向方向制御装置は、コリメータ駆動部により指向方向が変更されるコリメータの指向方向であるコリメータ方向の実測値を取得するコリメータ方向取得部と、アンテナ駆動装置により指向方向が変更されるアンテナの指向方向であるアンテナ方向と前記コリメータ方向との差である光学誤差を取得する光学誤差取得部と、コリメータ方向の実測値が入力されてアンテナ方向の推定値であるアンテナ方向推定値を求めるアンテナ方向推定部とを備える。さらに、アンテナ方向の指令値である指向方向指令値とアンテナ方向推定値とが入力されて指向方向指令値とアンテナ方向推定値の差をゼロに近づける制御モードであるマスターモードで、アンテナ駆動装置を制御するアンテナ制御部と、マスターモードでは、光学誤差が入力されて光学誤差をゼロに近づけるようにコリメータ駆動部を制御するコリメータ制御部とを備える。   The antenna directivity direction control device according to the present invention includes a collimator direction acquisition unit that acquires a measured value of a collimator direction that is a directivity direction of the collimator whose directivity direction is changed by the collimator drive unit, and the directivity direction is changed by the antenna drive device. An optical error acquisition unit that acquires an optical error that is a difference between an antenna direction that is a directivity direction of the antenna and the collimator direction, and an antenna direction estimation value that is an estimated value of the antenna direction by inputting an actual measurement value of the collimator direction And an antenna direction estimation unit for obtaining. Furthermore, in the master mode, which is a control mode in which the difference between the directivity direction command value and the antenna direction estimation value is approached to zero by inputting the directivity direction command value that is the command value of the antenna direction and the antenna direction estimation value, the antenna drive device is An antenna control unit for controlling and a collimator control unit for controlling the collimator driving unit so that the optical error is input and approaches the optical error to zero in the master mode.

この発明に係る制御装置は、指令値が入力されて、速度および加速度を制限した制限後指令値を出力する速度加速度制限フィルタと、制御対象の被制御量が制限後指令値に追従するように、被制御量と制限後指令値との差が入力されて制御対象を制御する制御対象制御部とを備える。
速度加速度制限フィルタは、指令値の速度に制動係数を乗算した値と指令値とを加算した速度考慮指令値を求める速度考慮指令値計算部、制限後指令値の速度に制動係数を乗算した値と制限後指令値とを加算した速度考慮制限後指令値を求める速度考慮制限後指令値計算部、速度考慮指令値から速度考慮制限後指令値を減算した追従誤差を求める追従誤差計算部、追従誤差に加速係数を乗算した追従加速度を計算する追従加速度計算部、追従加速度の絶対値を決められた加速度上限値以下に制限した制限後追従加速度を出力する追従加速度制限部、制限後追従加速度を積分して追従速度を求める追従速度計算部、追従速度の絶対値を決められた速度上限値以下に制限した制限後追従速度を出力する追従速度制限部、制限後追従速度を積分して制限後指令値を求める制限後指令値計算部、指令値が入力されて、制動係数および加速係数を決める係数設定部を有する。
係数設定部が、決められた周期で取得される指令値の変化である指令値変化幅が入力され、決められたステップ検出閾値より指令値変化幅の絶対値が大きいことを検出した場合に、指令値変化幅に応じて制動係数および加速係数を決めて設定する。速度加速度制限フィルタが、制限後指令値が指令値に収束するまで設定した制動係数および加速係数を保持する。
The control device according to the present invention is configured so that a command value is input, a speed acceleration limiting filter that outputs a post-limit command value that limits the speed and acceleration, and a controlled amount to be controlled follows the post-limit command value. And a control target control unit that controls the control target by inputting the difference between the controlled amount and the post-limit command value.
The speed acceleration limiting filter is a speed consideration command value calculation unit for obtaining a speed consideration command value obtained by adding a value obtained by multiplying the speed of the command value by the braking coefficient and the command value, and a value obtained by multiplying the speed of the command value after limitation by the braking coefficient. Speed-restricted command value calculation unit that calculates the speed-restricted command value after adding the speed-restricted command value, tracking error calculation unit that calculates the tracking error by subtracting the speed-restricted command value after the speed-restricted command value, tracking A tracking acceleration calculator that calculates the tracking acceleration by multiplying the error by the acceleration coefficient Follow-up speed calculation unit that calculates the follow-up speed by integrating, Follow-up speed limiter that outputs the follow-up speed after restriction that limits the absolute value of the follow-up speed to the speed upper limit value or less, and integrates the follow-up speed after restriction Limit after the command value calculating unit for determining the limit after the command value, command value is input, has a coefficient setting section which determines the damping factor and the acceleration factor.
When the coefficient setting unit detects that the command value change width, which is a change in the command value acquired at a determined cycle, is input and detects that the absolute value of the command value change width is larger than the determined step detection threshold, The braking coefficient and acceleration coefficient are determined and set according to the command value change width. The speed acceleration limiting filter holds the braking coefficient and the acceleration coefficient that are set until the post-limit command value converges to the command value.

この発明に係るにアンテナの指向方向制御装置よれば、アンテナとコリメータを連動状態のままで最大速度性能で指向方向を変更できる。   According to the directivity direction control apparatus for an antenna according to the present invention, the directivity direction can be changed with the maximum speed performance while the antenna and the collimator remain in an interlocked state.

この発明に係るに制御装置よれば、ステップ状に変更された指令値に対して、制御対象の被制御量が指令値を越える量を許容値以下にして追従させることができる。   According to the control device of the present invention, it is possible to follow the command value changed in a stepped manner by setting the amount of the controlled amount to be controlled to exceed the command value to be equal to or less than the allowable value.

この発明の実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が適用されたアンテナシステムの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the antenna system to which the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on Embodiment 1 of this invention was applied. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of an antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置のマスターモード時の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration in a master mode of the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置のスレーブモード時の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration in a slave mode of the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置の独立駆動時の構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration during independent driving of the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタの構成を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of a speed / acceleration limiting filter included in the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて指向方向指令値がステップ状に変化したことを検出した場合に係数を設定する1例を説明する図である。It is a figure explaining an example which sets a coefficient, when it detects that the directivity direction command value has changed in the step shape in the speed acceleration limiting filter which the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on Embodiment 1 has. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて指向方向指令値がステップ状に変化したことを検出した場合に係数を設定する1例の部分拡大図である。FIG. 5 is a partial enlarged view of an example in which a coefficient is set when it is detected that the directivity direction command value has changed in a stepped manner in the velocity acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to the first embodiment. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて指向方向指令値の速度を検出する場合に係数を設定する1例を説明する図である。6 is a diagram for explaining an example in which a coefficient is set when a speed of a directivity direction command value is detected in a speed acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタの動作の1例を説明する図である。6 is a diagram for explaining an example of the operation of a velocity / acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタの動作の別の1例を説明する図である。6 is a diagram for explaining another example of the operation of the velocity / acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて制動係数ξの値の差によりオーバシュートが発生することを説明する図である。It is a figure explaining that an overshoot occurs by the difference in the value of braking coefficient ξ in the speed acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to the first embodiment. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置がマスターモードでアンテナの指向方向をステップ状に変更する場合の1例のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of an example in case the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on Embodiment 1 changes the directivity direction of an antenna in step shape in master mode. 比較例としての従来のアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向をステップ状に変更する場合の1例のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of one example in case the conventional antenna directivity direction control apparatus as a comparative example changes the directivity direction of an antenna in steps. 比較例としての従来のアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向をステップ状に変更する場合の別の1例のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of another example in case the conventional antenna directivity direction control apparatus as a comparative example changes the directivity direction of an antenna in steps. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する係数設定部がフィルタの係数を設定する動作を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation in which a coefficient setting unit included in the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1 sets filter coefficients. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向を一定の速度で変更する場合の1例のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of an example in case the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on Embodiment 1 changes the directivity direction of an antenna at a fixed speed | rate. 実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向を一定の速度で変更する場合の別の1例のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of another example when the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on Embodiment 1 changes the directivity direction of an antenna at a fixed speed. この実施の形態2に係るアンテナの指向方向制御装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the directivity direction control apparatus of the antenna which concerns on this Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係るアンテナの指向方向制御装置のマスターモード時の構成を説明するブロック図である。6 is a block diagram illustrating a configuration in a master mode of an antenna directivity control apparatus according to Embodiment 2. FIG.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が適用されたアンテナシステムの構成を説明する模式図である。アンテナ1は、仰角駆動装置2により支持され、アンテナ1が指向する方向の仰角を仰角駆動装置2により変更可能である。アンテナ1および仰角駆動装置2は、方位角駆動装置3により支持されて方位角が変更される。コリメータ4は、アンテナ1のAZ軸とEL軸の交点付近に、アンテナ1とは独立して設けられた基礎の上に設置される。コリメータ4は、角度指令値にしたがってコリメータ駆動装置5により駆動可能である。仰角駆動装置2および方位角駆動装置3は、アンテナ1の指向方向(方位角および仰角)を変更するアンテナ駆動装置を構成する。コリメータ駆動装置5は、厳密には仰角駆動装置と方位角駆動装置とを有する。この明細書では、アンテナ1の駆動装置と紛らわしくならないように、コリメータ駆動装置5と呼ぶ。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an antenna system to which an antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied. The antenna 1 is supported by the elevation angle driving device 2, and the elevation angle in the direction in which the antenna 1 is directed can be changed by the elevation angle driving device 2. The antenna 1 and the elevation angle driving device 2 are supported by the azimuth angle driving device 3 to change the azimuth angle. The collimator 4 is installed on a base provided independently of the antenna 1 in the vicinity of the intersection of the AZ axis and the EL axis of the antenna 1. The collimator 4 can be driven by the collimator driving device 5 according to the angle command value. The elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 constitute an antenna driving device that changes the directivity direction (azimuth angle and elevation angle) of the antenna 1. Strictly speaking, the collimator driving device 5 includes an elevation angle driving device and an azimuth angle driving device. In this specification, the collimator driving device 5 is called so as not to be confused with the driving device of the antenna 1.

アンテナ1とコリメータ4とを連動させて駆動させるために、コリメータ4から発する光を反射する鏡6をコリメータの近くのアンテナ1に設置する。アンテナ1の指向方向をアンテナ方向と呼ぶ。コリメータ4の指向方向をコリメータ方向と呼ぶ。鏡6は、アンテナ1の指向方向が変化すると同じように方向が変化する。コリメータ4から発する光をその鏡6で反射し、反射した光をコリメータ4付近に設置した受光器7で受ける。受光器7は、コリメータ4と連動してその向きが変更される。受光器7は、鏡6で反射された光が入射する光の入射角を計測可能である。受光器7は、その受光面に対して決められた方向、例えば法線方向と鏡6で反射された光の入射角度から、アンテナ方向とコリメータ方向の差である光学誤差を検出する。鏡6および受光器7は、コリメータ4とアンテナ1の指向方向の差である光学誤差を検出する光学誤差検出部8を構成する。   In order to drive the antenna 1 and the collimator 4 in conjunction with each other, a mirror 6 that reflects light emitted from the collimator 4 is installed on the antenna 1 near the collimator. The directivity direction of the antenna 1 is referred to as an antenna direction. The directivity direction of the collimator 4 is called a collimator direction. The direction of the mirror 6 changes in the same way as the direction of the antenna 1 changes. The light emitted from the collimator 4 is reflected by the mirror 6, and the reflected light is received by the light receiver 7 installed near the collimator 4. The direction of the light receiver 7 is changed in conjunction with the collimator 4. The light receiver 7 can measure the incident angle of light incident on the light reflected by the mirror 6. The light receiver 7 detects an optical error, which is a difference between the antenna direction and the collimator direction, from the direction determined with respect to the light receiving surface, for example, the normal direction and the incident angle of the light reflected by the mirror 6. The mirror 6 and the light receiver 7 constitute an optical error detection unit 8 that detects an optical error that is a difference between the directivity directions of the collimator 4 and the antenna 1.

アンテナシステム50は、アンテナ1、仰角駆動装置2、方位角駆動装置3、コリメータ4、コリメータ駆動装置5、光学誤差検出部8、アンテナの指向方向制御装置9を、少なくとも有して構成される。アンテナの指向方向制御システムは、コリメータ4、光学誤差検出部8、指向方向制御装置9を、少なくとも有して構成される。   The antenna system 50 includes at least an antenna 1, an elevation driving device 2, an azimuth driving device 3, a collimator 4, a collimator driving device 5, an optical error detection unit 8, and an antenna pointing direction control device 9. The antenna directivity direction control system includes at least a collimator 4, an optical error detection unit 8, and a directivity direction control device 9.

指向方向制御装置9には、アンテナ1を制御する上位装置10からアンテナ1の指向方向の指令値である指向方向指令値θcが入力される。指向方向制御装置9は、アンテナ1が指向方向指令値θcで指示された方向を向くように、仰角駆動装置2、方位角駆動装置3およびコリメータ駆動装置5を制御する。   The directivity direction control device 9 receives a directivity direction command value θc that is a command value of the directivity direction of the antenna 1 from a host device 10 that controls the antenna 1. The pointing direction control device 9 controls the elevation angle driving device 2, the azimuth angle driving device 3, and the collimator driving device 5 so that the antenna 1 faces the direction indicated by the pointing direction command value θc.

指向方向制御装置9は、マスターモード、スレーブモードおよび独立駆動の3方式での制御を実施できる。マスターモードは、アンテナ1が指令値に追従するように制御され、コリメータ4がアンテナ1と同じ方向を向くように制御される。マスターモードおよび独立駆動は、大きな指向方向の変化が必要な場合に使用する。スレーブモードは、目標を追尾する際に使用する。追尾にマスターモードを使用してもよい。   The directivity control device 9 can perform control in three modes: master mode, slave mode, and independent drive. In the master mode, the antenna 1 is controlled to follow the command value, and the collimator 4 is controlled to face the same direction as the antenna 1. The master mode and the independent drive are used when a large change in directivity is required. Slave mode is used when tracking a target. Master mode may be used for tracking.

指向方向制御装置9は、コリメータ方向取得部11、アンテナ方向取得部12、光学誤差取得部13、コリメータ方向および光学誤差が入力されてアンテナ方向の推定値であるアンテナ方向推定値を求めるアンテナ方向推定部14、コリメータ方向を制御するコリメータ制御部15、アンテナ方向が指向方向指令値と一致するように仰角駆動装置2および方位角駆動装置3を制御するアンテナ制御部16、指向方向指令値θcの速度および加速度を制限する速度加速度制限フィルタ17を有する。速度加速度制限フィルタ17をフィルタ17と略す場合がある。   The pointing direction control device 9 receives the collimator direction acquisition unit 11, the antenna direction acquisition unit 12, the optical error acquisition unit 13, the collimator direction and the optical error, and obtains an antenna direction estimation value that is an estimation value of the antenna direction. Unit 14, a collimator control unit 15 for controlling the collimator direction, an antenna control unit 16 for controlling the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 so that the antenna direction matches the directivity direction command value, and the speed of the directivity direction command value θc. And a speed acceleration limiting filter 17 for limiting the acceleration. The speed acceleration limiting filter 17 may be abbreviated as a filter 17 in some cases.

コリメータ方向取得部11は、コリメータ方向の実測値θKDを取得する。アンテナ方向取得部12は、アンテナ方向の実測値θMDを取得する。アンテナ方向取得部12は独立駆動の場合に使用する。アンテナ方向推定部14は、マスターモードの場合に使用する。光学誤差取得部13は、マスターモードおよびスレーブモードの場合に使用する。コリメータ方向取得部11は、すべての場合に使用する。   The collimator direction acquisition unit 11 acquires an actually measured value θKD in the collimator direction. The antenna direction acquisition unit 12 acquires an actually measured value θMD of the antenna direction. The antenna direction acquisition unit 12 is used in the case of independent driving. The antenna direction estimation unit 14 is used in the master mode. The optical error acquisition unit 13 is used in the master mode and the slave mode. The collimator direction acquisition unit 11 is used in all cases.

図2は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置の構成を説明するブロック図である。仰角駆動装置2および方位角駆動装置3に対してそれぞれ1個の制御ループが存在するが、同じ形なので1個だけを示す。方位角または仰角である指向方向指令値θcは、速度加速度制限フィルタ17に入力される。速度加速度制限フィルタ17は、指向方向指令値θcの速度および加速度を制限したフィルタ出力値φを出力する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the antenna directivity control apparatus according to the first embodiment. There is one control loop for each of the elevation drive unit 2 and the azimuth drive unit 3, but only one is shown because it has the same shape. The pointing direction command value θc, which is an azimuth angle or an elevation angle, is input to the speed acceleration limiting filter 17. The speed acceleration limiting filter 17 outputs a filter output value φ in which the speed and acceleration of the pointing direction command value θc are limited.

