JP2577791Y2 - 追尾装置の空間安定化装置 - Google Patents
追尾装置の空間安定化装置Info
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- JP2577791Y2 JP2577791Y2 JP1992015373U JP1537392U JP2577791Y2 JP 2577791 Y2 JP2577791 Y2 JP 2577791Y2 JP 1992015373 U JP1992015373 U JP 1992015373U JP 1537392 U JP1537392 U JP 1537392U JP 2577791 Y2 JP2577791 Y2 JP 2577791Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、飛しょう体や航空
機、船舶、自動車等に搭載された追尾装置において、そ
れに用いられるアンテナ、カメラ等を保持するジンバル
を、機体や船体、車体（以下機体と略す）が動揺しても
その影響を受けずに目標を指向するように慣性空間に安
定化させ、正確な追尾を行なえるようにするための空間
安定化装置に関するものである。
機、船舶、自動車等に搭載された追尾装置において、そ
れに用いられるアンテナ、カメラ等を保持するジンバル
を、機体や船体、車体（以下機体と略す）が動揺しても
その影響を受けずに目標を指向するように慣性空間に安
定化させ、正確な追尾を行なえるようにするための空間
安定化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来の方法による追尾装置の
空間安定化装置の機能を示すブロック図である。図にお
いて、１はジンバルの簡略化したモデルであり、２は角
速度および角度フィードバックループを持つジンバル制
御系である。３，４はそれぞれジンバルの角度および角
速度を検出する検出器である。また５，６はそれぞれ角
度および角速度ループの制御ゲインである。ジンバル１
の中で７は物理的な積分要素、９はジンバルの特性を表
す要素である。１０は目標追尾系のモデルであり、１１
は追尾ゲイン、１２は追尾系の信号処理時間を表し、１
３は積分器である。２２は空間安定化装置のモデルであ
り、１５は機体の角速度等を検出する慣性装置、１６は
機体角速度をジンバルの角度を用いて機体軸からジンバ
ル軸に座標変換する処理部である。
空間安定化装置の機能を示すブロック図である。図にお
いて、１はジンバルの簡略化したモデルであり、２は角
速度および角度フィードバックループを持つジンバル制
御系である。３，４はそれぞれジンバルの角度および角
速度を検出する検出器である。また５，６はそれぞれ角
度および角速度ループの制御ゲインである。ジンバル１
の中で７は物理的な積分要素、９はジンバルの特性を表
す要素である。１０は目標追尾系のモデルであり、１１
は追尾ゲイン、１２は追尾系の信号処理時間を表し、１
３は積分器である。２２は空間安定化装置のモデルであ
り、１５は機体の角速度等を検出する慣性装置、１６は
機体角速度をジンバルの角度を用いて機体軸からジンバ
ル軸に座標変換する処理部である。
【０００３】従来の追尾装置の空間安定化装置は上記の
様に構成される。目標追尾系１０はある慣性基準からの
目標の角度とジンバル指向角との差を誤差角として検出
し、追尾ゲインをかけることによって目標の動きを誘導
信号として出力するものである。目標が動いている場
合、ジンバル制御系２は誘導信号を積分した角度指令信
号λC に対してジンバルの角度λH を制御して目標を追
尾する。このとき慣性基準に対するジンバルの指向角
は、ジンバル角度と機体の姿勢角との和となっている。
ここで機体が動揺した場合を考えると、その姿勢角θm
の変化のためにジンバル指向角σH が目標角度からず
れ、目標が止まっている場合でもあたかも動いているか
のように誘導信号が出力され、正確な追尾ができなくな
ってしまう。しかし、同時に機体の角速度θ・ mを慣性装
置１５で検出し、さらに座標変換部１６でジンバル軸に
座標変換し、積分器１３で積分して角度信号とし、それ
を空間安定化信号λS としてジンバル制御系２の角度指
令信号λC に加えることによって、機体の動揺による角
度誤差を打ち消すことができる。
様に構成される。目標追尾系１０はある慣性基準からの
目標の角度とジンバル指向角との差を誤差角として検出
し、追尾ゲインをかけることによって目標の動きを誘導
信号として出力するものである。目標が動いている場
合、ジンバル制御系２は誘導信号を積分した角度指令信
号λC に対してジンバルの角度λH を制御して目標を追
尾する。このとき慣性基準に対するジンバルの指向角
は、ジンバル角度と機体の姿勢角との和となっている。
ここで機体が動揺した場合を考えると、その姿勢角θm
の変化のためにジンバル指向角σH が目標角度からず
れ、目標が止まっている場合でもあたかも動いているか
のように誘導信号が出力され、正確な追尾ができなくな
ってしまう。しかし、同時に機体の角速度θ・ mを慣性装
置１５で検出し、さらに座標変換部１６でジンバル軸に
座標変換し、積分器１３で積分して角度信号とし、それ
を空間安定化信号λS としてジンバル制御系２の角度指
令信号λC に加えることによって、機体の動揺による角
度誤差を打ち消すことができる。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】上記のような従来の空
間安定化信号計算方式では、空間安定化信号λS は機体
