JP2909091B2 - 光ビーム捕捉追尾制御装置 - Google Patents
光ビーム捕捉追尾制御装置Info
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- JP2909091B2 JP2909091B2 JP1110520A JP11052089A JP2909091B2 JP 2909091 B2 JP2909091 B2 JP 2909091B2 JP 1110520 A JP1110520 A JP 1110520A JP 11052089 A JP11052089 A JP 11052089A JP 2909091 B2 JP2909091 B2 JP 2909091B2
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- control loop
- light beam
- mirror
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば人工衛星搭載の光通信機器に用い
られ、相手局からの光ビームを捕捉追尾して相手局方向
に指向制御するための光ビーム捕捉追尾制御装置に関す
る。
られ、相手局からの光ビームを捕捉追尾して相手局方向
に指向制御するための光ビーム捕捉追尾制御装置に関す
る。
（従来の技術） 従来より、人工衛星に搭載される光通信機器にあって
は、第２図に示すような光ビーム捕捉追尾制御装置が用
いられる。この装置は、ミラー１の角度を角度センサ２
で検出し、第１のPID（比例・積分・微分）コントロー
ラ３を構成する比例補償器（Ｐ）31、微分補償器（Ｄ）
32及び積分補償器（Ｉ）33にその検出角度を入力してそ
れぞれの制御値を割出し、加算器34による各制御値の加
算出力に従って、切換スイッチ９及びミラー駆動回路４
を介してミラー１を駆動することにより、ミラー１の角
度を設定値に制御する捕捉制御ループを備える。また、
ミラー１で反射された相手局からの光通信用光ビーム５
を光学系センサ６を入射してその光軸ずれを検出し、第
２のPIDコントローラ８を構成する比例補償器（Ｐ）8
1、微分補償器（Ｄ）82及び積分補償器（Ｉ）83にその
検出ずれ量を入力してそれぞれの制御値を割出し、加算
器84による各制御値の加算出力に従って、切換スイッチ
９及びミラー駆動回路４を介してミラー１を駆動するこ
とにより、光学系センサ６の出力信号が“0"となるよう
に制御する追尾制御ループを備えている。
は、第２図に示すような光ビーム捕捉追尾制御装置が用
いられる。この装置は、ミラー１の角度を角度センサ２
で検出し、第１のPID（比例・積分・微分）コントロー
ラ３を構成する比例補償器（Ｐ）31、微分補償器（Ｄ）
32及び積分補償器（Ｉ）33にその検出角度を入力してそ
れぞれの制御値を割出し、加算器34による各制御値の加
算出力に従って、切換スイッチ９及びミラー駆動回路４
を介してミラー１を駆動することにより、ミラー１の角
度を設定値に制御する捕捉制御ループを備える。また、
ミラー１で反射された相手局からの光通信用光ビーム５
を光学系センサ６を入射してその光軸ずれを検出し、第
２のPIDコントローラ８を構成する比例補償器（Ｐ）8
1、微分補償器（Ｄ）82及び積分補償器（Ｉ）83にその
検出ずれ量を入力してそれぞれの制御値を割出し、加算
器84による各制御値の加算出力に従って、切換スイッチ
９及びミラー駆動回路４を介してミラー１を駆動するこ
とにより、光学系センサ６の出力信号が“0"となるよう
に制御する追尾制御ループを備えている。
ところで、上記構成の従来の光ビーム捕捉追尾制御装
置では、初期状態でミラー１を角度制御して光学系セン
サ６に光ビーム５が入射してから切換スイッチ９により
光学系センサを用いた追尾制御ループに切換えるのが一
般的である。しかしながら、ミラー１には常に外乱トル
クが作用しており、ミラー１の角度制御を行っていると
き第１のPIDコントローラ３の積分補償器33には外乱ト
ルクと平衡する信号が保持されているのに対し、ミラー
１の角度制御から光学系センサを用いた追尾制御ループ
に切換えたとき、第２のPIDコントローラ８の積分補償
器83がゼロになっているため、当該補償器83にミラー１
に作用している外乱トルクと平衡する信号を保持するま
でに時間がかかる。したがって、ミラー１が外乱トルク
で駆動され、光ビーム５が光学系センサ６の視野からは
ずれてしまい、捕捉追尾制御が正常に動作しなくなるお
それがある。
置では、初期状態でミラー１を角度制御して光学系セン
サ６に光ビーム５が入射してから切換スイッチ９により
光学系センサを用いた追尾制御ループに切換えるのが一
般的である。しかしながら、ミラー１には常に外乱トル
クが作用しており、ミラー１の角度制御を行っていると
き第１のPIDコントローラ３の積分補償器33には外乱ト