フィルタ17の出力は3分されて、そのうちの2つは減算器18と減算器19にそれぞれ入力される。減算器18は、フィルタ出力値φからアンテナ方向の実測角度θMDを減算した値を出力する。減算器19は、フィルタ出力値φからコリメータ方向の実測角度θKDを減算した値を出力する。   The output of the filter 17 is divided into three parts, two of which are input to the subtracter 18 and the subtracter 19, respectively. The subtracter 18 outputs a value obtained by subtracting the measured angle θMD in the antenna direction from the filter output value φ. The subtracter 19 outputs a value obtained by subtracting the actually measured angle θKD in the collimator direction from the filter output value φ.

仰角駆動装置2および方位角駆動装置3のサーボ制御系は、その伝達関数GM(s)が以下であるとする。
M(s)=Wmc(s+Wm1)/s/s
It is assumed that the servo control system of the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 has a transfer function G M (s) as follows.
G M (s) = Wmc (s + Wm1) / s / s

仰角駆動装置2または方位角駆動装置3の入力側には、制御モード切替スイッチ20が存在する。制御モード切替スイッチ20は、独立駆動の端子20I、マスターモードの端子20M、スレーブモードの端子20Sのどれかの端子と仰角駆動装置2または方位角駆動装置3の入力端子とを接続する。   On the input side of the elevation angle driving device 2 or the azimuth angle driving device 3, a control mode changeover switch 20 exists. The control mode changeover switch 20 connects any one of the independent drive terminal 20I, the master mode terminal 20M, and the slave mode terminal 20S to the input terminal of the elevation angle driving device 2 or the azimuth angle driving device 3.

独立駆動の端子20Iには、減算器18の出力を接続する。マスターモードの端子20Mには、フィルタ出力値φが入力される減算器21の出力を接続する。スレーブモードの端子20Sには、光学誤差ΔK=θK−θMを表す減算器22の出力を接続する。ΔK=θK−θMとしているので、減算器22は、コリメータ方向θKからアンテナ方向θMを減算する。減算器23は、コリメータ方向の実測角度θKDから光学誤差ΔKを減算した値を出力する。減算器21は、フィルタ出力値φから減算器23の出力を減算した値を出力する。したがって、制御モード切替スイッチ20の各入力端子では、以下の値になる。
(制御モード切替スイッチ20の各端子に入力される値)
独立駆動の端子:φ−θMD
マスターモードの端子:φ−(θKD−(θK−θM))=φ−θM−θK+θKD=φ−θM
スレーブモードの端子:θK−θM
ここで、コリメータ4は指向方向を精度よく計測でき、θK=θKDであると仮定する。
The output of the subtractor 18 is connected to the independent drive terminal 20I. The output of the subtractor 21 to which the filter output value φ is input is connected to the master mode terminal 20M. The output of the subtractor 22 representing the optical error ΔK = θK−θM is connected to the slave mode terminal 20S. Since ΔK = θK−θM, the subtracter 22 subtracts the antenna direction θM from the collimator direction θK. The subtracter 23 outputs a value obtained by subtracting the optical error ΔK from the actually measured angle θKD in the collimator direction. The subtracter 21 outputs a value obtained by subtracting the output of the subtracter 23 from the filter output value φ. Therefore, the following values are obtained at each input terminal of the control mode changeover switch 20.
(Value input to each terminal of the control mode switch 20)
Independent drive terminal: φ-θMD
Master mode terminal: φ− (θKD− (θK−θM)) = φ−θM−θK + θKD = φ−θM
Slave mode terminal: θK−θM
Here, it is assumed that the collimator 4 can accurately measure the directivity direction and θK = θKD.

コリメータ駆動装置5のサーボ制御系は、その伝達関数GK(s)が以下であるとする。コリメータのサーボ制御系の定数は、仰角駆動装置2および方位角駆動装置3のサーボ制御系よりも10倍程度の大きさとする。
K(s)=Wkc(s+Wk1)/s/s
The servo control system of the collimator driving device 5 has a transfer function G K (s) as follows. The constant of the servo control system of the collimator is about 10 times larger than the servo control system of the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3.
G K (s) = Wkc (s + Wk1) / s / s

コリメータ駆動装置5の入力側には、制御モード切替スイッチ24が存在する。制御モード切替スイッチ24は、マスターモードの端子24M、マスターモード外の端子24Sのどちらかの端子とコリメータ駆動装置5の入力端子とを接続する。   On the input side of the collimator driving device 5, there is a control mode changeover switch 24. The control mode switch 24 connects either the master mode terminal 24M or the non-master mode terminal 24S to the input terminal of the collimator driving device 5.

マスターモードの端子24Mには、光学誤差ΔK=θK−θMに−1を乗算する乗算器25の出力端子が接続する。マスターモード外24Sの端子には、減算器19の出力端子が接続する。したがって、制御モード切替スイッチ24の各入力端子では、以下の値になる。
(制御モード切替スイッチ24の各端子に入力される値)
マスターモードの端子:θM−θK
マスターモード外の端子:φ−θKD
The output terminal of the multiplier 25 that multiplies the optical error ΔK = θK−θM by −1 is connected to the terminal 24M in the master mode. The output terminal of the subtracter 19 is connected to the terminal 24S outside the master mode. Therefore, the following values are obtained at each input terminal of the control mode changeover switch 24.
(Value input to each terminal of the control mode switch 24)
Master mode terminal: θM-θK
Terminal outside master mode: φ-θKD

光学誤差ΔKをΔK=θM−θKで計算する場合には、乗算器25は不要である。また、減算器23の替わりに、コリメータ方向の実測角度θKDと光学誤差ΔKとを加算する加算器を備えることになる。光学誤差ΔKの極性を考慮して、コリメータ方向の実測角度θKDと組合せることで、アンテナ方向θMを推定する。アンテナ方向推定部14は、コリメータ方向の実測値θKDおよび光学誤差ΔKを用いてアンテナ方向推定値を求める。アンテナ方向推定値もθMで表記する。   When calculating the optical error ΔK with ΔK = θM−θK, the multiplier 25 is unnecessary. Further, instead of the subtracter 23, an adder for adding the measured angle θKD in the collimator direction and the optical error ΔK is provided. Considering the polarity of the optical error ΔK, the antenna direction θM is estimated by combining with the measured angle θKD in the collimator direction. The antenna direction estimation unit 14 obtains an antenna direction estimation value using the measured value θKD of the collimator direction and the optical error ΔK. The estimated antenna direction is also expressed as θM.

各モードでの制御方法を説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置のマスターモード時の構成を説明するブロック図である。図2において、制御モード切替スイッチ20、24をマスターモードの端子20M、24Mにそれぞれ接続した状態を表現したものが、図3である。図3などでは、使用しない減算器などは図示しない。   A control method in each mode will be described. FIG. 3 is a block diagram for explaining the configuration of the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1 in the master mode. FIG. 3 shows a state in which the control mode changeover switches 20 and 24 are connected to the master mode terminals 20M and 24M, respectively, in FIG. In FIG. 3 and the like, subtracters that are not used are not shown.

マスターモードでは、アンテナ方向推定値θMがフィルタ出力値φに一致するように、フィードバック制御が実施される。コリメータ方向θKは、アンテナ方向θMに追随するようなフィードバック制御が実施される。仰角駆動装置2および方位角駆動装置3を制御するアンテナ制御部16は、フィルタ出力値φとアンテナ方向推定値θMの差をゼロに近づけるように動作する。フィルタ出力値φは指向方向指令値θcとの差は、時間が経過すると小さくなるので、アンテナ制御部16は、指向方向指令値θcとアンテナ方向推定値θMの差をゼロに近づけるように動作する。コリメータ駆動部5を制御するコリメータ制御部15は、光学誤差ΔKが入力されて光学誤差ΔKをゼロに近づけるように動作する。   In the master mode, feedback control is performed so that the antenna direction estimation value θM matches the filter output value φ. Feedback control is performed so that the collimator direction θK follows the antenna direction θM. The antenna control unit 16 that controls the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 operates so that the difference between the filter output value φ and the antenna direction estimation value θM approaches zero. Since the difference between the filter output value φ and the pointing direction command value θc becomes smaller as time elapses, the antenna control unit 16 operates so that the difference between the pointing direction command value θc and the antenna direction estimated value θM approaches zero. . The collimator control unit 15 that controls the collimator driving unit 5 operates so that the optical error ΔK is close to zero when the optical error ΔK is input.

図4は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置のスレーブモード時の構成を説明するブロック図である。スレーブモードでは、コリメータ方向の実測値θKDがフィルタ出力値φに一致するように、フィードバック制御が実施される。アンテナ方向θMは、コリメータ方向θKに追随するようなフィードバック制御が実施される。アンテナ制御部16は、光学誤差ΔKが入力されて光学誤差ΔKをゼロに近づけるように動作する。コリメータ制御部15は、フィルタ出力値φおよび指向方向指令値θcとコリメータ方向の実測値θKDの差をゼロに近づけるように動作する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration in the slave mode of the antenna directivity control apparatus according to the first embodiment. In the slave mode, feedback control is performed so that the actually measured value θKD in the collimator direction matches the filter output value φ. Feedback control is performed so that the antenna direction θM follows the collimator direction θK. The antenna control unit 16 operates so that the optical error ΔK is input and the optical error ΔK approaches zero. The collimator control unit 15 operates so that the difference between the filter output value φ and the directivity direction command value θc and the actually measured value θKD in the collimator direction approaches zero.

図5は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置の独立駆動時の構成を説明するブロック図である。独立駆動では、アンテナ方向の実測値θMDがフィルタ出力値φに一致するように、フィードバック制御が実施される。アンテナ方向の実測値θMDは精度が低いので、アンテナ方向θMがφとは誤差が発生する。コリメータ方向θKがフィルタ出力値φに一致するように、フィードバック制御が実施される。なお、コリメータ4は指向方向を精度よく計測でき、θKはφに一致すると仮定している。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration during independent driving of the antenna directivity control apparatus according to the first embodiment. In the independent drive, feedback control is performed so that the actually measured value θMD in the antenna direction matches the filter output value φ. Since the measured value θMD in the antenna direction has low accuracy, an error occurs between the antenna direction θM and φ. Feedback control is performed so that the collimator direction θK coincides with the filter output value φ. It is assumed that the collimator 4 can accurately measure the directivity direction and that θK coincides with φ.

マスターモード、スレーブモード、独立駆動のどの場合でも、アンテナ1のフィードバックループとコリメータ4のフィードバックループが、出力を入力に追従させるフィードバックループになる。そのため、各フィードバックループのゲインなどは高速な動作になるような値に設定する必要はない。   In any of the master mode, slave mode, and independent drive, the feedback loop of the antenna 1 and the feedback loop of the collimator 4 are feedback loops that cause the output to follow the input. Therefore, it is not necessary to set the gain of each feedback loop to a value that enables high-speed operation.

速度加速度制限フィルタ17は、指向方向指令値θcの大きなステップ状(階段状)の変化が入力された場合に、仰角駆動装置2、方位角駆動装置3およびコリメータ駆動装置5に過度の速度や加速度がかからないように、速度および加速度を制限するものである。図6は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタの構成を説明するブロック図である。   The speed acceleration limiting filter 17 causes the elevation angle driving device 2, the azimuth angle driving device 3, and the collimator driving device 5 to have excessive speed and acceleration when a large step-like (step-like) change in the pointing direction command value θc is input. The speed and acceleration are limited so as not to be applied. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a speed / acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to the first embodiment.

フィルタ17は、入力される指向方向指令値θcの速度dθc/dtに制動係数ξの2倍を乗算した成分を加算した値を出力する前処理器31、フィルタ出力値φの速度dφ/dtに制動係数ξの2倍を乗算する乗算器32、乗算器32の出力とフィルタ出力値φとを加算する加算器33、前処理器31の出力から加算器33の出力を減算する減算器34を有する。微分要素をsと表現すると、減算器34は(1+2ξs)(θc−φ)を出力する。なお、ξを2倍にして、前処理器31で制動係数ξを速度dθc/dtに乗算し、乗算器32で制動係数ξを乗算するようにしてもよい。   The filter 17 outputs a value obtained by adding a component obtained by multiplying the velocity dθc / dt of the input directivity direction command value θc by twice the braking coefficient ξ, to the velocity dφ / dt of the filter output value φ. A multiplier 32 that multiplies twice the braking coefficient ξ, an adder 33 that adds the output of the multiplier 32 and the filter output value φ, and a subtractor 34 that subtracts the output of the adder 33 from the output of the preprocessor 31. Have. When the differential element is expressed as s, the subtractor 34 outputs (1 + 2ξs) (θc−φ). Note that ξ may be doubled, the pre-processor 31 may multiply the braking coefficient ξ by the speed dθc / dt, and the multiplier 32 may multiply the braking coefficient ξ.

前処理器31は、指向方向指令値θcの速度dθc/dtに制動係数2ξを乗算した値と指向方向指令値θcとを加算した速度考慮指令値(θc+2ξdθc/dt)を求める速度考慮指令値計算部である。フィルタ出力値φは、加速度および速度が制限されて指向方向指令値θcに追従する制限後指令値である。乗算器32および加算器33は、制限後指令値の速度dφ/dtに制動係数2ξを乗算した値と制限後指令値φとを加算した速度考慮制限後指令値(φ+2ξdφ/dt)を求める速度考慮制限後指令値計算部である。減算器34は、速度考慮指令値から速度考慮制限後指令値を減算した追従誤差(1+2ξs)(θc−φ)を求める追従誤差計算部である。   The pre-processor 31 calculates a speed-considered command value to obtain a speed-considered command value (θc + 2ξdθc / dt) obtained by adding a value obtained by multiplying the speed dθc / dt of the directivity-direction command value θc by the braking coefficient 2ξ and the directivity-direction command value θc. Part. The filter output value φ is a post-limit command value that follows the pointing direction command value θc with the acceleration and speed being limited. The multiplier 32 and the adder 33 obtain a speed-considered post-limit command value (φ + 2ξdφ / dt) obtained by adding a value obtained by multiplying the speed dφ / dt of the post-limit command value by the braking coefficient 2ξ and the post-limit command value φ. It is a command value calculation part after consideration restriction. The subtractor 34 is a follow-up error calculation unit that obtains a follow-up error (1 + 2ξs) (θc−φ) obtained by subtracting the post-speed-restricted command value from the speed-considered command value.

減算器34の出力は、乗算器35により加速係数Wnの2乗が乗算される。乗算器35の出力acは、制限器36に入力される。制限器36は、入力された値acの絶対値が加速度上限値amax以下であればそのまま出力し、acの絶対値がamaxより大きい場合には、絶対値をamaxに制限した値を出力する。
数式で表現すると、以下のようになる。
ac=Wn*(1+2ξs)(φ−θc) (1)
ac>amaxの場合、 a=amax (2A)
amax≧ac≧−amaxの場合、 a=ac (2B)
−amax>acの場合、 a=−amax (2C)
なお、加速係数としてWnの2乗の値を設定して、乗算器35が加速係数を乗算するようにしてもよい。
The output of the subtracter 34 is multiplied by the square of the acceleration coefficient Wn by a multiplier 35. The output ac of the multiplier 35 is input to the limiter 36. If the absolute value of the input value ac is equal to or less than the acceleration upper limit value amax, the limiter 36 outputs the limit value 36 as it is. If the absolute value of ac is greater than amax, the limiter 36 outputs a value obtained by limiting the absolute value to amax.
Expressed as a mathematical formula:
ac = Wn 2 * (1 + 2ξs) (φ−θc) (1)
When ac> amax, a = amax (2A)
When amax ≧ ac ≧ −amax, a = ac (2B)
When -amax> ac, a = -amax (2C)
Note that a value of the square of Wn may be set as the acceleration coefficient, and the multiplier 35 may multiply the acceleration coefficient.

乗算器35は、追従誤差に加速係数Wnを乗算した追従加速度acを計算する追従加速度計算部である。制限器36は、追従加速度の絶対値|ac|を決められた加速度上限値amax以下に制限した制限後追従加速度aを出力する追従加速度制限部である。 The multiplier 35 is a follow-up acceleration calculator for calculating a following acceleration ac multiplied by the acceleration factor Wn 2 to tracking errors. The limiter 36 is a follow-up acceleration limiting unit that outputs a post-restricted follow-up acceleration a in which the absolute value | ac | of the follow-up acceleration is limited to a predetermined acceleration upper limit value amax or less.