角速度θ・ m をジンバル軸に座標変換した後、積分して
角度信号にしただけのものであり、ジンバル１やジンバ
ル制御系２、空間安定化装置２２および目標追尾系１０
の特性が考慮されていないため、機体角速度θ・ m が追
尾装置に与える影響を十分に打ち消すことができないと
いう問題点があった。
間安定化信号計算方式では、空間安定化信号λS は機体
角速度θ・ m をジンバル軸に座標変換した後、積分して
角度信号にしただけのものであり、ジンバル１やジンバ
ル制御系２、空間安定化装置２２および目標追尾系１０
の特性が考慮されていないため、機体角速度θ・ m が追
尾装置に与える影響を十分に打ち消すことができないと
いう問題点があった。
【０００５】この考案は、係る課題を解決するためにな
されたものであり、空間安定化信号λS を、ジンバル制
御系２の要素である角速度ゲイン５および角度ループゲ
イン６、角速度検出器３および角度検出器４の特性や、
空間安定化装置の慣性装置１５の特性および座標変換部
１６の計算時間、そして目標追尾系の追尾ゲイン１１お
よび追尾信号処理時間１２の影響を考慮して計算するこ
とによって、機体角速度θ・ m による誤差を完全に打ち
消し、ジンバルを正しく目標に指向させるように慣性空
間上に安定させて、正確な目標の追尾ができるようにす
ることを目的としている。
されたものであり、空間安定化信号λS を、ジンバル制
御系２の要素である角速度ゲイン５および角度ループゲ
イン６、角速度検出器３および角度検出器４の特性や、
空間安定化装置の慣性装置１５の特性および座標変換部
１６の計算時間、そして目標追尾系の追尾ゲイン１１お
よび追尾信号処理時間１２の影響を考慮して計算するこ
とによって、機体角速度θ・ m による誤差を完全に打ち
消し、ジンバルを正しく目標に指向させるように慣性空
間上に安定させて、正確な目標の追尾ができるようにす
ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この考案に係る空間安定
化装置においては、まずジンバル制御系、目標追尾系お
よび空間安定化装置の各要素の特性を簡単な伝達関数モ
デルで表す。次にそれを用いて、機体の動揺によるジン
バル制御系の機体角速度θ・ m からジンバル角度誤差ま
での伝達関数、および目標追尾系の機体角速度θ・ m か
ら誘導信号誤差までの伝達関数を求め、機体角速度θ・
m ら空間安定化信号λS までの伝達関数がそれと等価に
なり、それらの誤差を打ち消すような角度指令信号を計
算する空間安定化信号計算部を持つものである。
化装置においては、まずジンバル制御系、目標追尾系お
よび空間安定化装置の各要素の特性を簡単な伝達関数モ
デルで表す。次にそれを用いて、機体の動揺によるジン
バル制御系の機体角速度θ・ m からジンバル角度誤差ま
での伝達関数、および目標追尾系の機体角速度θ・ m か
ら誘導信号誤差までの伝達関数を求め、機体角速度θ・
m ら空間安定化信号λS までの伝達関数がそれと等価に
なり、それらの誤差を打ち消すような角度指令信号を計
算する空間安定化信号計算部を持つものである。
【０００７】また、上記空間安定化信号計算部を空間安
定化角度信号計算部とすると、それに加えて機体角速度
θ・ m からジンバル角速度誤差までの伝達関数を求め、
機体角速度θ・ m から空間安定化のための角速度信号ま
での伝達関数がそれと等価になるように空間安定化角速
度信号λ・ S を計算する空間安定化角速度信号計算部を
持つ。
定化角度信号計算部とすると、それに加えて機体角速度
θ・ m からジンバル角速度誤差までの伝達関数を求め、
機体角速度θ・ m から空間安定化のための角速度信号ま
での伝達関数がそれと等価になるように空間安定化角速
度信号λ・ S を計算する空間安定化角速度信号計算部を
持つ。
【０００８】さらに、この考案にかかる空間安定化装置
においては、ジンバル軸に座標変換された機体角速度θ
・ m を角度信号にする積分器を持つとともに、機体角速
度θ・ m からジンバル角度誤差までの伝達関数を用いて
求められた定数をかける掛算器と、目標追尾系の機体角
速度から誘導信号までの伝達関数を用いて求められた定
数をかける掛算器および積分器と、それらの出力信号を
加える加算器を持つ。
においては、ジンバル軸に座標変換された機体角速度θ
・ m を角度信号にする積分器を持つとともに、機体角速
度θ・ m からジンバル角度誤差までの伝達関数を用いて
求められた定数をかける掛算器と、目標追尾系の機体角
速度から誘導信号までの伝達関数を用いて求められた定
数をかける掛算器および積分器と、それらの出力信号を
加える加算器を持つ。
【０００９】また、ジンバル制御系の機体角速度θ・ m
からジンバル角度誤差までの伝達関数が、分子を１次、
分母を２次の項まで求められたとき、上記以外に１つの
積分器と掛算器および加算器によって構成された２つの
１次フィルタを持つ。
からジンバル角度誤差までの伝達関数が、分子を１次、
分母を２次の項まで求められたとき、上記以外に１つの
積分器と掛算器および加算器によって構成された２つの
１次フィルタを持つ。
【００１０】また、ジンバル制御系および目標追尾系の
機体角速度θ・ m からジンバル角度誤差までの伝達関数
が２次以上の項まで求められたとき、それを実現するた
めの複数の積分器、掛算器および加算器によって構成さ
れた高次フィルタを持つ。
機体角速度θ・ m からジンバル角度誤差までの伝達関数
が２次以上の項まで求められたとき、それを実現するた
めの複数の積分器、掛算器および加算器によって構成さ
れた高次フィルタを持つ。