ルクと平衡する信号が保持されているのに対し、ミラー
１の角度制御から光学系センサを用いた追尾制御ループ
に切換えたとき、第２のPIDコントローラ８の積分補償
器83がゼロになっているため、当該補償器83にミラー１
に作用している外乱トルクと平衡する信号を保持するま
でに時間がかかる。したがって、ミラー１が外乱トルク
で駆動され、光ビーム５が光学系センサ６の視野からは
ずれてしまい、捕捉追尾制御が正常に動作しなくなるお
それがある。
（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来の光ビーム捕捉追尾制御装置で
は、ミラーの角度制御（捕捉制御）から光学系センサを
用いた追尾制御に切換える等、光ビームが光学系センサ
の視野からはずれて捕捉追尾ができなくなることがあっ
た。
は、ミラーの角度制御（捕捉制御）から光学系センサを
用いた追尾制御に切換える等、光ビームが光学系センサ
の視野からはずれて捕捉追尾ができなくなることがあっ
た。
この発明は上記の課題を解決するためになされたもの
で、捕捉制御から追尾制御への切換時に光ビームが光学
系センサの視野からはずれないようにして、確実に相手
局からの光ビームを捕捉追尾することのできる光ビーム
捕捉追尾制御装置を提供することを目的とする。
で、捕捉制御から追尾制御への切換時に光ビームが光学
系センサの視野からはずれないようにして、確実に相手
局からの光ビームを捕捉追尾することのできる光ビーム
捕捉追尾制御装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を設定するためにこの発明に係る光ビーム捕
捉追尾装置は、 光ビームを受光素子に導くミラーの角度を角度センサ
で検出し、この角度センサの検出角度が設定値となるよ
うに前記ミラーの角度を駆動制御して前記光ビームを捕
捉する捕捉制御ループと、 前記ミラーで反射された光ビームを光学系センサに入
射してその光軸ずれを検出し、そのずれ量がなくなるよ
うに前記ミラーの角度を駆動制御して前記光ビームを追
尾する追尾制御ループと、 前記捕捉制御ループにより光ビームを捕捉した後、前
記追尾制御ループに切り換えるループ切換手段とを備え
る装置であって、 前記ループ切換手段に設けられ、前記角度検出センサ
の出力と前記光学系センサの出力とを選択的に導出する
センサ出力切換手段と、 前記捕捉制御ループ及び追尾制御ループに共通に設け
られ、前記センサ出力切換手段から導出されるセンサ出
力を積分することでそれぞれの制御ループで前記ミラー
に加わる外乱トルクの補正信号を求め、それぞれの制御
ループの外乱補償に供する積分補償器とを具備し、 前記ループ切換手段で制御ループが切り換わるときに
前記積分補償器で生成される外乱トルクの補正信号が連
続的に保持されることを特徴とする。
捉追尾装置は、 光ビームを受光素子に導くミラーの角度を角度センサ
で検出し、この角度センサの検出角度が設定値となるよ
うに前記ミラーの角度を駆動制御して前記光ビームを捕
捉する捕捉制御ループと、 前記ミラーで反射された光ビームを光学系センサに入
射してその光軸ずれを検出し、そのずれ量がなくなるよ
うに前記ミラーの角度を駆動制御して前記光ビームを追
尾する追尾制御ループと、 前記捕捉制御ループにより光ビームを捕捉した後、前
記追尾制御ループに切り換えるループ切換手段とを備え
る装置であって、 前記ループ切換手段に設けられ、前記角度検出センサ
の出力と前記光学系センサの出力とを選択的に導出する
センサ出力切換手段と、 前記捕捉制御ループ及び追尾制御ループに共通に設け
られ、前記センサ出力切換手段から導出されるセンサ出
力を積分することでそれぞれの制御ループで前記ミラー
に加わる外乱トルクの補正信号を求め、それぞれの制御
ループの外乱補償に供する積分補償器とを具備し、 前記ループ切換手段で制御ループが切り換わるときに
前記積分補償器で生成される外乱トルクの補正信号が連
続的に保持されることを特徴とする。
（作用） 上記構成による光ビーム捕捉追尾制御装置では、角度
検出センサと光学系センサの各出力を制御ループの切換
に応じて選択できるようにし、各制御ループで積分補償
器を共通に用い、この積分補償器に選択されたセンサ出
力を入力することで、制御ループが切り換わるときに積
分補償器で生成されるミラーへの外乱トルクの補正信号
が連続的に保持されるようにしているので、ループ切換
時にミラーの外乱トルクに対する補償が保持され、光ビ
ームが視野から外れるようなことはなくなる。
検出センサと光学系センサの各出力を制御ループの切換
に応じて選択できるようにし、各制御ループで積分補償
器を共通に用い、この積分補償器に選択されたセンサ出
力を入力することで、制御ループが切り換わるときに積
分補償器で生成されるミラーへの外乱トルクの補正信号
が連続的に保持されるようにしているので、ループ切換
時にミラーの外乱トルクに対する補償が保持され、光ビ