制限器36の出力aは、積分器37に入力される。積分器37は入力された値aを積分した値vcを出力する。積分器37の出力vcは、制限器38に入力される。制限器38は、入力された値vcの絶対値が速度上限値vmax以下であればそのまま出力し、vcの絶対値がvmaxより大きい場合には、絶対値をvmaxに制限した値を出力する。
数式で表現すると、以下のようになる。
vc=∫adt (3)
vc>vmaxの場合、 v=vmax (4A)
vmax≧vc≧−vmaxの場合、 v=vc (4B)
−vmax>vcの場合、 v=−vmax (4C)
The output a of the limiter 36 is input to the integrator 37. The integrator 37 outputs a value vc obtained by integrating the input value a. The output vc of the integrator 37 is input to the limiter 38. If the absolute value of the input value vc is less than or equal to the speed upper limit value vmax, the limiter 38 outputs it as it is. If the absolute value of vc is larger than vmax, the limiter 38 outputs a value obtained by limiting the absolute value to vmax.
Expressed as a mathematical formula:
vc = ∫add (3)
When vc> vmax, v = vmax (4A)
When vmax ≧ vc ≧ −vmax, v = vc (4B)
When -vmax> vc, v = -vmax (4C)

積分器37は、制限後追従加速度aを積分して追従速度vcを求める追従速度計算部である。制限器38は、追従速度の絶対値|vc|を決められた速度上限値vmax以下に制限した制限後追従速度vを出力する追従速度制限部である。   The integrator 37 is a follow-up speed calculation unit that obtains a follow-up speed vc by integrating the restricted follow-up acceleration a. The limiter 38 is a follow-up speed limiter that outputs a post-restricted follow-up speed v obtained by restricting the absolute value | vc | of the follow-up speed to a speed upper limit value vmax or less.

制限器38の出力vは、積分器39に入力される。積分器39は入力された値vを積分した値を出力する。積分器39の出力が、速度加速度制限フィルタ17の出力であるフィルタ出力値φになる。数式で表現すると、以下のようになる。
φ=∫vdt (5)
The output v of the limiter 38 is input to the integrator 39. The integrator 39 outputs a value obtained by integrating the input value v. The output of the integrator 39 becomes the filter output value φ that is the output of the speed acceleration limiting filter 17. Expressed as a mathematical formula:
φ = ∫vdt (5)

積分器39は、制限後追従速度vを積分して制限後指令値φを求める制限後指令値計算部である。   The integrator 39 is a post-restriction command value calculation unit that integrates the post-restriction tracking speed v to obtain a post-restriction command value φ.

フィルタ17は、時間の刻み幅Δt(例えば0.01秒)ごとに、すなわち周期的に指向方向指令値θcを取得する。前回に取得した指向方向指令値θcをθPで、今回に取得した指向方向指令値θcをθNで、指向方向指令値θcの速度をuでそれぞれ表現する。式(1)を表現しなおすと、以下のようになる。
u=dθc/dt=(θN−θP)/Δt (6)
ac=Wn*(θc−φ+2ξ(u−v)) (7)
The filter 17 acquires the pointing direction command value θc every time step Δt (for example, 0.01 seconds), that is, periodically. The previously acquired pointing direction command value θc is expressed by θP, the currently acquired pointing direction command value θc is expressed by θN, and the speed of the pointing direction command value θc is expressed by u. The expression (1) is re-expressed as follows.
u = dθc / dt = (θN−θP) / Δt (6)
ac = Wn 2 * (θc−φ + 2ξ (uv)) (7)

フィルタ17は、指向方向指令値θc、その速度uおよびフィルタ出力値φとから制動係数ξおよび加速係数Wnを設定する係数設定部40を有する。   The filter 17 includes a coefficient setting unit 40 that sets the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn from the pointing direction command value θc, the speed u, and the filter output value φ.

係数設定部40は、指向方向指令値θcに時間の1刻み(ΔT)に大きな変化が入力されるステップ入力の場合と、速度uが0でない状態が継続する場合とで異なるように動作する。なお、指向方向指令値θcがステップ状に変化することを、ステップ入力と呼ぶ。また、ステップ状に変化した指向方向指令値の変化量をステップ角度Δθc(=θN−θP)と呼ぶ。速度uが0でない状態が継続する場合を継続入力と呼ぶ。係数設定部40は、ステップ入力を検出した場合に使用するステップ入力用係数テーブル41と継続入力を検出した場合に使用する継続入力用係数テーブル42とを有する。   The coefficient setting unit 40 operates differently in the case of step input in which a large change is input to the pointing direction command value θc in increments of one time (ΔT) and in the case where the state where the speed u is not 0 continues. The change in the pointing direction command value θc in a step shape is called step input. Further, the amount of change in the pointing direction command value that changes in a step shape is referred to as a step angle Δθc (= θN−θP). The case where the state where the speed u is not 0 continues is called continuous input. The coefficient setting unit 40 includes a step input coefficient table 41 used when a step input is detected and a continuous input coefficient table 42 used when a continuous input is detected.

ステップ入力用係数テーブル41は、ステップ入力の大きさに対して制動係数ξおよび加速係数Wnを決定できるものであれば、どのような形式で実現してもよい。表であってもよいし、関数であってもよい。継続入力用係数テーブル42についても同様である。   The step input coefficient table 41 may be realized in any format as long as it can determine the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn with respect to the magnitude of the step input. It may be a table or a function. The same applies to the coefficient table 42 for continuous input.

ステップ入力を検出した場合は、ステップ入力用係数テーブル41を参照して、検出したステップ角度の絶対値|Δθc|の大きさに応じてリアルタイムに制動係数ξおよび加速係数Wnを決めて、フィルタ出力値φがθcに収束するまで保持する。継続入力を検出した場合は、指向方向指令値θcの速度の絶対値|u|に応じて、リアルタイムに制動係数2ξおよび加速係数Wnを決める。   When the step input is detected, the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn are determined in real time according to the magnitude of the detected absolute value of the step angle | Δθc | Hold until the value φ converges to θc. When the continuous input is detected, the braking coefficient 2ξ and the acceleration coefficient Wn are determined in real time in accordance with the absolute value | u | of the speed of the pointing direction command value θc.

図7は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて指向方向指令値がステップ状に変化したことを検出した場合に係数を設定する1例を説明する図である。図7(a)に制動係数ξを、図7(b)に加速係数Wnを示す。図8に、|Δθc|が0.1度から8度の範囲の拡大図を示す。ステップ入力用係数テーブル41には、|Δθc|に対して図7で表現されるような制動係数ξと加速係数Wnを設定している。なお、アンテナ1の運用速度は1.0(度/秒)、運用加速度は1.0(度/秒/秒)である。運用速度は、使用できる最大速度性能である。運用加速度は、使用できる最大加速度性能である。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which a coefficient is set when it is detected that the directivity direction command value has changed in a stepped manner in the velocity / acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to the first embodiment. is there. FIG. 7A shows the braking coefficient ξ, and FIG. 7B shows the acceleration coefficient Wn. FIG. 8 shows an enlarged view of | Δθc | in the range of 0.1 to 8 degrees. In the step input coefficient table 41, a braking coefficient ξ and an acceleration coefficient Wn as shown in FIG. 7 are set for | Δθc |. The operating speed of the antenna 1 is 1.0 (degrees / second), and the operating acceleration is 1.0 (degrees / second / second). The operation speed is the maximum speed performance that can be used. Operational acceleration is the maximum acceleration performance that can be used.

図7に示す場合では、制動係数ξは、フィルタ出力値φにオーバシュートを発生させない下限の値に設定している。オーバシュートとは、φが指向方向指令値θcに変化する際にθcを越えて変化することである。φがθcへ増加する場合にφがθcよりも大きくなること、あるいは、φがθcへ減少する場合にφがθcよりも小さくなることが、オーバシュートである。オーバシュートを発生しないとは、φがθcを越える量が許容値以下であることである。なお、φがθcを越えない場合も、φがθcを越える量が許容値以下である場合に含まれる。ステップ角度の絶対値|Δθc|が6.74度以上の場合は制動係数ξ=1.686とし、|Δθc|が6.74度から0.49度の範囲では、θcのステップ角度の絶対値|Δθc|が小さくなるとξも小さくなるようにしている。|Δθc|が0.49度から0.01度の範囲ではξ=0.51とし、|Δθc|が0.01度以下ではξ=0.099とする。   In the case shown in FIG. 7, the braking coefficient ξ is set to a lower limit value that does not cause an overshoot in the filter output value φ. Overshooting means that φ changes beyond θc when it changes to the pointing direction command value θc. Overshoot is when φ increases to θc, when φ becomes larger than θc, or when φ decreases to θc, φ becomes smaller than θc. “No overshoot” means that the amount φ exceeds θc is less than the allowable value. It should be noted that the case where φ does not exceed θc is included when the amount that φ exceeds θc is equal to or less than the allowable value. When the absolute value of the step angle | Δθc | is 6.74 degrees or more, the braking coefficient ξ = 1.686, and when | Δθc | is in the range of 6.74 degrees to 0.49 degrees, the absolute value of the step angle of θc As | Δθc | becomes smaller, ξ also becomes smaller. When | Δθc | is in the range of 0.49 ° to 0.01 °, ξ = 0.51. When | Δθc | is 0.01 ° or less, ξ = 0.099.

加速係数Wnは、|Δθc|が0.01度以下でWn=10.01とし、0.01度より大きい場合にWn=2としている。ステップ角度の絶対値|Δθc|が小さい場合に、フィルタ17の応答を速くするため、加速係数Wnを大きくしている。加速係数Wnが大きい場合には、制動係数ξを小さくする。そうすることで、フィルタ17が有する固有値の中で、絶対値が小さい方の固有値の絶対値が小さくなりすぎないようにする。図7では、ステップ角度の絶対値|Δθc|の変化に対して、加速係数Wnおよび制動係数ξが階段状に変化する。連続的に変化するようにしてもよい。   The acceleration coefficient Wn is Wn = 10.01 when | Δθc | is 0.01 degrees or less, and Wn = 2 when it is larger than 0.01 degrees. When the absolute value of the step angle | Δθc | is small, the acceleration coefficient Wn is increased in order to speed up the response of the filter 17. When the acceleration coefficient Wn is large, the braking coefficient ξ is decreased. By doing so, the absolute value of the eigenvalue having the smaller absolute value among the eigenvalues of the filter 17 is prevented from becoming too small. In FIG. 7, the acceleration coefficient Wn and the braking coefficient ξ change stepwise with respect to the change in the absolute value of the step angle | Δθc |. It may be changed continuously.

ステップ入力かどうか判断する条件は後で説明するが、ステップ入力を検出していない状態で、前回の起動時は|Δθc|=0であり、今回の起動で|Δθc|>0を検出した場合に、|Δθc|に応じて、|Δθc|の増加に対して制動係数ξが非減少になるように、かつ|Δθc|の増加に対して加速係数Wnが非増加になるように決めている。   The condition for determining whether or not the input is a step input will be described later. When step input is not detected, | Δθc | = 0 at the previous activation, and | Δθc |> 0 is detected at the current activation. In addition, in accordance with | Δθc |, the braking coefficient ξ is not decreased with increasing | Δθc |, and the acceleration coefficient Wn is not increased with increasing | Δθc |. .

図9は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて指向方向指令値θcの速度uを検出して設定する場合に係数を設定する1例を説明する図である。図9(a)に制動係数ξを、図9(b)に加速係数Wnを示す。図9に示す場合では、速度の絶対値|u|が0.1(度/秒)以下の場合には、ξ=0.099、Wn=10.01とする。|u|が0.1(度/秒)より大きい場合には、ξ=0.7、Wn=2とする。|u|が小さい場合にはフィルタの応答が速くなり、|u|が大きい場合には大きな加速度が発生しないようにしている。継続入力用係数テーブル42には、|u|に対して図9で表現されるような制動係数ξと加速係数Wnを設定している。運用速度が1.0(度/秒)なので、1.0(度/秒)より大きい速度が継続的に入力されることは無いので、継続入力用係数テーブル42では|u|≦1.0(度/秒)の範囲で定義する。   FIG. 9 is a diagram for explaining an example in which a coefficient is set when the speed u of the directivity direction command value θc is detected and set in the speed acceleration limiting filter included in the directivity direction control apparatus for the antenna according to the first embodiment. is there. FIG. 9A shows the braking coefficient ξ, and FIG. 9B shows the acceleration coefficient Wn. In the case shown in FIG. 9, when the absolute value | u | of the velocity is 0.1 (degrees / second) or less, ξ = 0.099 and Wn = 10.01. When | u | is larger than 0.1 (degrees / second), ξ = 0.7 and Wn = 2. When | u | is small, the response of the filter is fast, and when | u | is large, no large acceleration is generated. In the continuous input coefficient table 42, a braking coefficient ξ and an acceleration coefficient Wn as shown in FIG. 9 are set for | u |. Since the operation speed is 1.0 (degrees / second), a speed larger than 1.0 (degrees / second) is not continuously input. Therefore, in the continuous input coefficient table 42, | u | ≦ 1.0. Define in the range of (degrees / second).

ステップ入力を検出していない状態で、前回の起動時は|Δθc|>0であり、今回の起動で|Δθc|>0を検出した場合、すなわち連続して|Δθc|>0を検出した場合に、継続入力用係数テーブル42を使用する。図9に示す例では、|Δθc|に応じて、|Δθc|の増加に対して制動係数ξが非減少になるように決めている。|Δθc|の増加に対して加速係数Wnが非増加になるように決めている。なお、|u|=|Δθc|/ΔTの関係にあるので、|u|に対して表現した図9は、|Δθc|に対して表現することも可能である。   When step input is not detected, | Δθc |> 0 at the previous activation, and when | Δθc |> 0 is detected at this activation, that is, when | Δθc |> 0 is detected continuously In addition, the coefficient table 42 for continuous input is used. In the example shown in FIG. 9, the braking coefficient ξ is determined not to decrease with respect to the increase of | Δθc | according to | Δθc |. The acceleration coefficient Wn is determined not to increase as | Δθc | increases. Since there is a relationship of | u | = | Δθc | / ΔT, FIG. 9 expressed for | u | can also be expressed for | Δθc |.

速度加速度制限フィルタ17の動作について、説明する。フィルタ17は、(A)自由動作モード、(B)加速度制限モード、(C)速度制限モードの3つのモードを有する。   The operation of the speed acceleration limiting filter 17 will be described. The filter 17 has three modes: (A) free operation mode, (B) acceleration limit mode, and (C) speed limit mode.

(A)自由動作モードでは、以下が成立する。
|θc−φ+2ξ*(dθc/dt−dφ/dt)|≦amax/(Wn)
|dφ/dt|<vmax
d2φ/dt2+Wn*(2ξ*dφ/dt+φ)=Wn*(2ξ*dθc/dt+θc) (8)
(A) In the free operation mode, the following holds.
| θc−φ + 2ξ * (dθc / dt−dφ / dt) | ≦ amax / (Wn 2 )
| dφ / dt | <vmax
d 2 φ / dt 2 + Wn 2 * (2ξ * dφ / dt + φ) = Wn 2 * (2ξ * dθc / dt + θc) (8)

(B)加速度制限モードでは、以下が成立する。
θc−φ+2ξ*(dθc/dt−dφ/dt)>amax/(Wn) かつdφ/dt≦vmaxで、
d2φ/dt2=amax
θc−φ+2ξ*(dθc/dt−dφ/dt)<−amax/(Wn) かつdφ/dt≧−vmaxで、
d2φ/dt2=−amax
(B) In the acceleration limit mode, the following holds.
θc−φ + 2ξ * (dθc / dt−dφ / dt)> amax / (Wn 2 ) and dφ / dt ≦ vmax,
d 2 φ / dt 2 = amax
θc−φ + 2ξ * (dθc / dt−dφ / dt) <− amax / (Wn 2 ) and dφ / dt ≧ −vmax,
d 2 φ / dt 2 = −amax

(C)速度制限モードでは、以下が成立する。
θc−φ+2ξ*(dθc/dt−dφ/dt)>0で、dφ/dt=vmax
θc−φ+2ξ*(dθc/dt−dφ/dt)<0で、dφ/dt=−vmax
(C) In the speed limit mode, the following holds.
θc−φ + 2ξ * (dθc / dt−dφ / dt)> 0, dφ / dt = vmax
θc−φ + 2ξ * (dθc / dt−dφ / dt) <0, dφ / dt = −vmax

自由動作モードでの動作を解析する。式(8)を、微分要素を「s」に置き換えてラプラス関数として表現すると、以下のようになる。
φ(s)=Gf(s)*θc(s) (9)
Gf(s)=Wn*(2ξ*s+1)/(s+Wn*(2ξ*s+1)) (10)
Analyze motion in free motion mode. When Expression (8) is expressed as a Laplace function by replacing the differential element with “s”, it becomes as follows.
φ (s) = Gf (s) * θc (s) (9)
Gf (s) = Wn 2 * (2ξ * s + 1) / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) (10)