【００１１】さらに、ジンバル軸に座標変換された機体
角速度θ・ m に、ジンバル制御系の機体角速度θ・ m から
ジンバル角速度誤差までの伝達関数を用いて求められた
定数をかける掛算器を持ち、その結果と座標変換された
上記機体角速度と、目標追尾系の機体角速度θ・ m から
誘導信号誤差までの伝達関数を用いて求められた定数を
かける掛算器および積分器の出力とを加える加算器を持
つ。
角速度θ・ m に、ジンバル制御系の機体角速度θ・ m から
ジンバル角速度誤差までの伝達関数を用いて求められた
定数をかける掛算器を持ち、その結果と座標変換された
上記機体角速度と、目標追尾系の機体角速度θ・ m から
誘導信号誤差までの伝達関数を用いて求められた定数を
かける掛算器および積分器の出力とを加える加算器を持
つ。
【００１２】また、機体角速度θ・ m からジンバル角速
度誤差までの伝達関数が１次の項まで求められたとき、
それを実現するための１つの積分器と掛算器および加算
器によって構成された１次フィルタを持つ。
度誤差までの伝達関数が１次の項まで求められたとき、
それを実現するための１つの積分器と掛算器および加算
器によって構成された１次フィルタを持つ。
【００１３】また、ジンバル制御系の機体角速度θ・ m
からジンバル角速度誤差までの伝達関数と、目標追尾系
の機体角速度θ・ m から誘導信号までの伝達関数の和が
２次以上の項まで求められたとき、それを実現するため
の複数の積分器と掛算器および加算器によって構成され
た高次フィルタを持つ。
からジンバル角速度誤差までの伝達関数と、目標追尾系
の機体角速度θ・ m から誘導信号までの伝達関数の和が
２次以上の項まで求められたとき、それを実現するため
の複数の積分器と掛算器および加算器によって構成され
た高次フィルタを持つ。
【００１４】
【作用】上記のような空間安定化信号計算方式を用いる
ことによって、空間安定化信号は、ジンバルおよびジン
バル制御系、目標追尾系、空間安定化装置の各要素の影
響を考慮したものとして計算することができるため、ジ
ンバルに加わった機体の動揺による影響を打ち消し、誘
導信号の精度が向上するように作用する。
ことによって、空間安定化信号は、ジンバルおよびジン
バル制御系、目標追尾系、空間安定化装置の各要素の影
響を考慮したものとして計算することができるため、ジ
ンバルに加わった機体の動揺による影響を打ち消し、誘
導信号の精度が向上するように作用する。
【００１５】また、上記のように構成された空間安定化
装置を用いることによって、この考案に係る空間安定化
信号計算方式を実現することができ、ジンバルに機体の
動揺が加わっても、その影響を打ち消してジンバルを空
間に安定させ、追尾装置の追尾精度が向上するように作
用する。
装置を用いることによって、この考案に係る空間安定化
信号計算方式を実現することができ、ジンバルに機体の
動揺が加わっても、その影響を打ち消してジンバルを空
間に安定させ、追尾装置の追尾精度が向上するように作
用する。
【００１６】
【実施例】実施例１ 図１はこの考案の空間安定化装置を用いた追尾装置全体
の一実施例を示すブロック図である。１〜７および９〜
１３、１５、１６は上記従来装置と同じものである。た
だしジンバル１は、その構成を等価変換して新たに８の
ジンバル特性を表す要素を用いて表している。また３、
４、１２、１５はそれらの特性を、それぞれ伝達関数Ｇ
SR（ｓ）、ＧSP（ｓ）、ＧTH（ｓ）、ＧI （ｓ）で表し
たものである。１４はこの考案に係る空間安定化装置で
ある。１７は機体角速度からジンバル角度誤差までの伝
達関数を用いて、空間安定化のためのジンバルの角度指
令信号を計算する部分であり、その特性を伝達関数ＧSC
（ｓ）で表している。１８は上記空間安定化信号計算部
１７における計算と、座標変換部１６の計算による処理
時間を伝達関数モデルＧTS（ｓ）で表したものである。
の一実施例を示すブロック図である。１〜７および９〜
１３、１５、１６は上記従来装置と同じものである。た
だしジンバル１は、その構成を等価変換して新たに８の
ジンバル特性を表す要素を用いて表している。また３、
４、１２、１５はそれらの特性を、それぞれ伝達関数Ｇ
SR（ｓ）、ＧSP（ｓ）、ＧTH（ｓ）、ＧI （ｓ）で表し
たものである。１４はこの考案に係る空間安定化装置で
ある。１７は機体角速度からジンバル角度誤差までの伝
達関数を用いて、空間安定化のためのジンバルの角度指
令信号を計算する部分であり、その特性を伝達関数ＧSC
（ｓ）で表している。１８は上記空間安定化信号計算部
１７における計算と、座標変換部１６の計算による処理
時間を伝達関数モデルＧTS（ｓ）で表したものである。
【００１７】図１のブロック図において、ジンバル制御
系２の機体角速度θm の影響によるジンバル角速度誤差
ｄR および角度誤差ｄP はそれぞれ“数１”、“数２”
のように表される。また目標追尾系１０の機体角速度θ
・ m の影響による誘導信号誤差ｄT は“数３”のように
表される。空間安定化信号λS は、上記の誤差を打ち消
すようなものであれば良いことから、“数４”のように
なる。したがってこの考案による空間安定化信号計算方
式においては、空間安定化信号計算部１４の伝達関数Ｇ
SC（ｓ）を、機体角速度θ・ m から空間安定化信号λS
までの伝達関数を用いて“数５”を満足するように設計
する。この場合の空間安定化信号λS は、ジンバル１や
ジンバル制御系２、目標追尾系１０およびこの考案に係
る空間安定化装置１４の特性が考慮されているので、こ
の空間安定化信号λS をジンバル角度指令信号λC に加