ームが視野から外れるようなことはなくなる。
（実施例） 以下、第１図を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。但し、第１図において、第２図と同一部分には同一
符号を付して示し、ここでは異なる部分について述べ
る。
る。但し、第１図において、第２図と同一部分には同一
符号を付して示し、ここでは異なる部分について述べ
る。
第１図はその構成を示すもので、10は前記第１及び第
２のPIDコントローラ3,8の積分補償器33,83を共有した
積分補償器である。すなわち、前記第１のPIDコントロ
ーラ３は前記比例補償器31、微分補償器32に積分補償器
10を加えて構成され、同様に第２のPIDコントローラ８
も前記比例補償器81、微分補償器82に積分補償器10を加
えて構成される。各コントローラ3,8の比例補償器31,81
及び微分補償器32,82の各出力はそれぞれ前記加算器34,
84で加算された後、前記切換スイッチ９で選択的に加算
器11に送られる。一方、積分補償器10には前記スイッチ
９と連動する切換スイッチ12によって角度センサ２の出
力（Ａ側）と光学系センサ６の出力（Ｂ側）が選択的に
入力され、その積分補償値出力は加算器11で比例補償値
及び微分補償値が加算されて前記ミラー駆動回路４に送
られる。
２のPIDコントローラ3,8の積分補償器33,83を共有した
積分補償器である。すなわち、前記第１のPIDコントロ
ーラ３は前記比例補償器31、微分補償器32に積分補償器
10を加えて構成され、同様に第２のPIDコントローラ８
も前記比例補償器81、微分補償器82に積分補償器10を加
えて構成される。各コントローラ3,8の比例補償器31,81
及び微分補償器32,82の各出力はそれぞれ前記加算器34,
84で加算された後、前記切換スイッチ９で選択的に加算
器11に送られる。一方、積分補償器10には前記スイッチ
９と連動する切換スイッチ12によって角度センサ２の出
力（Ａ側）と光学系センサ６の出力（Ｂ側）が選択的に
入力され、その積分補償値出力は加算器11で比例補償値
及び微分補償値が加算されて前記ミラー駆動回路４に送
られる。
すなわち、上記構成の制御装置では、捕捉制御ループ
の動作時には切換スイッチ9,12をＡ側に接続して、角度
センサ２の出力を積分補償器10に導いて角度制御用の積
分補償値を割出し、この補償値を加算器11で比例補償器
31及び微分補償器32からの各補償値と加算する。これに
よって従来と同様の角度制御値を求めて、ミラー１の角
度を設定値に制御することができる。追尾制御ループの
動作時はスイッチ9,12をＢ側に接続して、光学系センサ
６の出力を積分補償器10に導いて追尾制御用の積分補償
値を割出し、この補償値を加算器11で比例補償器81及び
微分補償器82からの各補償値と加算する。これによって
従来と同様の追尾制御値を求めて、光学系センサ６の出
力信号が“0"となるようにミラー１を駆動制御すること
ができる。
の動作時には切換スイッチ9,12をＡ側に接続して、角度
センサ２の出力を積分補償器10に導いて角度制御用の積
分補償値を割出し、この補償値を加算器11で比例補償器
31及び微分補償器32からの各補償値と加算する。これに
よって従来と同様の角度制御値を求めて、ミラー１の角
度を設定値に制御することができる。追尾制御ループの
動作時はスイッチ9,12をＢ側に接続して、光学系センサ
６の出力を積分補償器10に導いて追尾制御用の積分補償
値を割出し、この補償値を加算器11で比例補償器81及び
微分補償器82からの各補償値と加算する。これによって
従来と同様の追尾制御値を求めて、光学系センサ６の出
力信号が“0"となるようにミラー１を駆動制御すること
ができる。
ここで、捕捉制御ループから追尾制御ループに切換え
ても、積分補償器を共用しているため、ミラー１に作用
する外乱トルクをキャンセルあるいは補正するための信
号を積分補償器10が連続的に保持するため、切換時の外
乱トルクによるミラー角の変動がない。このため、積分
補償の切換によるミスマッチがなく、切換トランジェン
トが生じない。したがって、ループ切換時に光ビームが
光学系センサの視野からはずれることを防止することが
できる。
ても、積分補償器を共用しているため、ミラー１に作用
する外乱トルクをキャンセルあるいは補正するための信
号を積分補償器10が連続的に保持するため、切換時の外
乱トルクによるミラー角の変動がない。このため、積分
補償の切換によるミスマッチがなく、切換トランジェン
トが生じない。したがって、ループ切換時に光ビームが
光学系センサの視野からはずれることを防止することが
できる。
尚、上記の説明ではPID制御を想定したが、積分補償
器を用いるコントローラ（例えばPI制御）に一般的に応
用可能である。
器を用いるコントローラ（例えばPI制御）に一般的に応