Gf(s)の分母がゼロになる固有値を求めると、以下のようになる。
α1=−Wnξ−Wn√(Wnξ−1)
α2=−Wnξ+Wn√(Wnξ−1)
ここで、式を簡潔に表現するため、以下のγを使用する。
γ=Wn√(Wnξ−1)
α1=−Wnξ−γ
α2=−Wnξ+γ
When an eigenvalue where the denominator of Gf (s) is zero is obtained, it is as follows.
α1 = −Wn 2 ξ−Wn√ (Wn 2 ξ 2 −1)
α2 = −Wn 2 ξ + Wn√ (Wn 2 ξ 2 −1)
Here, in order to express the expression concisely, the following γ is used.
γ = Wn√ (Wn 2 ξ 2 −1)
α1 = −Wn 2 ξ−γ
α2 = −Wn 2 ξ + γ

θcがステップ状に変化する場合は、θc(s)=1/sとなり、式(9)からφ(s)は、以下のようになる。
φ(s)=Wn*(2ξ*s+1)/(s+Wn*(2ξ*s+1))/s
=1/s−s/(s+Wn*(2ξ*s+1)) (11)
式(11)は、φ(s)がステップ関数と指数関数の和で表されることを意味する。変化時点(t=0)でのフィルタ出力値φをφ0、φの速度をv0とすると。フィルタ出力値φの時間変化は、以下のようになる。
φ=θc−((θc-φ0)/2+(v0-Wn2ξ(θc-φ0))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ+γ)t)
−((θc-φ0)/2-(v0-Wn2ξ(θc-φ0))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ-γ)t) (12)
v=(v0/2+Wn2(ξv0-(θc-φ0))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ+γ)t)
+(v0/2-Wn2(ξv0-(θc-φ0))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ-γ)t) (13)
When θc changes stepwise, θc (s) = 1 / s, and φ (s) is calculated as follows from Equation (9).
φ (s) = Wn 2 * (2ξ * s + 1) / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) / s
= 1 / s-s / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) (11)
Equation (11) means that φ (s) is expressed as the sum of a step function and an exponential function. Assume that the filter output value φ at the time of change (t = 0) is φ0 and the speed of φ is v0. The time change of the filter output value φ is as follows.
φ = θc-((θc-φ0) / 2 + (v0-Wn 2 ξ (θc-φ0)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ + γ) t)
− ((Θc-φ0) / 2- (v0-Wn 2 ξ (θc-φ0)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ-γ) t) (12)
v = (v0 / 2 + Wn 2 (ξv0- (θc-φ0)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ + γ) t)
+ (v0 / 2-Wn 2 (ξv0- (θc-φ0)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ-γ) t) (13)

Wnξ−1<0である場合は、γ=Wn√(1−Wnξ)として、以下のようになる。
φ=θc−((θc-φ0)cos(γt)
+((v0-Wn2ξ(θc-φ0))/γ)sin(γt))*exp(-Wn2ξt) (14)
v=(v0*cos(γt)+Wn2(ξv0-(θc-φ0))/(γ)sin(γt))*exp(-Wn2ξt) (15)
When Wn 2 ξ 2 −1 <0, γ = Wn√ (1−Wn 2 ξ 2 ) is obtained as follows.
φ = θc-((θc-φ0) cos (γt)
+ ((V0-Wn 2 ξ (θc-φ0)) / γ) sin (γt)) * exp (-Wn 2 ξt) (14)
v = (v0 * cos (γt) + Wn 2 (ξv0- (θc-φ0)) / (γ) sin (γt)) * exp (-Wn 2 ξt) (15)

式(12)はγが虚数の場合にも成立する式であるが、γが実数の場合で考える。式(12)で表現されるφにおいて、θcがステップ状に変化する場合にオーバシュートが発生しない条件は、絶対値が小さい方の固有値α2の係数が負であることなので、以下となる。
−((Wnξ(θc−φ0)−v0)/(2γ)+(θc−φ0)/2)<0
変形して、v0に対する条件にすると、以下となる。
v0<(Wnξ+Wn√(Wnξ−1))*(θc−φ0) (16)
Expression (12) is an expression that holds even when γ is an imaginary number, but is considered when γ is a real number. In φ expressed by Equation (12), the condition that overshoot does not occur when θc changes stepwise is as follows because the coefficient of the eigenvalue α2 having the smaller absolute value is negative.
− ((Wn 2 ξ (θc−φ0) −v0) / (2γ) + (θc−φ0) / 2) <0
If the condition is changed to v0, the following is obtained.
v0 <(Wn 2 ξ + Wn√ (Wn 2 ξ 2 -1)) * (θc-φ0) (16)

θcが一定速度で変化する場合は、θc(s)=1/(s)となり、式(9)からφ(s)は、以下のようになる。
φ(s)=Wn*(2ξ*s+1)/(s+Wn*(2ξ*s+1))/(s)
=1/(s)−1/(s+Wn*(2ξ*s+1)) (17)
式(17)は、θcが一定速度で変化する場合に、十分に時間が経過するとφも同じ速度で遅れなく変化できることを意味する。
When θc changes at a constant speed, θc (s) = 1 / (s 2 ), and φ (s) is as follows from the equation (9).
φ (s) = Wn 2 * (2ξ * s + 1) / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) / (s 2 )
= 1 / (s 2 ) −1 / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) (17)
Equation (17) means that when θc changes at a constant speed, φ can also change at the same speed without delay when sufficient time elapses.

θcが一定加速度で変化する場合は、θc(s)=1/(s)となり、式(9)からφ(s)は、以下のようになる。
φ(s)=Wn*(2ξ*s+1)/(s+Wn*(2ξ*s+1))/(s)
=1/(s)−1/s/(s+Wn*(2ξ*s+1))
=1/(s)
−1/(Wn)(1/s−(s+2Wnξ)/(s+Wn*(2ξ*s+1)) (18)
式(18)は、θcが一定加速度で変化する場合に、φも同じ加速度で変化するようになる時点で1/(Wn)の遅れが存在することを意味する。
When θc changes at a constant acceleration, θc (s) = 1 / (s 3 ), and φ (s) is obtained from Equation (9) as follows.
φ (s) = Wn 2 * (2ξ * s + 1) / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) / (s 3 )
= 1 / (s 3 ) −1 / s / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1))
= 1 / (s 3 )
−1 / (Wn 2 ) (1 / s− (s + 2Wn 2 ξ) / (s 2 + Wn 2 * (2ξ * s + 1)) (18)
Equation (18) means that when θc changes at a constant acceleration, there is a delay of 1 / (Wn 2 ) when φ also changes at the same acceleration.

指向方向指令値θcがステップ状に大きく変化する場合のフィルタ17の動作を解析し、オーバシュートを発生させないような加速係数Wnと制動係数ξの範囲について考察する。θcが大きくステップ状に変化すると、最初は加速度制限モードで動作する。ステップ角度Δθcが大きい場合には速度制限モードで動作する期間も存在し、図10に示すようになる。速度制限モードが存在しない程度の大きさのΔθcの場合には、図11に示すようになる。図10および図11では、(a)に加速度aと制限前加速度acを、(b)に速度vを、(c)にフィルタ出力値φを、それぞれ示す。   The operation of the filter 17 when the pointing direction command value θc changes greatly in steps will be analyzed, and the range of the acceleration coefficient Wn and the braking coefficient ξ so as not to cause overshoot will be considered. When θc is greatly changed in a step-like manner, it initially operates in the acceleration limited mode. When the step angle Δθc is large, there is also a period of operation in the speed limit mode, as shown in FIG. In the case of Δθc of such a magnitude that the speed limit mode does not exist, it becomes as shown in FIG. In FIGS. 10 and 11, (a) shows the acceleration a and pre-limit acceleration ac, (b) shows the velocity v, and (c) shows the filter output value φ.

図10に示す場合には、時刻t=t0でθcがステップ状に変化する。一定の加速度amaxで速度vが増加する加速期間が、速度vが上限速度vmaxになる時刻t1まで存在する。時刻t1以降は、速度vmaxでφが増加する定速度期間である。一方、制限前加速度acは、減少する。時刻t2、t3、t4を以下のように決める。ここで、t2<t3<t4である。t2は、ac=amaxになる時刻。t3は、ac=0になる時刻。t4は、ac=−amaxになる時刻。定速度期間は、時刻t3までである。時刻t3からt4の期間は、自由動作モードでφが変化する自由動作期間である。   In the case shown in FIG. 10, θc changes stepwise at time t = t0. There is an acceleration period in which the speed v increases at a constant acceleration amax until time t1 when the speed v becomes the upper limit speed vmax. After time t1, it is a constant speed period in which φ increases at speed vmax. On the other hand, the pre-limit acceleration ac decreases. Times t2, t3, and t4 are determined as follows. Here, t2 <t3 <t4. t2 is the time when ac = amax. t3 is the time when ac = 0. t4 is the time when ac = −amax. The constant speed period is until time t3. The period from time t3 to t4 is a free operation period in which φ changes in the free operation mode.

時刻t3以降は、速度vが減少する。vが減少すると、制限前加速度acが増加に転じる。時刻t5(>t4)を、ac=−amaxになる時刻とする。時刻t4からt5の期間は、一定の加速度−amaxで減速する減速期間である。時刻t5以降は、φが自由動作モードでθcに落ち着く停止期間である。   After time t3, the speed v decreases. When v decreases, the pre-limit acceleration ac starts to increase. Let time t5 (> t4) be the time when ac = −amax. The period from time t4 to t5 is a deceleration period in which the vehicle decelerates at a constant acceleration −amax. After time t5 is a stop period in which φ settles to θc in the free operation mode.

図11の場合には、定速度期間が存在しない。自由動作期間は、時刻t2から時刻t4である。他の点では、図10と同様である。   In the case of FIG. 11, there is no constant speed period. The free operation period is from time t2 to time t4. Other points are the same as those in FIG.

図10の場合の各期間でのフィルタ17の動作について説明する。まず、加速期間では、以下のようになる。
(ア)加速期間(t0<t<t1)
v(t)=amax*(t−t0)
φ(t)=(amax/2)*(t−t0)
時刻t1で、v=vmaxになるので、t1などは以下のように決められる。
t1−t0=vmax/amax
v(t1)=vmax
φ(t1)=φ1=vmax/amax/2 (19)
The operation of the filter 17 in each period in the case of FIG. 10 will be described. First, during the acceleration period:
(A) Acceleration period (t0 <t <t1)
v (t) = amax * (t−t0)
φ (t) = (amax / 2) * (t−t0) 2
Since v = vmax at time t1, t1 and the like are determined as follows.
t1-t0 = vmax / amax
v (t1) = vmax
φ (t1) = φ1 = vmax 2 / amax / 2 (19)

(イ)定速度期間(t1≦t≦t3)
v(t)=vmax
φ(t)=vmax/amax/2+vmax*(t−t1)
時刻t3で、ac=0になるので、t3などは以下のように決められる。
φ(t3)=φ3=θc−2ξvmax=vmax/amax/2+vmax*(t3−t1)
t3−t1=(θc−2ξvmax−vmax/amax/2)/vmax
(A) Constant speed period (t1 ≦ t ≦ t3)
v (t) = vmax
φ (t) = vmax 2 / amax / 2 + vmax * (t−t1)
Since ac = 0 at time t3, t3 and the like are determined as follows.
φ (t3) = φ3 = θc−2ξ vmax = vmax 2 / amax / 2 + vmax * (t3−t1)
t3−t1 = (θc−2ξvmax−vmax 2 / amax / 2) / vmax

(ウ)自由動作期間(t3<t<t4)
前に示した式(12)、(13)と同様に、表現できる。しかし、指数関数では、t4を計算することが難しくなるので、vの変化が小さく、aが一定の変化率で変化すると仮定して近似する。
a(t)=−Wn*vmax*(t-t3)
v(t)=vmax−Wn*vmax*(t-t3)/2
φ(t)=φ3+vmax*(t−t3)−Wn*vmax*(t-t3)/6
ここで、時刻t4でac=θc−φ−2ξv=−amaxになることから、t4は近似として以下となる。なお、式を簡潔に表現するために、以下のβを使用する。
β=amax/(Wn2)
t4−t3=β/vmax
+(amaxβ/vmax)(β/vmax/6+ξ)/(vmax-amaxβ/vmax/2-2ξamax)
v(t4)=v4
=vmax−(amaxβ/vmax/2)(vmax-amaxβ/vmax/6)
/(vmax-amaxβ/vmax/2-2ξamax) (20)
φ(t4)=φ4=θc−2ξv4+β (21)
式(21)に式(20)を代入すると、以下となる。
φ4=θc−2ξvmax+β
+(ξamaxβ/vmax)(vmax-amaxβ/vmax/6)/(vmax-amaxβ/vmax/2-2ξamax) (22)
(C) Free operation period (t3 <t <t4)
It can be expressed in the same way as the equations (12) and (13) shown above. However, since it is difficult to calculate t4 with an exponential function, approximation is performed assuming that change in v is small and a changes at a constant rate of change.
a (t) =-Wn 2 * vmax * (t-t3)
v (t) = vmax-Wn 2 * vmax * (t-t3) 2/2
φ (t) = φ3 + vmax * (t-t3) -Wn 2 * vmax * (t-t3) 3/6
Here, since ac = θc−φ−2ξv = −amax at time t4, t4 is approximated as follows. In order to express the expression concisely, the following β is used.
β = amax / (Wn 2 )
t4−t3 = β / vmax
+ (Amaxβ / vmax) (β / vmax / 6 + ξ) / (vmax-amaxβ / vmax / 2-2ξamax)
v (t4) = v4
= Vmax- (amaxβ / vmax / 2) (vmax-amaxβ / vmax / 6)
/ (vmax-amaxβ / vmax / 2-2ξamax) (20)
φ (t4) = φ4 = θc-2ξv4 + β (21)
Substituting equation (20) into equation (21) yields:
φ4 = θc-2ξvmax + β
+ (Ξamaxβ / vmax) (vmax-amaxβ / vmax / 6) / (vmax-amaxβ / vmax / 2-2ξamax) (22)

自由動作期間でvが変化するとして、式(20)、(21)を導出した。amax=0.15(度/秒/秒)、vmax=1.0(度/秒)、Wn=2で、ξ=1.5〜1.9の範囲で式(20)で、v4を計算すると、v4>0.993(度/秒)であった。vmaxは、運用速度の100%とし、amaxは運用加速度の15%である。   Equations (20) and (21) were derived assuming that v changes in the free motion period. amax = 0.15 (degrees / second / second), vmax = 1.0 (degrees / second), Wn = 2, and v4 is calculated by equation (20) in the range of ξ = 1.5 to 1.9. Then, v4> 0.993 (degrees / second). vmax is 100% of the operation speed, and amax is 15% of the operation acceleration.