えることによって、動揺する機体の角速度θ・ m の影響
によるジンバル角度の誤差をほぼ完全に打ち消し、正確
な誘導信号を出力できるようになる。
系２の機体角速度θm の影響によるジンバル角速度誤差
ｄR および角度誤差ｄP はそれぞれ“数１”、“数２”
のように表される。また目標追尾系１０の機体角速度θ
・ m の影響による誘導信号誤差ｄT は“数３”のように
表される。空間安定化信号λS は、上記の誤差を打ち消
すようなものであれば良いことから、“数４”のように
なる。したがってこの考案による空間安定化信号計算方
式においては、空間安定化信号計算部１４の伝達関数Ｇ
SC（ｓ）を、機体角速度θ・ m から空間安定化信号λS
までの伝達関数を用いて“数５”を満足するように設計
する。この場合の空間安定化信号λS は、ジンバル１や
ジンバル制御系２、目標追尾系１０およびこの考案に係
る空間安定化装置１４の特性が考慮されているので、こ
の空間安定化信号λS をジンバル角度指令信号λC に加
えることによって、動揺する機体の角速度θ・ m の影響
によるジンバル角度の誤差をほぼ完全に打ち消し、正確
な誘導信号を出力できるようになる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
【数２】
【００２０】
【数３】
【００２１】
【数４】
【００２２】
【数５】
【００２３】実施例２ “数５”において伝達関数ＧSR（ｓ）、ＧSP（ｓ）、Ｇ
I （ｓ）は、それぞれ近似的に“数６”〜“数８”のよ
うな伝達関数で表すことができる。また追尾信号処理時
間１２および空間安定化信号処理時間１８は時間遅れ要
素として、それぞれ“数９”、“数１０”のような伝達
関数で近似できる。このようにして求めた空間安定化信
号計算部１７の伝達関数ＧSC（ｓ）を一般的に“数１
１”のようにおく。図２は図１の空間安定化信号計算部
１７の一構成例を示すブロック図である。図において、
３１は空間安定化信号計算部を示し、３２は積分器、３
３〜４０は定数である。また、ａ0 〜ａn 、ｂ0 〜ｂn
の記号は“数１１”の係数である。このブロック図を満
足するような構成の任意の次数のフィルタを実現するこ
とによって、機体角速度θ・ m の影響による誘導信号の
誤差を、必要な範囲で十分に打ち消すことができるよう
な空間安定化装置が実現できる。
I （ｓ）は、それぞれ近似的に“数６”〜“数８”のよ
うな伝達関数で表すことができる。また追尾信号処理時
間１２および空間安定化信号処理時間１８は時間遅れ要
素として、それぞれ“数９”、“数１０”のような伝達
関数で近似できる。このようにして求めた空間安定化信
号計算部１７の伝達関数ＧSC（ｓ）を一般的に“数１
１”のようにおく。図２は図１の空間安定化信号計算部
１７の一構成例を示すブロック図である。図において、
３１は空間安定化信号計算部を示し、３２は積分器、３
３〜４０は定数である。また、ａ0 〜ａn 、ｂ0 〜ｂn
の記号は“数１１”の係数である。このブロック図を満
足するような構成の任意の次数のフィルタを実現するこ
とによって、機体角速度θ・ m の影響による誘導信号の
誤差を、必要な範囲で十分に打ち消すことができるよう
な空間安定化装置が実現できる。
【００２４】
【数６】
【００２５】
【数７】
【００２６】
【数８】
【００２７】
【数９】
【００２８】
【数１０】
【００２９】
【数１１】
【００３０】実施例３ 機体角速度がジンバルの特性を通して及ぼす影響は、ジ
ンバル制御系２の構成によってその影響をかなり抑える
ことができるが、直接目標追尾系１０に対して及ぼす慣
性空間上の動きは抑えられない。したがって伝達関数
“数５”において、ジンバルの特性を無視し、機体角速
度による影響がジンバル制御系２および空間安定化装置
１４に及ぼすものと、直接目標追尾系１０に及ぼすもの
とを分けると“数１２”のように近似できる。図３はこ
の“数１２”を実現するフィルタの一構成例を示すブロ
ック図である。図において、４１は空間安定化信号計算
部を示し、４２は積分器、４３、４４、４６、４７は定
数、４５はゲインＫH を持った積分器である。上記実施
例２において、空間安定化信号計算部１７の伝達関数Ｇ
SC（ｓ）をこのような構成にすれば、実現が簡単である
上に、空間安定化信号λS は、ジンバル制御系で抑えら
れないジンバル制御系２の特性や空間安定化装置１４及
び目標追尾系１０の特性のうち、主要な項をすべて考慮
したものとなるため、同様な効果が十分得られる。
ンバル制御系２の構成によってその影響をかなり抑える
ことができるが、直接目標追尾系１０に対して及ぼす慣
性空間上の動きは抑えられない。したがって伝達関数
“数５”において、ジンバルの特性を無視し、機体角速
度による影響がジンバル制御系２および空間安定化装置
１４に及ぼすものと、直接目標追尾系１０に及ぼすもの
とを分けると“数１２”のように近似できる。図３はこ
の“数１２”を実現するフィルタの一構成例を示すブロ
ック図である。図において、４１は空間安定化信号計算
部を示し、４２は積分器、４３、４４、４６、４７は定
数、４５はゲインＫH を持った積分器である。上記実施
例２において、空間安定化信号計算部１７の伝達関数Ｇ
SC（ｓ）をこのような構成にすれば、実現が簡単である
上に、空間安定化信号λS は、ジンバル制御系で抑えら
れないジンバル制御系２の特性や空間安定化装置１４及
び目標追尾系１０の特性のうち、主要な項をすべて考慮
したものとなるため、同様な効果が十分得られる。
【００３１】
【数１２】