用可能である。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、捕捉制御から追尾制
御への切換時に光ビームが光学系センサの視野からはず
れないようにして、確実に相手局からの光ビームを捕捉
追尾することのできる光ビーム捕捉追尾制御装置を提供
することができる。
御への切換時に光ビームが光学系センサの視野からはず
れないようにして、確実に相手局からの光ビームを捕捉
追尾することのできる光ビーム捕捉追尾制御装置を提供
することができる。
第１図はこの発明に係る光ビーム捕捉追尾制御装置の一
実施例を示すブロック図、第２図は従来の光ビーム捕捉
追尾制御装置の構成を示すブロック図である。 １……ミラー、２……角度センサ、3,8……PIDコントロ
ーラ、31,81……比例補償器、32,82……微分補償器、3
3,83,10……積分補償器、４……ミラー駆動回路、５…
…光ビーム、６……光学系センサ、9,12……切換スイッ
チ。
実施例を示すブロック図、第２図は従来の光ビーム捕捉
追尾制御装置の構成を示すブロック図である。 １……ミラー、２……角度センサ、3,8……PIDコントロ
ーラ、31,81……比例補償器、32,82……微分補償器、3
3,83,10……積分補償器、４……ミラー駆動回路、５…
…光ビーム、６……光学系センサ、9,12……切換スイッ
チ。
Claims (1)
- 【請求項１】光ビームを受光素子に導くミラーの角度を
角度センサで検出し、この角度センサの検出角度が設定
値となるように前記ミラーの角度を駆動制御して前記光
ビームを捕捉する捕捉制御ループと、 前記ミラーで反射された光ビームを光学系センサに入射
してその光軸ずれを検出し、そのずれ量がなくなるよう
に前記ミラーの角度を駆動制御して前記光ビームを追尾
する追尾制御ループと、 前記捕捉制御ループにより光ビームを捕捉した後、前記
追尾制御ループに切り換えるループ切換手段とを備える
光ビーム捕捉追尾装置であって、 前記ループ切換手段に設けられ、前記角度検出センサの
出力と前記光学系センサの出力とを選択的に導出するセ
ンサ出力切換手段と、 前記捕捉制御ループ及び追尾制御ループに共通に設けら
れ、前記センサ出力切換手段から導出されるセンサ出力
を積分することでそれぞれの制御ループで前記ミラーに
加わる外乱トルクの補正信号を求め、それぞれの制御ル
ープの外乱補償に供する積分補償器とを具備し、 前記ループ切換手段で制御ループが切り換わるときに前
記積分補償器で生成される外乱トルクの補正信号が連続
的に保持されることを特徴とする光ビーム捕捉追尾装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110520A JP2909091B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 光ビーム捕捉追尾制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110520A JP2909091B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 光ビーム捕捉追尾制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287275A JPH02287275A (ja) | 1990-11-27 |
| JP2909091B2 true JP2909091B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14537881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1110520A Expired - Fee Related JP2909091B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 光ビーム捕捉追尾制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909091B2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1110520A patent/JP2909091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02287275A (ja) | 1990-11-27 |
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Legal Events
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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