(エ)減速期間(t4≦t≦t5)
v(t)=v4−amax*(t−t4)
φ(t)=φ4+v4*(t−t4)−(amax/2)*(t−t4)
時刻t5で、ac=−amaxになるので、t5などは以下のように決められる。
t5−t4=2v4/amax−4ξ
v(t5)=v5=4ξamax−v4 (23)
φ(t5)=φ5=θc−2ξ(4ξamax−v4)+β (24)
(D) Deceleration period (t4 ≦ t ≦ t5)
v (t) = v4−amax * (t−t4)
φ (t) = φ4 + v4 * (t−t4) − (amax / 2) * (t−t4) 2
Since ac = −amax at time t5, t5 and the like are determined as follows.
t5−t4 = 2v4 / amax−4ξ
v (t5) = v5 = 4ξamax−v4 (23)
φ (t5) = φ5 = θc-2ξ (4ξamax−v4) + β (24)

(オ)停止期間(t5<t)
前に示した式(12)、(13)と同様に、以下のようになる。
φ(t)=θc−((θc-φ5)/2+(v5-Wn2ξ(θc-φ5))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ+γ)t)
−((θc-φ5)/2-(v5-Wn2ξ(θc-φ5))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ-γ)t) (25)
v(t)=(v5/2+Wn2(ξv5-(θc-φ5))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ+γ)t)
+(v5/2-Wn2(ξv5-(θc-φ5))/(2γ))*exp(-(Wn2ξ-γ)t) (26)
(E) Stop period (t5 <t)
Similar to equations (12) and (13) shown above, the following is obtained.
φ (t) = θc − ((θc-φ5) / 2 + (v5-Wn 2 ξ (θc-φ5)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ + γ) t)
− ((Θc-φ5) / 2- (v5-Wn 2 ξ (θc-φ5)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ-γ) t) (25)
v (t) = (v5 / 2 + Wn 2 (ξv5- (θc-φ5)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ + γ) t)
+ (V5 / 2-Wn 2 (ξv5- (θc-φ5)) / (2γ)) * exp (-(Wn 2 ξ-γ) t) (26)

定速度期間を持たない図11の場合は、以下のようになる。
(ア1)加速期間(t0<t<t2)
v(t)=amax*(t−t0)
φ(t)=(amax/2)*(t−t0)
時刻t2での値を、以下の変数で表す。
v(t2)=v2=amax*(t2−t0)
φ(t2)=φ2=(amax/2)*(t2−t0)
φ2=(v22/amax/2) (27)
In the case of FIG. 11 that does not have a constant speed period, it is as follows.
(A) Acceleration period (t0 <t <t2)
v (t) = amax * (t−t0)
φ (t) = (amax / 2) * (t−t0) 2
The value at time t2 is represented by the following variables.
v (t2) = v2 = amax * (t2-t0)
φ (t2) = φ2 = (amax / 2) * (t2−t0) 2
φ2 = (v2 2 / amax / 2) (27)

時刻t2で、ac=amaxになるので、そのことを利用してt2を計算する。
Wn(θc−φ2−2ξv2)=amax
θc−amax*(t2−t0)/2−2ξamax*(t2−t0)=β
(t2−t0)+4ξ(t2−t0)−2(θc−β)/amax=0
上式を解いて、正の方の値をとると、以下のようになる。
t2−t0=√(4ξ+2(θc−β)/amax)−2ξ
v2=amax*(√(4ξ+2(θc−β)/amax)−2ξ) (28)
φ2=θc−β+4ξ−2ξamax√(4ξ+2(θc−β)/amax) (29)
θcをv2で表現すると、以下のようになる。
θc=(v22/amax/2)+2ξv2+β (30)
Since ac = amax at time t2, t2 is calculated using this fact.
Wn 2 (θc−φ2−2ξv2) = amax
θc−amax * (t2−t0) 2 / 2-2ξamax * (t2−t0) = β
(t2−t0) 2 + 4ξ (t2−t0) −2 (θc−β) / amax = 0
Solving the above equation and taking the positive value results in the following.
t2−t0 = √ (4ξ 2 +2 (θc−β) / amax) −2ξ
v2 = amax * (√ (4ξ 2 +2 (θc−β) / amax) −2ξ) (28)
φ2 = θc-β + 4ξ 2 -2ξamax√ (4ξ 2 +2 (θc-β) / amax) (29)
When θc is expressed by v2, it is as follows.
θc = (v2 2 / amax / 2) + 2ξv2 + β (30)

(ウ1)自由動作期間(t2<t<t4)
前に示した式(12)、(13)と同様に、表現できる。しかし、指数関数では、t4を計算しにくいので、vの変化が小さく、aが一定の変化率で変化すると仮定して近似する。時刻t3までの加速する期間とt3からt4までの減速する期間に分けて考える。
a(t)=amax−Wn*v2*(t-t2)
v(t)=v2+amax*(t-t2)−Wn*v2*(t-t2)/2
φ(t)=φ2+v2*(t−t2)+amax*(t-t2)/2−Wn*v2*(t-t2)/6
ここで、時刻t3でa=0になることから、t3は近似として以下となる。
t3-t2=β/v2−(amaxβ/v2)(β/v2/6+ξ)/(v2+amaxβ/v2/2)
v(t3)=v3=v2+amaxβ/v2/2 (31)
φ(t3)=φ3=θc−2ξv2−ξamaxβ/v2 (32)
(C) Free operation period (t2 <t <t4)
It can be expressed in the same way as the equations (12) and (13) shown above. However, in the exponential function, since it is difficult to calculate t4, the change of v is small, and approximation is performed assuming that a changes at a constant rate of change. Consider an acceleration period from time t3 to a deceleration period from t3 to t4.
a (t) = amax−Wn 2 * v2 * (t−t2)
v (t) = v2 + amax * (t-t2) -Wn 2 * v2 * (t-t2) 2/2
φ (t) = φ2 + v2 * (t-t2) + amax * (t-t2) 2/2-Wn 2 * v2 * (t-t2) 3/6
Here, since a = 0 at time t3, t3 is approximated as follows.
t3-t2 = β / v2− (amaxβ / v2) (β / v2 / 6 + ξ) / (v2 + amaxβ / v2 / 2)
v (t3) = v3 = v2 + amaxβ / v2 / 2 (31)
φ (t3) = φ3 = θc-2ξv2-ξamaxβ / v2 (32)

時刻t3からt4の期間は、(ウ)の場合と同様にして、以下のようになる。
t4−t3=β/v3+(amaxβ/v3)(β/v3/6+ξ)/(v3-amaxβ/v3/2-2ξamax)
v4=v3−(amaxβ/v3/2)(v3-amaxβ/v3/6)/(v3-amaxβ/v3/2-2ξamax) (33)
φ4=θc−2ξv3+β
+(ξamaxβ/v3)(v3-amaxβ/v3/6)/(v3-amaxβ/v3/2-2ξamax) (34)
The period from time t3 to t4 is as follows in the same manner as in (c).
t4−t3 = β / v3 + (amaxβ / v3) (β / v3 / 6 + ξ) / (v3-amaxβ / v3 / 2-2ξamax)
v4 = v3− (amaxβ / v3 / 2) (v3-amaxβ / v3 / 6) / (v3-amaxβ / v3 / 2-2ξamax) (33)
φ4 = θc-2ξv3 + β
+ (Ξamaxβ / v3) (v3-amaxβ / v3 / 6) / (v3-amaxβ / v3 / 2-2ξamax) (34)

自由動作期間でvが変化するとして、式(31)〜(34)を導出した。amax=0.15(度/秒/秒)、v2=0.4〜0.9(度/秒)、Wn=2で、ξは後で説明するオーバシュートを発生させない下限値として、式(31)、(33)でv4を計算すると、v4/v2>0.98であった。   Equations (31) to (34) were derived on the assumption that v changes in the free motion period. amax = 0.15 (degrees / second / second), v2 = 0.4 to 0.9 (degrees / second), Wn = 2, and ξ is a lower limit value that does not cause overshoot described later, When calculating v4 in 31) and (33), it was v4 / v2> 0.98.

時刻t4以降の減速期間と停止期間は、定速度期間が存在する場合と同様になる。   The deceleration period and the stop period after time t4 are the same as when the constant speed period exists.

フィルタ17の加速係数Wnと制動係数ξは、ステップ入力に対してフィルタ出力値φにオーバシュートが発生しないように決める。決め方について説明する。図12は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する速度加速度制限フィルタにおいて制動係数ξの値の差によりオーバシュートが発生することを説明する図である。θc=3.9度として、vが0.8(度/秒)程度まで加速する場合で、ξ=1.2、1.3、1.4の3通りの場合を示している。ξ=1.2の場合は、オーバシュートが発生する。ξ=1.3、1.4の場合はオーバシュートが発生しない。ξ=1.3の方がθcから0.05度以内の範囲に入るまでに要する時間が3秒ぐらい早い。加速係数Wnが同じならば、制動係数ξはオーバシュートが発生しない範囲で小さい方が望ましい。   The acceleration coefficient Wn and the braking coefficient ξ of the filter 17 are determined so that no overshoot occurs in the filter output value φ with respect to the step input. Explain how to decide. FIG. 12 is a diagram for explaining that an overshoot occurs due to a difference in the braking coefficient ξ in the speed / acceleration limiting filter included in the antenna directivity direction control apparatus according to the first embodiment. In this case, θc = 3.9 degrees, v is accelerated to about 0.8 (degrees / second), and three cases of ξ = 1.2, 1.3, and 1.4 are shown. When ξ = 1.2, overshoot occurs. When ξ = 1.3, 1.4, no overshoot occurs. The time required for ξ = 1.3 to be within a range of 0.05 degrees from θc is about 3 seconds earlier. If the acceleration coefficient Wn is the same, it is desirable that the braking coefficient ξ is small as long as overshoot does not occur.

φにオーバシュートを発生させないためには、以下が成立する必要がある。ここでは、オーバシュートの許容値をゼロとしている。
v5≧0 (35)
(Wnξ+Wn√(Wnξ−1))*(θc−φ5)>v5 (36)
式(35)は、減速期間にオーバシュートが発生しないことを表す条件である。式(36)は、停止期間にオーバシュートが発生しないことを表す条件である。
In order not to cause overshoot in φ, the following must be established. Here, the allowable overshoot value is zero.
v5 ≧ 0 (35)
(Wn 2 ξ + Wn√ (Wn 2 ξ 2 −1)) * (θc−φ5)> v5 (36)
Equation (35) is a condition representing that no overshoot occurs during the deceleration period. Expression (36) is a condition representing that no overshoot occurs during the stop period.

アンテナ方向θMにオーバシュートを発生させないことが必要である。アンテナ方向θMがフィルタ出力値φから遅れる場合には、φのオーバシュートの許容値を、アンテナ方向θMの遅れを考慮して決めてもよい。   It is necessary not to generate overshoot in the antenna direction θM. When the antenna direction θM is delayed from the filter output value φ, the allowable overshoot value of φ may be determined in consideration of the delay in the antenna direction θM.

導出過程は省略するが、式(35)と(36)は、以下のようにv4とξの式に変形できる。
4ξamax≧v4 (37)
4ξamax−β/(2ξ−1/(Wnξ+Wn√(Wnξ−1)))≧v4 (38)
式(38)が満足すれば、式(37)も満足する。また、固有値が振動成分を持たないために、以下が成立する必要がある。
ξ≧1/Wn (39)
Although the derivation process is omitted, equations (35) and (36) can be transformed into equations of v4 and ξ as follows.
4ξamax ≧ v4 (37)
4ξamax-β / (2ξ-1 / (Wn 2 ξ + Wn√ (Wn 2 ξ 2 -1))) ≧ v4 (38)
If Expression (38) is satisfied, Expression (37) is also satisfied. In addition, since the eigenvalue does not have a vibration component, the following must be satisfied.
ξ ≧ 1 / Wn (39)

導出過程は省略するが、式(38)から以下の式が得られる。
ξ≧(3/8)(v4/amax)−(1/8)√((v4/amax)−8/Wn2)>1/Wn (40)
式(40)が成立するためには、以下が成立する必要がある。
v4≧3amax/Wn (41)
式(41)が成立しないv4に対しては、式(39)がξに対する条件になる。式(41)が成立しないv4に対しては、オーバシュートが発生しない限界までξを小さくすることはできない。v4が小さい場合はθcが小さいので、収束するまでの時間が短く、収束までの時間を速くする必要性は小さい。
Although the derivation process is omitted, the following equation is obtained from equation (38).
ξ ≧ (3/8) (v4 / amax) − (1/8) √ ((v4 / amax) 2 −8 / Wn 2 )> 1 / Wn (40)
In order for Expression (40) to be satisfied, the following must be satisfied.
v4 ≧ 3amax / Wn (41)
For v4 where equation (41) does not hold, equation (39) is a condition for ξ. For v4 where equation (41) does not hold, ξ cannot be reduced to the limit where no overshoot occurs. When v4 is small, θc is small, so the time until convergence is short, and there is little need to increase the time until convergence.

amax=0.15(度/秒/秒)、vmax=1.0(度/秒)、Wn=2の場合で、式(40)による制動係数ξの下限値をθcに対して示したものが、図8である。なお、自由動作期間でのvの減少は小さいので、v4=v2またはv4=vmaxとする。そして、式(30)によりv2からθcを計算する。   In the case of amax = 0.15 (degrees / second / second), vmax = 1.0 (degrees / second), Wn = 2, the lower limit value of the braking coefficient ξ according to the equation (40) is shown with respect to θc. This is shown in FIG. Since the decrease in v during the free operation period is small, it is assumed that v4 = v2 or v4 = vmax. Then, θc is calculated from v2 using equation (30).

動作を説明する。指向方向指令値θcをステップ状に10度だけ変化させた場合のシミュレーション結果を示す。ここで、amax=0.15(度/秒/秒)、vmax=1.0(度/秒)とし、フィルタ17のパラメータは、図7および図8のように設定している。なお、アンテナ1の運用速度は1.0(度/秒)、運用加速度は1.0(度/秒/秒)である。ここでは、速度は運用速度の100%、加速度は運用加速度の15%で動作させる場合のシミュレーション結果を示す。加速度上限値amaxは、運用加速度に対して例えば20%程度以下の決められた値以下にすることが望ましい。また、速度上限値vmaxは、運用速度の例えば90%程度以上の決められた値とすることが望ましい。   The operation will be described. A simulation result when the pointing direction command value θc is changed by 10 degrees stepwise is shown. Here, amax = 0.15 (degrees / second / second), vmax = 1.0 (degrees / second), and the parameters of the filter 17 are set as shown in FIGS. The operating speed of the antenna 1 is 1.0 (degrees / second), and the operating acceleration is 1.0 (degrees / second / second). Here, the simulation results are shown in the case of operating at 100% of the operating speed and 15% of the operating acceleration. The acceleration upper limit value amax is preferably set to be equal to or less than a predetermined value of about 20% or less with respect to the operational acceleration. Further, it is desirable that the speed upper limit value vmax is a predetermined value of, for example, about 90% or more of the operation speed.

図13は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置のマスターモード時の構成を説明するブロック図である。図13(a)に、フィルタ17の出力φ、アンテナ方向θMおよびコリメータ方向θKを示す。図13(b)に、θcにほぼ収束する期間での図13(a)の拡大図を示す。図13(c)に、ΔK=θM-θkとθK−φを示す。(a)と(b)では、アンテナ方向θMは太い実線で表し、コリメータ方向θKを太い一点鎖線で示し、フィルタ出力値φを細い実線で示す。(c)では、θM-θkを太い実線で表し、θK−φを太い一点鎖線で表す。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration in the master mode of the antenna directivity control apparatus according to the first embodiment. FIG. 13A shows the output φ, the antenna direction θM, and the collimator direction θK of the filter 17. FIG. 13 (b) shows an enlarged view of FIG. 13 (a) in a period in which it substantially converges to θc. FIG. 13C shows ΔK = θM−θk and θK−φ. In (a) and (b), the antenna direction θM is represented by a thick solid line, the collimator direction θK is represented by a thick dashed line, and the filter output value φ is represented by a thin solid line. In (c), θM−θk is represented by a thick solid line, and θK−φ is represented by a thick alternate long and short dash line.

図13から、マスターモードで制御しているので、アンテナ1とコリメータ方向の誤差がほとんどない連動した状態で指向方向を変更できることが分る。また、フィルタ17を有し、そのパラメータを適切に設定しているので、アンテナ1のオーバシュートが0.006度未満と非常に小さくなっている。コリメータ方向θKは、0.3秒程度の間だけ0.002度未満のオーバシュートが発生する。そのため、θM-θk>0の部分では、θM-θkがθMのオーバシュートを表す。   It can be seen from FIG. 13 that since the control is performed in the master mode, the pointing direction can be changed in an interlocked state in which there is almost no error between the antenna 1 and the collimator direction. Further, since the filter 17 is provided and the parameters are appropriately set, the overshoot of the antenna 1 is very small, less than 0.006 degrees. In the collimator direction θK, an overshoot of less than 0.002 degrees occurs only for about 0.3 seconds. Therefore, in the portion where θM-θk> 0, θM-θk represents an overshoot of θM.

比較例として、従来のアンテナの指向方向制御装置の動作のシミュレーション結果を示す。従来のアンテナでは、運用速度が0.5(度/秒)、運用加速度は0.5(度/秒/秒)である。amax=0.15(度/秒/秒)、Wn=1.105、ξ=0.64とし、vmax=0.30(度/秒)とした場合のシミュレーション結果を図14に示す。vmax=0.50(度/秒)とした場合のシミュレーション結果を図15に示す。図14は、速度を運用速度の60%に制限した場合である。図15は、運用速度の100%を出せるようにした場合である。図14は、比較例としての従来のアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向をステップ状に変更する場合の1例のシミュレーション結果を示す図である。図15は、別の1例のシミュレーション結果を示す図である。   As a comparative example, a simulation result of the operation of a conventional antenna directivity direction control apparatus is shown. The conventional antenna has an operation speed of 0.5 (degrees / second) and an operation acceleration of 0.5 (degrees / second / second). FIG. 14 shows the simulation results when amax = 0.15 (degrees / second / second), Wn = 1.105, ξ = 0.64, and vmax = 0.30 (degrees / second). The simulation result when vmax = 0.50 (degrees / second) is shown in FIG. FIG. 14 shows a case where the speed is limited to 60% of the operation speed. FIG. 15 shows a case where 100% of the operation speed can be output. FIG. 14 is a diagram illustrating a simulation result of an example in the case where the conventional antenna directivity direction control apparatus as a comparative example changes the antenna directivity direction to a step shape. FIG. 15 is a diagram illustrating another example of simulation results.

図14では、速度を60%に制限しているために、アンテナ方向θMとコリメータ方向θKの差は定速で動いている時にはほぼゼロになっている。θcへの収束時には、コリメータはオーバシュートが0.001度未満であるが、アンテナは約0.15度のオーバシュートが存在する。   In FIG. 14, since the speed is limited to 60%, the difference between the antenna direction θM and the collimator direction θK is almost zero when moving at a constant speed. At convergence to θc, the collimator has an overshoot of less than 0.001 degrees, while the antenna has an overshoot of about 0.15 degrees.

図15では、100%の速度を出しているため、アンテナがコリメータに対して約0.2度だけ遅れている。θcへの収束時には、コリメータはオーバシュートが0.003度未満であるが、アンテナは約0.22度のオーバシュートが存在する。   In FIG. 15, since the speed is 100%, the antenna is delayed by about 0.2 degrees with respect to the collimator. At convergence to θc, the collimator has an overshoot of less than 0.003 degrees, while the antenna has an overshoot of about 0.22 degrees.

マスターモードで動作させることで、アンテナを運用速度で指向方向を変化させる場合でもアンテナとコリメータの指向方向の差を許容できる範囲に抑えることができる。指向方向指令値θcがステップ状に変化する場合でも、フィルタ17を介してθcが仰角駆動装置2および方位角駆動装置3に入力されるようにしたので、加速度および速度を制限した上で指向方向を変更できる。加速度を運用加速度の15%と小さい値に制限しているので、加速度の制限値を大きくした場合よりも小さい力でよくなり、仰角駆動装置2および方位角駆動装置3での最大消費電力を小さくできる。   By operating in the master mode, even when the directivity direction of the antenna is changed at the operation speed, the difference in directivity direction between the antenna and the collimator can be suppressed within an allowable range. Even when the pointing direction command value θc changes stepwise, θc is input to the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 via the filter 17, so that the acceleration and speed are limited and the pointing direction is limited. Can be changed. Since the acceleration is limited to a value as small as 15% of the operational acceleration, less force is required than when the acceleration limit value is increased, and the maximum power consumption in the elevation angle driving device 2 and the azimuth angle driving device 3 is reduced. it can.

指向方向をステップ状に大きく変更する場合は、アンテナ装置が追尾する目標が変更になる場合などである。運用速度で指向方向を変更できることで、新たな目標を追尾することを早く開始できるようになる。目標が追尾できるようになると、スレーブモードに変更する。マスターモードでも運用に支障はないと思われるが、従来の実績からスレーブモードを使うことにする。目標追尾時もマスターモードを使用するようにしてもよい。   For example, when the directivity direction is greatly changed stepwise, the target tracked by the antenna device is changed. The ability to change the direction of direction at the operating speed will allow you to quickly start tracking new targets. When the target can be tracked, change to slave mode. Although it seems that there is no problem in operation even in the master mode, the slave mode is used from the past results. The master mode may be used also during target tracking.

なお、運用速度を最大限利用することが必要な指令値に対してアンテナとコリメータをそれぞれ独立に駆動することも可能である。しかし、独立駆動では、マスターモードまたはスレーブモードでのアンテナとコリメータが連動している状態から連動していない状態になるので、再度、連動させる際に時間がかかり、マスターモードを使用する場合と比較して運用性で劣る。   It is also possible to drive the antenna and the collimator independently of each other with respect to a command value that requires the maximum use of the operation speed. However, in independent drive, the antenna and collimator in master mode or slave mode are switched from linked to non-linked, so it takes time to link again, compared to using master mode. Inferior in operability.

従来の速度加速度制限フィルタは、指令値やフィルタ内部での速度や加速度などに基づきフィルタを介した値を出力するか、入力される指令値をそのまま出力するかを切替えていた。例えば、指令値速度が例えば0.5(度/秒)以上、またはフィルタ内加速度が0.1(度/秒/秒)以上を検出した場合に、フィルタを介した値を出力する。また、例えば、フィルタ内速度が例えば0.04(度/秒)未満、またはフィルタ出力と指令値との差が0.005(度)未満を検出した場合に、入力される指令値をそのまま出力する。   A conventional speed acceleration limiting filter switches between outputting a value via a filter based on a command value, speed and acceleration inside the filter, or outputting an input command value as it is. For example, when the command value speed is detected to be 0.5 (degrees / second) or more, or the acceleration in the filter is detected to 0.1 (degrees / second / second) or more, a value is output via the filter. Further, for example, when the in-filter speed is detected to be less than 0.04 (degrees / second) or the difference between the filter output and the command value is less than 0.005 (degrees), the input command value is output as it is. To do.

この実施の形態では、フィルタ17は常にフィルタ17を介した値を出力する。フィルタ17が有する係数設定部40は、ステップ状に変化する指令値の場合は変化幅に応じて、ステップ状の変化でない場合には指令値の速度に応じて、リアルタイムに加速係数Wnおよび制動係数ξを設定する。ステップ状の変化を検出した場合は、アンテナ方向θMが変化後の指令値を含む決められた範囲になるまで係数の値を変更しない。   In this embodiment, the filter 17 always outputs a value via the filter 17. The coefficient setting unit 40 included in the filter 17 determines the acceleration coefficient Wn and the braking coefficient in real time according to the change width when the command value changes stepwise, and according to the speed of the command value when the command value does not change stepwise. Set ξ. When a step-like change is detected, the coefficient value is not changed until the antenna direction θM is within a predetermined range including the command value after the change.

係数設定部40が係数を設定する動作を説明する。図16は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置が有する係数設定部がフィルタの係数を設定する動作を説明するフローチャートである。Δt=0.01秒周期で、係数設定部40が起動されるごとに図16に示す処理が実行される。   An operation in which the coefficient setting unit 40 sets a coefficient will be described. FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation in which a coefficient setting unit included in the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1 sets filter coefficients. The process shown in FIG. 16 is executed every time the coefficient setting unit 40 is activated with a period of Δt = 0.01 seconds.

係数設定部40は、以下の動作状態を有する。
ステップ:閾値より大きいステップ状の指令値の変化を検出している状態。
速度検出:継続的な指令値の変化を検出している状態。
静止中:ステップでも速度検出でもない状態。
The coefficient setting unit 40 has the following operation state.
Step: A state in which a change in the step-like command value that is larger than the threshold is detected.
Speed detection: A state in which a continuous change in command value is detected.
At rest: State where neither step nor speed is detected.

係数設定部40の動作を説明するために、以下の変数を使用する。前に定義したものも示す。
Δt:時間の刻み幅。
θN:今回の起動時に取得した、指向方向指令値θc。
θP:前回の起動時に取得した、指向方向指令値θc。
Δθc:ステップ角度。Δθc=θN−θP
Δθ0:ステップの動作状態の時に、係数の設定の判断に使用したステップ角度。
u:今回起動時の指向方向指令値θcの速度。u=Δθc/Δt
up:前回起動時の速度。
θS:ステップ入力と判断する閾値(ステップ検出閾値)。例えば0.01度とする。
θR:フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したことを判断するための|θc−φ|に対する閾値。例えば0.01度とする。
vR:フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したことを判断するための|v|に対する閾値。例えば、0.001(度/秒)とする。
In order to explain the operation of the coefficient setting unit 40, the following variables are used. It also shows what was previously defined.
Δt: Step size.
θN: Directional direction command value θc acquired at the time of this startup.
θP: Directional direction command value θc acquired at the previous activation.
Δθc: Step angle. Δθc = θN−θP
Δθ0: Step angle used to determine the coefficient setting when the step is operating.
u: Speed of the pointing direction command value θc at the time of starting this time. u = Δθc / Δt
up: The speed at the time of the last activation.
θS: a threshold for determining step input (step detection threshold). For example, it is 0.01 degree.
θR: A threshold value for | θc−φ | for determining that the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. For example, it is 0.01 degree.
vR: A threshold value for | v | for determining that the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. For example, 0.001 (degrees / second) is set.

ステップS01で、指向方向指令値θcとフィルタ出力値φを取得する。ステップS02で、θP=θN、θN=取得したθc、up=u、Δθc=θN−θP、u=Δθc/Δtと設定する。   In step S01, a directivity direction command value θc and a filter output value φ are acquired. In step S02, θP = θN, θN = obtained θc, up = u, Δθc = θN−θP, and u = Δθc / Δt are set.

ステップS03で、Δθc=0かどうかチェックする。ステップ角度Δθcは、決められた周期(ΔT)で取得される指向方向指令値θcの変化である指令値変化幅である。   In step S03, it is checked whether Δθc = 0. The step angle Δθc is a command value change width that is a change in the pointing direction command value θc acquired at a determined period (ΔT).

Δθc=0でない場合(S03でNO)は、ステップS04で、動作状態がステップかどうかチェックする。動作状態がステップでない場合(S04でNO)は、ステップS05で、|Δθc|>θSかどうかチェックする。すなわち、ステップ角度Δθcの絶対値が決められたステップ検出閾値θSより大きいかどうかチェックする。|Δθc|>θSである場合(S05がYES)は、ステップS06で、動作状態をステップにする。ステップS07で、制御モードをマスターモードに変更するように、通知する。   If Δθc = 0 is not satisfied (NO in S03), it is checked in step S04 whether the operating state is a step. If the operating state is not a step (NO in S04), it is checked in step S05 whether | Δθc |> θS. That is, it is checked whether the absolute value of the step angle Δθc is larger than the determined step detection threshold θS. If | Δθc |> θS (YES in S05), the operation state is set to a step in step S06. In step S07, notification is made to change the control mode to the master mode.

動作状態がステップである場合(S04でYES)は、ステップS08で、|Δθc|>Δθ0かどうかチェックする。|Δθc|>Δθ0である場合(S08でYES)は、ステップS09で、Δθ0=|Δθc|とする。   If the operating state is a step (YES in S04), it is checked in step S08 whether | Δθc |> Δθ0. If | Δθc |> Δθ0 (YES in S08), Δθ0 = | Δθc | is set in step S09.

S07あるいはS09の実行後に、ステップS10で、ステップ入力用係数テーブル41を参照して|Δθc|に対応する値を、制動係数ξおよび加速係数Wnに設定する。   After execution of S07 or S09, in step S10, the value corresponding to | Δθc | is set in the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn with reference to the step input coefficient table 41.

動作状態がステップである状態で、ステップ検出閾値θSより大きいステップ角度Δθcを検出する状況は、ステップ入力に対してフィルタ出力値φが指令値θcに収束する前に、再度、ステップ入力が入力された場合を意味する。この状況は、通常の制御では発生しない。複数のステップ入力の中で、大きい方のステップ入力の変化幅に対応した制動係数ξおよび加速係数Wnでフィルタ17を動作させる。ステップの動作状態の時にステップ入力を検出した場合に、その時点でのアンテナ方向とその速度も考慮して、制動係数ξおよび加速係数Wnを決めるようにしてもよい。   When the operation state is a step and the step angle Δθc larger than the step detection threshold θS is detected, the step input is input again before the filter output value φ converges to the command value θc with respect to the step input. Means when This situation does not occur with normal control. Among the plurality of step inputs, the filter 17 is operated with the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn corresponding to the change width of the larger step input. When step input is detected in the step operation state, the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn may be determined in consideration of the antenna direction and the speed at that time.

|Δθc|>Δθ0でない場合(S08でNO)は、動作状態がステップなので、設定されている制動係数ξおよび加速係数Wnが維持されるように、処理を終了する。   If | Δθc |> Δθ0 is not satisfied (NO in S08), the operation state is a step, so the processing is terminated so that the set braking coefficient ξ and acceleration coefficient Wn are maintained.

|Δθc|>θSでない場合(S05がNO)は、ステップS11で、up=0かどうかをチェックする。up=0である場合(S11でYES)は、ステップ入力である。ステップS10で、ステップ入力用係数テーブル41を参照して|Δθc|に対応する値を、制動係数ξおよび加速係数Wnに設定する。   If | Δθc |> θS is not satisfied (NO in S05), it is checked in step S11 whether up = 0. If up = 0 (YES in S11), it is a step input. In step S10, referring to the step input coefficient table 41, values corresponding to | Δθc | are set in the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn.

up=0でない場合(S11でNO)は、継続入力である。ステップS12で、継続入力用係数テーブル42を参照して|u|に対応する値を、制動係数ξおよび加速係数Wnに設定する。ステップS13で、動作状態を速度検出とする。   If up = 0 is not satisfied (NO in S11), it is a continuous input. In step S12, referring to the continuous input coefficient table 42, values corresponding to | u | are set in the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn. In step S13, the operation state is set as speed detection.

Δθc=0である場合(S03でYES)は、ステップS14で、動作状態が静止中かどうかチェックする。静止中でない場合(S14でNO)は、ステップS15で、動作状態が速度検出かどうかチェックする。速度検出である場合(S15でYES)は、ステップS16で動作状態を静止中にする。S16の実行後または静止中である場合(S14でYES)は、ステップS10で、ステップ入力用係数テーブル41を参照して|Δθc|に対応する値を、制動係数ξおよび加速係数Wnに設定する。   If Δθc = 0 (YES in S03), it is checked in step S14 whether the operation state is stationary. If it is not stationary (NO in S14), it is checked in step S15 whether the operating state is speed detection. If it is speed detection (YES in S15), the operation state is set to rest in step S16. If S16 is executed or if it is stationary (YES in S14), values corresponding to | Δθc | are set to the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn with reference to the step input coefficient table 41 in step S10. .

静止中でも速度検出でもない場合(S15でNO)は、動作状態がステップであることになる。動作状態がステップの場合には、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束するまでは、制動係数ξおよび加速係数Wnを保持する。フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したかどうかチェックする。ステップS17で、|θc−φ|<θRであるかどうかチェックする。|θc−φ|<θRである場合(S17でYES)は、S18で、|v|<vRであるかどうかチェックする。|v|<vRである場合(S18でYES)は、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したと判断する。ステップS19で、動作状態を静止中にし、Δθc0=0とする。ステップS20で、制御モードをスレーブモードに変更するように、通知する。   If it is neither stationary nor speed detection (NO in S15), the operation state is a step. When the operation state is a step, the braking coefficient ξ and the acceleration coefficient Wn are held until the filter output value φ converges to the pointing direction command value θc. It is checked whether the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. In step S17, it is checked whether or not | θc−φ | <θR. If | θc−φ | <θR (YES in S17), it is checked in S18 whether | v | <vR. If | v | <vR (YES in S18), it is determined that the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. In step S19, the operation state is set to rest, and Δθc0 = 0. In step S20, notification is made to change the control mode to the slave mode.

|θc−φ|<θRでない場合(S17でNO)、および|v|<vRでない場合(S18でNO)は、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束しておらず、動作状態をステップのままとする。   When | θc−φ | <θR is not satisfied (NO in S17) and | v | <vR is not satisfied (NO in S18), the filter output value φ does not converge to the directivity direction command value θc, and the operating state is changed. Leave as a step.

S17とS18は、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したかどうかを判断する条件である。すなわち、フィルタ出力値φと指向方向指令値θcとの差の絶対値|θc−φ|が収束検出角度閾値θRより小さく、かつフィルタ出力値φの速度vの絶対値|v|が収束検出角度閾値vRより小さい場合に、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したと判断する。他の条件で、フィルタ出力値φが指向方向指令値θcに収束したと判断してもよい。例えば、|θc−φ|<θRが決められた時間以上に継続する場合に、φがθcに収束したと判断してもよい。   S17 and S18 are conditions for determining whether or not the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. That is, the absolute value | θc−φ | of the difference between the filter output value φ and the pointing direction command value θc is smaller than the convergence detection angle threshold θR, and the absolute value | v | of the velocity v of the filter output value φ is the convergence detection angle. If it is smaller than the threshold value vR, it is determined that the filter output value φ has converged to the pointing direction command value θc. It may be determined that the filter output value φ has converged to the directivity direction command value θc under other conditions. For example, if | θc−φ | <θR continues for a predetermined time or more, it may be determined that φ has converged to θc.

図16に示すフローチャートでは、係数設定部40がマスターモード、スレーブモードの切替の要否を判断している。係数設定部40の外側で、マスターモード、スレーブモードの切替を判断し、スレーブモードに切替えたことを係数設定部40に入力してもよい。その場合には、係数設定部40にフィルタ出力値φを入力しなくてもよい。スレーブモードへの切替が通知されると、係数設定部40は動作状態をステップから静止中に変更する。   In the flowchart shown in FIG. 16, the coefficient setting unit 40 determines whether it is necessary to switch between the master mode and the slave mode. The switching between the master mode and the slave mode may be determined outside the coefficient setting unit 40 and the fact that the switching to the slave mode is performed may be input to the coefficient setting unit 40. In that case, the filter output value φ may not be input to the coefficient setting unit 40. When the switching to the slave mode is notified, the coefficient setting unit 40 changes the operation state from the step to the stationary state.

フィルタ17の動作状態が速度検出である場合に、速度が0.10(度/秒)以下の場合はWn=10.01、ξ=0.099としている。速度が0.10(度/秒)より大きい場合はWn=2、ξ=0.7としている。これは、速度が小さい場合はフィルタ17の応答を速くし、速度が大きい場合は加速度が大きくなりすぎないようにするためである。   When the operation state of the filter 17 is speed detection, if the speed is 0.10 (degrees / second) or less, Wn = 10.01 and ξ = 0.099. When the speed is greater than 0.10 (degrees / second), Wn = 2 and ξ = 0.7. This is because the response of the filter 17 is increased when the speed is low, and the acceleration is not excessively increased when the speed is high.

フィルタ17の動作状態が速度検出である場合の動作を例により説明する。図17は、実施の形態1に係るアンテナの指向方向制御装置がアンテナの指向方向を一定の速度で変更する場合の1例のシミュレーション結果を示す図である。図18は、別の1例のシミュレーション結果を示す図である。図17は、速度が0.10(度/秒)の場合である。図18は、速度が0.11(度/秒)の場合である。   An operation when the operation state of the filter 17 is speed detection will be described by way of example. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a simulation result when the antenna directivity control apparatus according to Embodiment 1 changes the antenna directivity at a constant speed. FIG. 18 is a diagram illustrating another example of simulation results. FIG. 17 shows the case where the speed is 0.10 (degrees / second). FIG. 18 shows a case where the speed is 0.11 (degrees / second).

図17(a)に、指向方向指令値θc、フィルタ17の出力φ、アンテナ方向θMおよびコリメータ方向θKを示す。θcを細い破線で、φを細い実線で、θMを太い実線で、θKを太い一点鎖線でそれぞれ表す。図17(b)に、θc−φ、θc―θMを示す。θc−φを細い実線で表し、θc―θMを太い実線で表す。図17(c)に、φの速度を細い実線で示し、θMの速度を太い実線で示す。図17(d)に、φの加速度を細い実線で示し、θMの加速度を太い実線で示す。図18でも同様である。   FIG. 17A shows the pointing direction command value θc, the output φ of the filter 17, the antenna direction θM, and the collimator direction θK. θc is represented by a thin broken line, φ is represented by a thin solid line, θM is represented by a thick solid line, and θK is represented by a thick dashed line. FIG. 17B shows θc−φ and θc−θM. θc−φ is represented by a thin solid line, and θc−θM is represented by a thick solid line. In FIG. 17C, the speed of φ is indicated by a thin solid line, and the speed of θM is indicated by a thick solid line. In FIG. 17 (d), the acceleration of φ is indicated by a thin solid line, and the acceleration of θM is indicated by a thick solid line. The same applies to FIG.

図17では、θMのφに対する遅れが最大で約0.08度であり、約28秒で遅れが0.02度未満になっている。図18では、θMのφに対する遅れが最大で約0.10度であり、約35秒で遅れが0.02度未満になっている。図17から分るように、指向方向指令値θcの速度が小さい場合に加速係数Wnを大きく制動係数ξを小さくしているので、応答が速くなることが分る。   In FIG. 17, the maximum delay of θM with respect to φ is about 0.08 degree, and the delay is less than 0.02 degree in about 28 seconds. In FIG. 18, the maximum delay of θM with respect to φ is about 0.10 degree, and the delay is less than 0.02 degree in about 35 seconds. As can be seen from FIG. 17, when the speed of the pointing direction command value θc is small, the acceleration coefficient Wn is increased and the braking coefficient ξ is decreased, so that the response becomes faster.

速度が0.1(度/秒)以下の場合の図17では、Wn=10.01、ξ=0.099としているので振動成分が存在する。振動成分が存在する場合に制動係数および加速係数の決め方は理論的に解析できていないが、経験的に少し振動成分が存在する場合の方が、フィルタ17の応答が速くなるので、振動成分が発生するような制動係数および加速係数としている。図17(a),(b)に示すように、オーバシュートすなわちアンテナ方向θMが指向方向指令値θcよりも許容値を超えて大きくなることは発生しない。   In FIG. 17 when the speed is 0.1 (degrees / second) or less, since Wn = 10.01 and ξ = 0.099, vibration components exist. Although the method of determining the braking coefficient and the acceleration coefficient cannot be theoretically analyzed when the vibration component exists, the response of the filter 17 is faster when the vibration component exists a little empirically. The braking coefficient and the acceleration coefficient are generated. As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), overshoot, that is, the antenna direction θM does not increase beyond the allowable value beyond the pointing direction command value θc.

図17では、速度が0.1(度/秒)の場合でθMの加速度が0.18(度/秒/秒)程度になっている。0.11(度/秒)でWn=10.01、ξ=0.099としていると、θMの加速度が0.20(度/秒/秒)を超えてしまい、望ましくない。そこで、0.10(度/秒)を超える速度の場合は、Wn=2、ξ=0.7としている。そうすることで、0.11(度/秒)の場合の図18で示すように、θMの加速度を0.15(度/秒/秒)程度以下とすることができる。   In FIG. 17, when the speed is 0.1 (degrees / second), the acceleration of θM is about 0.18 (degrees / second / second). If Wn = 10.01 and ξ = 0.099 at 0.11 (degrees / second), the acceleration of θM exceeds 0.20 (degrees / second / second), which is not desirable. Therefore, Wn = 2 and ξ = 0.7 when the speed exceeds 0.10 (degrees / second). By doing so, as shown in FIG. 18 in the case of 0.11 (degree / second), the acceleration of θM can be reduced to about 0.15 (degree / second / second) or less.

速度加速度制限フィルタは設けなくてもよい。速度加速度制限フィルタは、従来の場合と同様に、ステップ入力を検出しない場合に含まれる決められた場合に、指向方向指令値をそのまま出力するようにしてもよい。   A speed acceleration limiting filter may not be provided. Similarly to the conventional case, the speed acceleration limiting filter may output the directivity direction command value as it is when it is determined to be included when no step input is detected.

この発明に係る速度加速度制限フィルタは、アンテナの指向方向制御装置以外の制御装置にも適用できる。制御装置が、制御対象の被制御量が指令値に追従するように被制御量とフィルタ出力との差が入力されて制御対象を制御する制御対象制御部を有するものであれば、任意の制御装置に適用できる。指向方向制御装置を制御装置と考える場合には、制御対象がアンテナであり、被制御量がアンテナの指向方向である。制御対象制御部は、仰角駆動装置および方位角駆動装置を制御するサーボ制御装置である。   The speed acceleration limiting filter according to the present invention can be applied to a control device other than the antenna directivity direction control device. If the control device has a control target control unit that controls the control target by inputting the difference between the control target amount and the filter output so that the control target control amount follows the command value, any control is possible. Applicable to equipment. When the pointing direction control device is considered as a control device, the controlled object is the antenna, and the controlled amount is the pointing direction of the antenna. The control target control unit is a servo control device that controls the elevation angle driving device and the azimuth angle driving device.

この発明に係る速度加速度制限フィルタでは、決められた周期で取得される指令値の変化である指令値変化幅が入力され、決められたステップ検出閾値より指令値変化幅の絶対値が大きいことを検出した場合に、指令値変化幅に応じて制動係数および加速係数を決めて設定する係数設定部を有する。速度加速度制限フィルタが、制限後指令値が指令値に収束するまで設定した制動係数および加速係数を保持する。そうすることで、ステップ状に変更された指令値に対して、制御対象の被制御量が指令値を越える量を許容値以下にして指令値に追従できる。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
In the speed acceleration limiting filter according to the present invention, a command value change width that is a change in command value acquired at a predetermined cycle is input, and the absolute value of the command value change width is larger than the determined step detection threshold. When detected, it has a coefficient setting unit that determines and sets the braking coefficient and the acceleration coefficient according to the command value change width. The speed acceleration limiting filter holds the braking coefficient and the acceleration coefficient that are set until the post-limit command value converges to the command value. By doing so, with respect to the command value changed in a step shape, it is possible to follow the command value by setting the amount that the controlled amount to be controlled exceeds the command value to an allowable value or less.
The above also applies to other embodiments.

実施の形態2.
実施の形態2は、コリメータ方向の実測値からアンテナ方向推定値を求める場合である。図19は、この実施の形態2に係るアンテナの指向方向制御装置の構成を説明するブロック図である。図20は、実施の形態2に係るアンテナの指向方向制御装置のマスターモード時の構成を説明するブロック図である。スレーブモードおよび独立駆動の場合のブロック図は、実施の形態1の場合と同じになる。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is a case where an antenna direction estimation value is obtained from an actual measurement value in the collimator direction. FIG. 19 is a block diagram illustrating the configuration of the antenna directivity control apparatus according to the second embodiment. FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of the antenna pointing direction control apparatus according to Embodiment 2 in the master mode. The block diagram in the slave mode and independent drive is the same as that in the first embodiment.

指向方向制御装置9Aは、減算器23を有しない。減算器21にはコリメータの指向方向の実測角度θKDを入力する。すなわち、アンテナ方向推定部14Aは、コリメータの指向方向の実測角度θKDをアンテナ方向推定値とする。   The directivity direction control device 9A does not have the subtracter 23. The subtracter 21 receives the measured angle θKD in the direction of the collimator. That is, the antenna direction estimation unit 14A sets the measured angle θKD in the directivity direction of the collimator as the antenna direction estimation value.

図20では、アンテナ方向θMのフィードバックループに、コリメータ方向θKのフィードバックループが影響することになる。コリメータ方向θKがアンテナ方向θMに一致するのが速ければ、アンテナ方向θMをフィルタ出力値φに追従させるフィードバックループが構成できる。θKがθMに一致するのが遅ければ、θMのサーボ制御系にはφ―θKDが入力され、θMがφに追従できなくなる。アンテナ方向θMをフィルタ出力値φに追従させるためには、コリメータ4のサーボ制御系を十分に広帯域にして、コリメータ方向θKがアンテナ方向θMに一致するのを速くする必要がある。   In FIG. 20, the feedback loop in the collimator direction θK affects the feedback loop in the antenna direction θM. If the collimator direction θK quickly matches the antenna direction θM, a feedback loop that allows the antenna direction θM to follow the filter output value φ can be configured. If θK is late in coincidence with θM, φ−θKD is input to the servo control system of θM, and θM cannot follow φ. In order to make the antenna direction θM follow the filter output value φ, it is necessary to make the servo control system of the collimator 4 sufficiently wide and to make the collimator direction θK coincide with the antenna direction θM quickly.

本発明はその発明の精神の範囲内において各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や省略が可能である。   The present invention can be freely combined with each other, or can be modified or omitted within the spirit of the invention.

1 アンテナ
2 仰角駆動装置
3 方位角駆動装置
4 コリメータ
5 コリメータ駆動装置
6 鏡
7 受光器
8 光学誤差検出部
9 指向方向制御装置
10 上位装置
11 コリメータ方向取得部
12 アンテナ方向取得部
13 光学誤差取得部
14 アンテナ方向推定部
15 コリメータ制御部
16 アンテナ制御部
17 速度加速度制限フィルタ
18 減算器
19 減算器
20 制御モード切替スイッチ
21 減算器
22 減算器
23 減算器
24 制御モード切替スイッチ
31 前処理器
32 乗算器
33 加算器
34 減算器
35 乗算器
36 制限器
37 積分器
38 制限器
39 積分器
40 係数設定部
41 ステップ入力用係数テーブル
42 継続入力用係数テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Elevation angle drive device 3 Azimuth angle drive device 4 Collimator 5 Collimator drive device 6 Mirror 7 Light receiver 8 Optical error detection part 9 Directional direction control apparatus 10 Host apparatus 11 Collimator direction acquisition part 12 Antenna direction acquisition part 13 Optical error acquisition part 14 antenna direction estimation unit 15 collimator control unit 16 antenna control unit 17 speed acceleration limiting filter 18 subtractor 19 subtractor 20 control mode changeover switch 21 subtractor 22 subtractor 23 subtractor 24 control mode changeover switch 31 preprocessor 32 multiplier 33 Adder 34 Subtractor 35 Multiplier 36 Limiter 37 Integrator 38 Limiter 39 Integrator 40 Coefficient Setting Unit 41 Step Input Coefficient Table 42 Continuous Input Coefficient Table

Claims (22)

コリメータ駆動部により指向方向が変更されるコリメータの指向方向であるコリメータ方向の実測値を取得するコリメータ方向取得部と、
アンテナ駆動装置により指向方向が変更されるアンテナの指向方向であるアンテナ方向と前記コリメータ方向との差である光学誤差を取得する光学誤差取得部と、
前記コリメータ方向の実測値が入力されて前記アンテナ方向の推定値であるアンテナ方向推定値を求めるアンテナ方向推定部と、
前記アンテナ方向の指令値である指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値とが入力されて前記指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値の差をゼロに近づける制御モードであるマスターモードで、前記アンテナ駆動装置を制御するアンテナ制御部と、
前記マスターモードでは、前記光学誤差が入力されて前記光学誤差をゼロに近づけるように前記コリメータ駆動部を制御するコリメータ制御部とを備えたアンテナの指向方向制御装置。
A collimator direction acquisition unit for acquiring an actual measurement value of a collimator direction which is a directivity direction of the collimator whose directing direction is changed by the collimator driving unit;
An optical error acquisition unit that acquires an optical error that is a difference between an antenna direction that is a directivity direction of an antenna whose direction is changed by an antenna driving device and the collimator direction;
An antenna direction estimation unit which receives an actual measurement value of the collimator direction and obtains an antenna direction estimation value which is an estimation value of the antenna direction;
In the master mode which is a control mode in which a directivity direction command value which is a command value of the antenna direction and the antenna direction estimation value are input and a difference between the directivity direction command value and the antenna direction estimation value is brought close to zero, An antenna control unit for controlling the driving device;
In the master mode, an antenna directivity direction control apparatus comprising: a collimator control unit that controls the collimator driving unit so that the optical error is input to be close to zero when the optical error is input.
前記アンテナ方向推定部に前記光学誤差も入力され、前記コリメータ方向の実測値および前記光学誤差を用いて前記アンテナ方向推定値を求める、請求項1に記載のアンテナの指向方向制御装置。   The antenna directivity direction control apparatus according to claim 1, wherein the optical error is also input to the antenna direction estimation unit, and the antenna direction estimation value is obtained using the actually measured value of the collimator direction and the optical error. 前記アンテナ制御部が、前記マスターモードと互いに切替可能な制御モードであるスレーブモードでは、前記光学誤差が入力されて前記光学誤差をゼロに近づけるように前記アンテナ駆動装置を制御し、
前記コリメータ制御部は、前記スレーブモードでは、前記指向方向指令値と前記コリメータ方向の実測値とが入力されて前記指向方向指令値と前記コリメータ方向の実測値の差をゼロに近づけるように前記アンテナ駆動装置を制御する、請求項1または請求項2に記載のアンテナの指向方向制御装置。
In the slave mode, which is a control mode in which the antenna control unit can be switched to the master mode, the optical error is input to control the antenna driving device so that the optical error approaches zero,
In the slave mode, the collimator control unit receives the pointing direction command value and the measured value in the collimator direction, and causes the antenna to approach the difference between the pointing direction command value and the measured value in the collimator direction to zero. The antenna directivity direction control device according to claim 1 or 2, which controls the driving device.
前記指向方向指令値が入力されて、加速度および速度が制限されて前記指向方向指令値に追従する制限後指令値を出力する速度加速度制限フィルタを備えた請求項1から請求項3の何れか1項に記載のアンテナの指向方向制御装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising: a speed / acceleration limiting filter that receives the pointing direction command value and outputs a post-restricted command value that follows the pointing direction command value by limiting acceleration and speed. The antenna directivity direction control device according to Item. 前記速度加速度制限フィルタが、
前記指向方向指令値の速度に制動係数を乗算した値と前記指向方向指令値とを加算した速度考慮指令値を求める速度考慮指令値計算部、
前記制限後指令値の速度に前記制動係数を乗算した値と前記制限後指令値とを加算した速度考慮制限後指令値を求める速度考慮制限後指令値計算部、
前記速度考慮指令値から前記速度考慮制限後指令値を減算した追従誤差を求める追従誤差計算部、
前記追従誤差に加速係数を乗算した追従加速度を計算する追従加速度計算部、
前記追従加速度の絶対値を決められた加速度上限値以下に制限した制限後追従加速度を出力する追従加速度制限部、
前記制限後追従加速度を積分して追従速度を求める追従速度計算部、
前記追従速度の絶対値を決められた速度上限値以下に制限した制限後追従速度を出力する追従速度制限部、
前記制限後追従速度を積分して前記制限後指令値を求める制限後指令値計算部、
前記指向方向指令値が入力されて、前記制動係数および前記加速係数を決める係数設定部を有する、請求項4に記載のアンテナの指向方向制御装置。
The speed acceleration limiting filter is
A speed consideration command value calculation unit for obtaining a speed consideration command value obtained by adding a value obtained by multiplying the speed of the pointing direction command value by a braking coefficient and the pointing direction command value;
A speed-considered post-restriction command value calculation unit for obtaining a post-restriction post-limitation command value obtained by adding a value obtained by multiplying the speed of the post-restriction command value by the braking coefficient and the post-restriction command value;
A follow-up error calculation unit for obtaining a follow-up error obtained by subtracting the speed-considered command value after the speed-consideration command value;
A follow-up acceleration calculator for calculating a follow-up acceleration obtained by multiplying the follow-up error by an acceleration coefficient;
A follow-up acceleration limiting unit that outputs a post-restricted follow-up acceleration in which the absolute value of the follow-up acceleration is limited to a predetermined acceleration upper limit value or less,
A follow-up speed calculation unit that obtains a follow-up speed by integrating the post-limitation follow-up acceleration,
A follow-up speed limiter that outputs a post-limitation follow-up speed in which the absolute value of the follow-up speed is limited to a predetermined speed upper limit value or less;
A post-limit command value calculation unit for integrating the post-limit tracking speed to obtain the post-limit command value;
The antenna directivity direction control apparatus according to claim 4, further comprising a coefficient setting unit that receives the directivity direction command value and determines the braking coefficient and the acceleration coefficient.
前記速度上限値を前記アンテナ駆動装置の最大速度性能に対して決められた値以上とし、
前記加速度上限値を前記アンテナ駆動装置の最大加速度性能に対して決められた値以下とする、請求項5に記載のアンテナの指向方向制御装置。
The speed upper limit value is not less than a value determined for the maximum speed performance of the antenna driving device,
The antenna direction control apparatus according to claim 5, wherein the acceleration upper limit value is equal to or less than a value determined with respect to a maximum acceleration performance of the antenna driving apparatus.
前記係数設定部が、決められた周期で取得される前記指向方向指令値の変化である指令値変化幅が入力され、決められたステップ検出閾値より前記指令値変化幅の絶対値が大きいことを検出した場合に、前記指令値変化幅に応じて前記制動係数および前記加速係数を決めて設定し、
前記速度加速度制限フィルタが、前記制限後指令値が前記指向方向指令値に収束するまで設定した前記制動係数および前記加速係数を保持する、請求項5または請求項6に記載のアンテナの指向方向制御装置。
The coefficient setting unit receives a command value change width that is a change in the pointing direction command value acquired at a determined cycle, and the absolute value of the command value change width is larger than a determined step detection threshold. If detected, the braking coefficient and the acceleration coefficient are determined and set according to the command value change width,
The antenna directivity direction control according to claim 5 or 6, wherein the speed acceleration limiting filter holds the braking coefficient and the acceleration coefficient that are set until the post-limit command value converges to the directivity direction command value. apparatus.
前記係数設定部が、前記アンテナ方向が前記指向方向指令値を越える量が許容値以下になるように前記制動係数および前記加速係数を決める、請求項7に記載のアンテナの指向方向制御装置。   The antenna directivity direction control apparatus according to claim 7, wherein the coefficient setting unit determines the braking coefficient and the acceleration coefficient so that an amount in which the antenna direction exceeds the directivity direction command value is equal to or less than an allowable value. 前記係数設定部が、前記制限後指令値と前記指向方向指令値との差の絶対値が収束検出角度閾値より小さく、かつ前記制限後追従速度の絶対値が収束検出角度閾値以下である場合に、前記制限後指令値が前記指向方向指令値に収束したと判断する、請求項7または請求項8に記載のアンテナの指向方向制御装置。   When the coefficient setting unit has an absolute value of a difference between the post-limit command value and the pointing direction command value smaller than a convergence detection angle threshold value, and an absolute value of the post-limitation tracking speed is equal to or less than the convergence detection angle threshold value. The antenna directivity direction control apparatus according to claim 7 or 8, wherein the post-limit command value is determined to have converged to the directivity direction command value. 前記速度加速度制限フィルタが、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出していない場合に含まれる決められた場合に、前記指向方向指令値をそのまま出力する、請求項7から請求項9の何れか1項に記載のアンテナの指向方向制御装置。   The speed acceleration limiting filter outputs the directivity direction command value as it is when it is determined to be included when the absolute value of the command value change width is not detected to be larger than the step detection threshold. The antenna directivity direction control apparatus according to any one of claims 7 to 9. 前記速度加速度制限フィルタが常に動作する、請求項7から請求項9の何れか1項に記載のアンテナの指向方向制御装置。   The antenna directivity direction control device according to any one of claims 7 to 9, wherein the velocity acceleration limiting filter always operates. 前記係数設定部が、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出しておらず、前記指令値変化幅がゼロでないことを連続して検出する場合に、前記指令値変化幅に応じて、前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記制動係数が非減少になるように、かつ前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記加速係数が非増加になるように決める、請求項11に記載のアンテナの指向方向制御装置。   When the coefficient setting unit does not detect that the absolute value of the command value change width is larger than the step detection threshold and continuously detects that the command value change width is not zero, the command value According to the change width, the acceleration coefficient does not increase with respect to the increase of the absolute value of the command value change width, and the acceleration coefficient does not increase with the increase of the absolute value of the command value change width. The antenna directivity direction control apparatus according to claim 11, wherein the antenna directivity direction control apparatus is determined to be 前記係数設定部が、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出しておらず、前回の前記指令値変化幅がゼロであり、かつ前記指令値変化幅がゼロでないこと検出する場合に、前記指令値変化幅に応じて、前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記制動係数が非減少になるように、かつ前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記加速係数が非増加になるように決める、請求項11に記載のアンテナの指向方向制御装置。   The coefficient setting unit does not detect that the absolute value of the command value change width is larger than the step detection threshold, the previous command value change width is zero, and the command value change width is not zero. When detecting this, the braking coefficient becomes non-decreasing with respect to an increase in the absolute value of the command value change width according to the command value change width, and an increase in the absolute value of the command value change width The antenna directivity direction control apparatus according to claim 11, wherein the acceleration coefficient is determined so as not to increase with respect to the antenna. 指向方向を変更可能なコリメータと、
前記コリメータの指向方向を変更するコリメータ駆動部と、
アンテナ駆動装置により指向方向が変更されるアンテナの指向方向であるアンテナ方向と前記コリメータの指向方向である前記コリメータ方向との差である光学誤差を取得する光学誤差取得部と、
前記コリメータ方向の実測値を取得するコリメータ方向取得部、前記光学誤差を取得する光学誤差取得部と、前記コリメータ方向の実測値が入力されて前記アンテナ方向の推定値であるアンテナ方向推定値を求めるアンテナ方向推定部、前記アンテナ方向の指令値である指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値とが入力されて前記指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値の差をゼロに近づける制御モードであるマスターモードで、前記アンテナ駆動装置を制御するアンテナ制御部、前記マスターモードでは、前記光学誤差が入力されて前記光学誤差をゼロに近づけるように前記コリメータ駆動部を制御するコリメータ制御部を有する指向方向制御装置とを備えたアンテナの指向方向制御システム。
A collimator capable of changing the direction of orientation;
A collimator driving unit for changing the directing direction of the collimator;
An optical error acquisition unit that acquires an optical error that is a difference between an antenna direction that is a directivity direction of the antenna whose directivity direction is changed by the antenna driving device and the collimator direction that is a directivity direction of the collimator;
A collimator direction acquisition unit that acquires an actual measurement value of the collimator direction, an optical error acquisition unit that acquires the optical error, and an antenna direction estimation value that is an estimation value of the antenna direction by inputting the actual measurement value of the collimator direction An antenna direction estimation unit, a master which is a control mode in which a directivity direction command value that is a command value of the antenna direction and the antenna direction estimation value are input and a difference between the directivity direction command value and the antenna direction estimation value is brought close to zero Direction control having an antenna control unit that controls the antenna driving device in mode, and a collimator control unit that controls the collimator driving unit so that the optical error is approached to zero when the optical error is input in the master mode The antenna directivity direction control system comprising the device.
アンテナと、
前記アンテを支持して前記アンテナの指向方向を変更するアンテナ駆動装置と、
指向方向を変更可能なコリメータと、
前記コリメータの指向方向を変更するコリメータ駆動部と、
前記コリメータの指向方向である前記コリメータ方向と前記アンテナの指向方向であるアンテナ方向の差である光学誤差を検出する光学誤差検出部と、
前記コリメータ方向の実測値を取得するコリメータ方向取得部、前記光学誤差を取得する光学誤差取得部と、前記コリメータ方向の実測値が入力されて前記アンテナ方向の推定値であるアンテナ方向推定値を求めるアンテナ方向推定部、前記アンテナ方向の指令値である指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値とが入力されて前記指向方向指令値と前記アンテナ方向推定値の差をゼロに近づける制御モードであるマスターモードで、前記アンテナ駆動装置を制御するアンテナ制御部、前記マスターモードでは、前記光学誤差が入力されて前記光学誤差をゼロに近づけるように前記コリメータ駆動部を制御するコリメータ制御部を有する指向方向制御装置とを備えたアンテナシステム。
An antenna,
An antenna driving device that supports the antenna and changes the direction of the antenna;
A collimator capable of changing the direction of orientation;
A collimator driving unit for changing the directing direction of the collimator;
An optical error detector that detects an optical error that is a difference between the collimator direction that is the direction of the collimator and the antenna direction that is the direction of the antenna;
A collimator direction acquisition unit that acquires an actual measurement value of the collimator direction, an optical error acquisition unit that acquires the optical error, and an antenna direction estimation value that is an estimation value of the antenna direction by inputting the actual measurement value of the collimator direction An antenna direction estimation unit, a master which is a control mode in which a directivity direction command value that is a command value of the antenna direction and the antenna direction estimation value are input and a difference between the directivity direction command value and the antenna direction estimation value is brought close to zero Direction control having an antenna control unit that controls the antenna driving device in mode, and a collimator control unit that controls the collimator driving unit so that the optical error is approached to zero when the optical error is input in the master mode Antenna system with a device.
指令値が入力されて、速度および加速度を制限した制限後指令値を出力する速度加速度制限フィルタと、
制御対象の被制御量が前記制限後指令値に追従するように、前記被制御量と前記制限後指令値との差が入力されて前記制御対象を制御する制御対象制御部とを備え、
前記速度加速度制限フィルタは、
指令値の速度に制動係数を乗算した値と前記指令値とを加算した速度考慮指令値を求める速度考慮指令値計算部、
前記制限後指令値の速度に前記制動係数を乗算した値と前記制限後指令値とを加算した速度考慮制限後指令値を求める速度考慮制限後指令値計算部、
前記速度考慮指令値から前記速度考慮制限後指令値を減算した追従誤差を求める追従誤差計算部、
前記追従誤差に加速係数を乗算した追従加速度を計算する追従加速度計算部、
前記追従加速度の絶対値を決められた加速度上限値以下に制限した制限後追従加速度を出力する追従加速度制限部、
前記制限後追従加速度を積分して追従速度を求める追従速度計算部、
前記追従速度の絶対値を決められた速度上限値以下に制限した制限後追従速度を出力する追従速度制限部、
前記制限後追従速度を積分して前記制限後指令値を求める制限後指令値計算部、
前記指令値が入力されて、前記制動係数および前記加速係数を決める係数設定部を有し、
前記係数設定部が、決められた周期で取得される前記指令値の変化である指令値変化幅が入力され、決められたステップ検出閾値より前記指令値変化幅の絶対値が大きいことを検出した場合に、前記指令値変化幅に応じて前記制動係数および前記加速係数を決めて設定し、
前記速度加速度制限フィルタが、前記制限後指令値が前記指令値に収束するまで設定した前記制動係数および前記加速係数を保持する制御装置。
A speed / acceleration limit filter that outputs a post-limit command value that limits the speed and acceleration when the command value is input,
A control target control unit that controls the control target by inputting a difference between the control target amount and the post-limit command value so that the control target controlled amount follows the post-limit command value;
The speed acceleration limiting filter is:
A speed-considered command value calculation unit for obtaining a speed-considered command value obtained by adding a value obtained by multiplying the speed of the command value by a braking coefficient and the command value;
A speed-considered post-restriction command value calculation unit for obtaining a post-restriction post-limitation command value obtained by adding a value obtained by multiplying the speed of the post-restriction command value by the braking coefficient and the post-restriction command value;
A follow-up error calculation unit for obtaining a follow-up error obtained by subtracting the speed-considered command value after the speed-consideration command value;
A follow-up acceleration calculator for calculating a follow-up acceleration obtained by multiplying the follow-up error by an acceleration coefficient;
A follow-up acceleration limiting unit that outputs a post-restricted follow-up acceleration in which the absolute value of the follow-up acceleration is limited to a predetermined acceleration upper limit value or less,
A follow-up speed calculation unit that obtains a follow-up speed by integrating the post-limitation follow-up acceleration,
A follow-up speed limiter that outputs a post-limitation follow-up speed in which the absolute value of the follow-up speed is limited to a predetermined speed upper limit value or less;
A post-limit command value calculation unit for integrating the post-limit tracking speed to obtain the post-limit command value;
The command value is input, and has a coefficient setting unit that determines the braking coefficient and the acceleration coefficient,
The coefficient setting unit detects that a command value change width, which is a change in the command value acquired at a determined cycle, is input, and detects that the absolute value of the command value change width is larger than a determined step detection threshold value. In this case, the braking coefficient and the acceleration coefficient are determined and set according to the command value change width,
The control device in which the speed acceleration limiting filter holds the braking coefficient and the acceleration coefficient that are set until the post-limit command value converges to the command value.
前記係数設定部が、前記被制御量が前記指令値を越える量が許容値以下になるように前記制動係数および前記加速係数を決める、請求項16に記載の制御装置。   The control device according to claim 16, wherein the coefficient setting unit determines the braking coefficient and the acceleration coefficient so that an amount in which the controlled amount exceeds the command value is equal to or less than an allowable value. 前記係数設定部が、前記制限後指令値と前記指令値との差の絶対値が収束検出角度閾値より小さく、かつ前記制限後追従速度の絶対値が収束検出角度閾値以下である場合に、前記制限後指令値が前記指令値に収束したと判断する、請求項16または請求項17に記載の制御装置。   When the coefficient setting unit has an absolute value of a difference between the post-limit command value and the command value smaller than a convergence detection angle threshold, and an absolute value of the post-limit tracking speed is equal to or less than the convergence detection angle threshold, The control device according to claim 16 or 17, wherein it is determined that the post-limit command value has converged to the command value. 前記速度加速度制限フィルタが、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出していない場合に含まれる決められた場合に、前記指令値をそのまま出力する、請求項16から請求項18の何れか1項に記載の制御装置。   The command value is output as it is when the speed acceleration limiting filter is determined to be included when the absolute value of the command value change width is not detected to be larger than the step detection threshold. The control device according to claim 18. 前記速度加速度制限フィルタが常に動作する、請求項16から請求項18の何れか1項に記載の制御装置。   The control device according to any one of claims 16 to 18, wherein the speed acceleration limiting filter is always operated. 前記係数設定部が、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出しておらず、前記指令値変化幅がゼロでないことを連続して検出する場合に、前記指令値の変化速度に応じて、前記変化速度の絶対値の増加に対して前記制動係数が非減少になるように、かつ前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記加速係数が非増加になるように決める、請求項20に記載の制御装置。   When the coefficient setting unit does not detect that the absolute value of the command value change width is larger than the step detection threshold and continuously detects that the command value change width is not zero, the command value In accordance with the change speed of the acceleration, the acceleration coefficient is not increased with respect to the increase of the absolute value of the command value change range, and the acceleration coefficient is not increased with the increase of the absolute value of the command value change width. 21. The control device according to claim 20, wherein the control device is determined as follows. 前記係数設定部が、前記指令値変化幅の絶対値が前記ステップ検出閾値より大きいことを検出しておらず、前回の前記指令値変化幅がゼロであり、かつ前記指令値変化幅がゼロでないこと検出する場合に、前記指令値変化幅に応じて、前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記制動係数が非減少になるように、かつ前記指令値変化幅の絶対値の増加に対して前記加速係数が非増加になるように決める、請求項20に記載の制御装置。   The coefficient setting unit does not detect that the absolute value of the command value change width is larger than the step detection threshold, the previous command value change width is zero, and the command value change width is not zero. When detecting this, the braking coefficient becomes non-decreasing with respect to an increase in the absolute value of the command value change width according to the command value change width, and an increase in the absolute value of the command value change width The control device according to claim 20, wherein the acceleration coefficient is determined to be non-increasing with respect to.
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