【００３２】実施例４ “数１３”は“数１２”を変形したものである。図４は
この“数１３”を実現するフィルタの構成を示すブロッ
ク図である。図において、５１は空間安定化信号計算部
を示し、５２は積分器、５３〜５５は定数である。上記
実施例３では、ジンバル制御系２や空間安定化装置１４
および目標追尾系１０の特性のうち、すべての主要な項
を考慮した伝達関数ＧSC（ｓ）を実現するのに４個の積
分器を用いているが、この例では積分器を２個に減らす
ことができ、構成が簡単になる。
この“数１３”を実現するフィルタの構成を示すブロッ
ク図である。図において、５１は空間安定化信号計算部
を示し、５２は積分器、５３〜５５は定数である。上記
実施例３では、ジンバル制御系２や空間安定化装置１４
および目標追尾系１０の特性のうち、すべての主要な項
を考慮した伝達関数ＧSC（ｓ）を実現するのに４個の積
分器を用いているが、この例では積分器を２個に減らす
ことができ、構成が簡単になる。
【００３３】
【数１３】
【００３４】実施例５ 図５はこの考案の空間安定化装置を用いた追尾装置全体
の別の実施例を示すブロック図である。１〜１３および
１５、１６、１８は図１に示す実施例１と同じものであ
る。１９はこの実施例における空間安定化装置であり、
図１の１４に相当する。２０、２１は、それぞれジンバ
ル制御系２の機体角速度からジンバル角度および角速度
誤差と、目標追尾系１０の機体角速度から誘導信号誤差
までの伝達関数を用いて、空間安定化信号としてジンバ
ルの角度指令信号および角速度指令信号を計算する部分
であり、その特性を伝達関数ＧSCP （ｓ）、Ｇ
SCR （ｓ）で表したものである。
の別の実施例を示すブロック図である。１〜１３および
１５、１６、１８は図１に示す実施例１と同じものであ
る。１９はこの実施例における空間安定化装置であり、
図１の１４に相当する。２０、２１は、それぞれジンバ
ル制御系２の機体角速度からジンバル角度および角速度
誤差と、目標追尾系１０の機体角速度から誘導信号誤差
までの伝達関数を用いて、空間安定化信号としてジンバ
ルの角度指令信号および角速度指令信号を計算する部分
であり、その特性を伝達関数ＧSCP （ｓ）、Ｇ
SCR （ｓ）で表したものである。
【００３５】実施例１においては、空間安定化信号は角
度信号のみであったが、この実施例では角度と角速度の
２つの信号として計算される。図５のブロック図におい
ても、実施例１と同様にジンバル制御系２の機体角速度
θ・ m の影響によるジンバル角度および角速度誤差、目
標追尾系１０の機体角速度θ・m の影響による誘導信号
誤差はそれぞれ“数１”、“数２”、“数３”となる。
しかし、この実施例においては、空間安定化信号を角度
成分と角速度成分に分け、“数１”に対応する信号を空
間安定化角度信号計算部２０で、“数２”と“数３”に
対応する信号を空間安定化角速度信号計算部２１で計算
する。したがって、その伝達関数ＧSCP（ｓ）、ＧSCR
（ｓ）は空間安定化装置１９の特性を考慮してそれぞれ
“数１４”、“数１５”のようになる。この場合の空間
安定化角度信号λS および角速度信号λ・ S は、ジンバ
ル制御系２や空間安定化装置１９および目標追尾系１０
の特性を考慮しているので、それらをジンバル角度指令
信号および角速度指令信号に加えることによって、機体
角速度θ・ m の影響による上記誤差をほぼ完全に打ち消
し、正確な誘導信号を出力することができる。このとき
誤差の角速度成分は、角度ループの制御ゲインωP によ
る制限を受けることなく、一般に角度ループよりも広い
周波数帯域で打ち消されるため、より大きな空間安定化
の効果が期待できる。
度信号のみであったが、この実施例では角度と角速度の
２つの信号として計算される。図５のブロック図におい
ても、実施例１と同様にジンバル制御系２の機体角速度
θ・ m の影響によるジンバル角度および角速度誤差、目
標追尾系１０の機体角速度θ・m の影響による誘導信号
誤差はそれぞれ“数１”、“数２”、“数３”となる。
しかし、この実施例においては、空間安定化信号を角度
成分と角速度成分に分け、“数１”に対応する信号を空
間安定化角度信号計算部２０で、“数２”と“数３”に
対応する信号を空間安定化角速度信号計算部２１で計算
する。したがって、その伝達関数ＧSCP（ｓ）、ＧSCR
（ｓ）は空間安定化装置１９の特性を考慮してそれぞれ
“数１４”、“数１５”のようになる。この場合の空間
安定化角度信号λS および角速度信号λ・ S は、ジンバ
ル制御系２や空間安定化装置１９および目標追尾系１０
の特性を考慮しているので、それらをジンバル角度指令
信号および角速度指令信号に加えることによって、機体
角速度θ・ m の影響による上記誤差をほぼ完全に打ち消
し、正確な誘導信号を出力することができる。このとき
誤差の角速度成分は、角度ループの制御ゲインωP によ
る制限を受けることなく、一般に角度ループよりも広い
周波数帯域で打ち消されるため、より大きな空間安定化
の効果が期待できる。
【００３６】
【数１４】
【００３７】
【数１５】
【００３８】実施例６ “数１４”および“数１５”のＧSR（ｓ）、Ｇ
SP（ｓ）、ＧI （ｓ）、ＧTS（ｓ）、ＧTH（ｓ）を実施
例２と同様に“数６”〜“数１０”の伝達関数で表した
とき、空間安定化角度および角速度信号計算部２０、２
１の伝達関数ＧSCR （ｓ）、ＧSCP （ｓ）もそれぞれ一
般に“数１１”のように表せる。したがって、このＧ
SCR （ｓ）、ＧSCP （ｓ）をそれぞれ図２のブロック図
を満足するような任意の次数のフィルタで構成すること
によって、同等又はそれ以上の効果が期待できる空間安
定化装置が実現できる。
SP（ｓ）、ＧI （ｓ）、ＧTS（ｓ）、ＧTH（ｓ）を実施
例２と同様に“数６”〜“数１０”の伝達関数で表した
とき、空間安定化角度および角速度信号計算部２０、２
１の伝達関数ＧSCR （ｓ）、ＧSCP （ｓ）もそれぞれ一
般に“数１１”のように表せる。したがって、このＧ
SCR （ｓ）、ＧSCP （ｓ）をそれぞれ図２のブロック図
を満足するような任意の次数のフィルタで構成すること
によって、同等又はそれ以上の効果が期待できる空間安
定化装置が実現できる。
【００３９】実施例７ 実施例６では、図５の空間安定化角度および角速度信号
計算部２０、２１をそれぞれ図２のブロック図のような
構成にしているが、本実施例では、空間安定化角度信号
計算部２０を、“数１６”の特性を実現するために図６
のブロック図で、空間安定化角速度信号計算部２１を、
“数１７”の特性を実現するために図７のブロック図で
構成する。図６において、６１は空間安定化角度信号計
算部を示し、６２は積分器、６３、６４は定数である。
また図７におて、７１は空間安定化角速度信号計算部を
示し、７２は積分器、７３、７４、７６、７７は定数、
７５はゲインＫH を持った積分器である。このような構
成にすることによって、同等又はそれ以上の効果が期待
できる。
計算部２０、２１をそれぞれ図２のブロック図のような
構成にしているが、本実施例では、空間安定化角度信号
計算部２０を、“数１６”の特性を実現するために図６
のブロック図で、空間安定化角速度信号計算部２１を、
“数１７”の特性を実現するために図７のブロック図で
構成する。図６において、６１は空間安定化角度信号計
算部を示し、６２は積分器、６３、６４は定数である。
また図７におて、７１は空間安定化角速度信号計算部を
示し、７２は積分器、７３、７４、７６、７７は定数、
７５はゲインＫH を持った積分器である。このような構
成にすることによって、同等又はそれ以上の効果が期待
できる。
【００４０】
【数１６】
【００４１】
【数１７】
【００４２】実施例８ “数１８”、“数１９”はそれぞれ“数１６”、“数１
７”を変形したものである。本実施例では、図５の空間
安定化角度信号計算部２０を、“数１８”の特性を実現
するために図８のようなブロック図で、また空間安定化
角速度信号計算部２１を、“数１９”の特性を実現する
ために図９のようなブロック図で構成する。図８におい
て、８１は空間安定化角度信号計算部を示し、８２は積
分器、８３は定数である。また図９において、９１は空
間安定化角速度信号計算部を示し、９２は積分器、９３
〜９６は定数である。このような構成にすることによっ
て、実施例７とほぼ同等の効果を得るための構成が簡単
になる。
７”を変形したものである。本実施例では、図５の空間
安定化角度信号計算部２０を、“数１８”の特性を実現
するために図８のようなブロック図で、また空間安定化
角速度信号計算部２１を、“数１９”の特性を実現する
ために図９のようなブロック図で構成する。図８におい
て、８１は空間安定化角度信号計算部を示し、８２は積
分器、８３は定数である。また図９において、９１は空
間安定化角速度信号計算部を示し、９２は積分器、９３
〜９６は定数である。このような構成にすることによっ
て、実施例７とほぼ同等の効果を得るための構成が簡単
になる。
【００４３】
【数１８】
【００４４】
【数１９】
【００４５】ところで上記説明では、角度検出器と角速
度検出器を持つジンバル制御系に利用する場合について
述べたが、角度検出器のみしか持たないジンバル制御系
にも利用できることはいうまでもない。また、ジンバル
制御系や目標追尾系および空間安定化装置の各要素の特
性が、上記説明と異なる伝達関数で表される場合も同様
である。
度検出器を持つジンバル制御系に利用する場合について
述べたが、角度検出器のみしか持たないジンバル制御系
にも利用できることはいうまでもない。また、ジンバル
制御系や目標追尾系および空間安定化装置の各要素の特
性が、上記説明と異なる伝達関数で表される場合も同様
である。
【００４６】
【考案の効果】この考案は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果がある。
れているので、以下に記載されるような効果がある。
【００４７】空間安定化信号を計算するために、ジンバ
ル制御系目標追尾系の機体の角速度からジンバル角度誤
差および角速度誤差までの伝達関数、目標追尾系の機体
の角速度から誘導信号誤差までの伝達関数、および慣性
装置や座標変換部の伝達関数を利用しているので、ジン
バル制御系および目標追尾系の各要素や空間安定化装置
の特性を考慮することができ、動揺による機体の角速度
の影響を打ち消して、ジンバルを目標の方向に指向させ
ることができる。
ル制御系目標追尾系の機体の角速度からジンバル角度誤
差および角速度誤差までの伝達関数、目標追尾系の機体
の角速度から誘導信号誤差までの伝達関数、および慣性
装置や座標変換部の伝達関数を利用しているので、ジン
バル制御系および目標追尾系の各要素や空間安定化装置
の特性を考慮することができ、動揺による機体の角速度
の影響を打ち消して、ジンバルを目標の方向に指向させ
ることができる。
【００４８】また、機体の角速度からジンバル角速度誤
差および誘導信号誤差までの伝達関数を直接利用する構
成にすれば、機体の角速度によって生じる誤差の角速度
成分を、ジンバル制御系の角度ループの周波数帯域によ
る制限を受けずに打ち消すことができるため、空間安定
化の効果が大きくなる。
差および誘導信号誤差までの伝達関数を直接利用する構
成にすれば、機体の角速度によって生じる誤差の角速度
成分を、ジンバル制御系の角度ループの周波数帯域によ
る制限を受けずに打ち消すことができるため、空間安定
化の効果が大きくなる。
【００４９】また、空間安定化信号を計算する部分にお
いて、最も簡単な構成では、２つの積分器と３つの掛算
器を持つだけで、ジンバル制御系および目標追尾系の各
要素やこの空間安定化装置の特性のうち、主要な項をす
べて考慮することができるため、十分な空間安定化の効
果を持ち、装置が小型化できる。
いて、最も簡単な構成では、２つの積分器と３つの掛算
器を持つだけで、ジンバル制御系および目標追尾系の各
要素やこの空間安定化装置の特性のうち、主要な項をす
べて考慮することができるため、十分な空間安定化の効
果を持ち、装置が小型化できる。
【図１】この考案の実施例１の全体の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】この考案の実施例２の空間安定化信号計算部、
実施例６の空間安定化角度信号計算部および空間安定化
角速度信号計算部に用いるフィルタの構成を示すブロッ
ク図である。
実施例６の空間安定化角度信号計算部および空間安定化
角速度信号計算部に用いるフィルタの構成を示すブロッ
ク図である。
【図３】この考案の実施例３の空間安定化信号計算部の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図４】この考案の実施例４の空間安定化信号計算部の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図５】この考案の実施例５の全体の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】この考案の実施例７の空間安定化角度信号計算
部の構成を示すブロック図である。
部の構成を示すブロック図である。
【図７】この考案の実施例７の空間安定化角速度信号計
算部の構成を示すブロック図である。
算部の構成を示すブロック図である。
【図８】この考案の実施例８の空間安定化角度信号計算
部の構成を示すブロック図である。
部の構成を示すブロック図である。
【図９】この考案の実施例８の空間安定化角速度信号計
算部の構成を示すブロック図である。
算部の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の技術による空間安定化装置の一構成例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１ ジンバル ２ ジンバル制御系 ３ 角速度検出器 ４ 角度検出器 ５ 角速度ループゲイン ６ 角度ループゲイン １０ 目標追尾系 １１ 追尾ゲイン １２ 追尾信号処理時間 １４ 空間安定化装置 １５ 慣性装置 １６ 座標変換部 １７ 空間安定化信号計算部 １８ 空間安定化信号処理時間 １９ 空間安定化装置 ２０ 空間安定化角度信号計算部 ２１ 空間安定化角速度信号計算部
Claims (8)
- 【請求項１】 飛しょう体に搭載された追尾装置の指向
方向を目標とする慣性空間に安定化させる空間安定化装
置において、追尾装置のジンバル角度検出器および角速
度検出器と、機体の角速度を検出する慣性装置と、機体
の角速度をジンバルの角度を用いて機体軸からジンバル
軸に座標変換する処理部と、上記の座標変換された機体
角速度信号に対してジンバル制御系の機体角速度からジ
ンバル角度誤差までの伝達関数と目標追尾系の機体角速
度から誘導信号誤差までの伝達関数と慣性装置および座
標変換部の伝達関数に基づいた空間安定化信号の計算を
行う計算部と、上記空間安定化信号をジンバルの角度指
令信号に加える加算器とを備えることを特徴とした追尾
装置の空間安定化装置。 - 【請求項２】 座標変換された機体角速度信号を角度信
号とするための積分器と、座標変換された機体角速度信
号にジンバル制御系の機体角速度からジンバル角度誤差
までの伝達関数と慣性装置および座標変換部の伝達関数
を用いて求められた定数をかける掛算器と、目標追尾系
の機体角速度から誘導信号までの伝達関数を用いて求め
られた定数をかける掛算器およびその信号を角度信号と
するための積分器と、上記掛算器と積分器の出力信号を
ジンバル制御系の角度指令信号に加える加算器とを備え
ることを特徴とした請求項第１項に記載の追尾装置の空
間安定化装置。 - 【請求項３】 座標変換された機体角速度信号を角度信
号とするための積分器と、ジンバル制御系の機体角速度
からジンバル角度誤差までの伝達関数と慣性装置および
座標変換部の伝達関数と目標追尾系の機体角速度から誘
導信号誤差までの伝達関数を実現するための１つの積分
器と掛算器および加算器によって構成された１次フィル
タと、誘導信号誤差成分を角度信号とするための積分器
と、その積分器の出力信号をジンバル制御系の角度指令
信号に加える加算器とを備えることを特徴とした請求項
第１項に記載の追尾装置の空間安定化装置。 - 【請求項４】 ジンバル制御系の機体角速度からジンバ
ル角度誤差までの伝達関数と慣性装置および座標変換部
の伝達関数と目標追尾系の機体角速度から誘導信号誤差
までの伝達関数の和の高次の項までを実現するための複
数の積分器と掛算器および加算器によって構成された高
次のフィルタを有することを特徴とした請求項第３項に
記載の追尾装置の空間安定化装置。 - 【請求項５】 空間安定化信号の角度成分を計算する計
算部と上記角度成分をジンバルの角度指令信号に加える
加算器に加えて、上記空間安定化信号の角速度成分を計
算する計算部と上記角速度成分をジンバルの角速度指令
信号に加える加算器とを備えることを特徴とした請求項
第１項に記載の追尾装置の空間安定化装置。 - 【請求項６】 座標変換された機体角速度信号を角度信
号とするための積分器と、上記機体角速度信号にジンバ
ル制御系の機体角速度からジンバルの角度誤差までの伝
達関数と慣性装置および座標変換部の伝達関数を用いて
求められた定数をかける掛算器と、上記積分器および掛
算器の出力信号をジンバル制御系の角度指令信号に加え
る加算器に加えて、上記機体角速度信号に目標追尾系の
機体角速度から誘導信号誤差までの伝達関数を用いて求
められた定数をかける掛算器および上記機体角速度信号
を積分する積分器と、上記機体角速度信号にジンバル制
御系の機体角速度からジンバルの角速度誤差までの伝達
関数と慣性装置および座標変換部の伝達関数を用いて求
められた伝達関数を実現するための１つの積分器と掛算
器および加算器によって構成された１次フィルタと、上
記掛算器および積分器および１次フィルタの出力信号を
ジンバル制御系の角速度指令信号に加える加算器とを備
えることを特徴とした請求項第５項に記載の追尾装置の
空間安定化装置。 - 【請求項７】 座標変換された機体角速度信号を角度信
号とするための積分器と、ジンバル制御系の機体角速度
からジンバルの角度誤差までの伝達関数と慣性装置およ
び座標変換部の伝達関数を実現するための１つの積分器
と掛算器および加算器によって構成された１次フィルタ
と、上記積分器およびフィルタの出力信号をジンバル制
御系の角度指令信号に加える加算器と、目標追尾系の機
体角速度から誘導信号誤差までの伝達関数とジンバル制
御系の機体角速度からジンバルの角速度誤差までの伝達
関数と慣性装置および座標変換部の伝達関数を実現する
ための１つの積分器と、２つの１次フィルタと、それら
積分器およびフィルタの出力信号をジンバル制御系の角
速度指令信号に加える加算器とを備えることを特徴とし
た請求項第５項に記載の追尾装置の空間安定化装置。 - 【請求項８】 座標変換された機体角速度信号を角度信
号とするための積分器と、ジンバル制御系の機体角速度
からジンバルの角度誤差および角速度誤差までの伝達関
数と慣性装置および座標変換部の伝達関数と目標追尾系
の機体角速度から誘導信号誤差までの伝達関数の和の高
次の項までを実現するための複数の積分器と掛算器およ
び加算器によって構成された２つの高次フィルタを有す
ることを特徴とした請求項第７項に記載の追尾装置の空
間安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992015373U JP2577791Y2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 追尾装置の空間安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992015373U JP2577791Y2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 追尾装置の空間安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579299U JPH0579299U (ja) | 1993-10-29 |
| JP2577791Y2 true JP2577791Y2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11886979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992015373U Expired - Lifetime JP2577791Y2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 追尾装置の空間安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577791Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5295630B2 (ja) * | 2008-05-13 | 2013-09-18 | 株式会社東芝 | 飛しょう体の誘導装置及び飛しょう体の誘導装置の誘導信号算出方法 |
| WO2014141341A1 (ja) | 2013-03-13 | 2014-09-18 | 日本電気株式会社 | 空間安定装置、空間安定制御方法及び空間安定制御プログラム |
| WO2014141334A1 (ja) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | 日本電気株式会社 | 目標指向装置、目標指向制御方法、目標指向制御プログラム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0776887B2 (ja) * | 1987-07-10 | 1995-08-16 | 株式会社東芝 | 誘導装置 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP1992015373U patent/JP2577791Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0579299U (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |