JP3051007B2 - アンテナ多軸制御装置 - Google Patents
アンテナ多軸制御装置Info
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- JP3051007B2 JP3051007B2 JP5246884A JP24688493A JP3051007B2 JP 3051007 B2 JP3051007 B2 JP 3051007B2 JP 5246884 A JP5246884 A JP 5246884A JP 24688493 A JP24688493 A JP 24688493A JP 3051007 B2 JP3051007 B2 JP 3051007B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、対象追尾用のアンテ
ナの多軸駆動を制御する装置に関するものである。
ナの多軸駆動を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、本発明及び従来の技術を適用す
る駆動機構のモデルの例を示したものであり、図におい
て、１，２，３は各々駆動軸を表わし、各軸に独立のサ
ーボ機構を有している。図において、４は各軸１，２，
３の合成により得られるこの駆動機構の最終的な指向方
向を示していて、アンテナが取付られている。図５は、
従来の技術により図３のモデルを制御する制御機構図を
示したものである。図において、５はこのモデルを指向
させる目標指向角度を示す。６は目標指向角度５と、実
際に最終指向方向４が指向している角度との差に基づ
き、各軸１，２，３へそれぞれ与える補正すべきサーボ
・エラーを検出するサーボエラー検出部である。７，
８，９はそれぞれ各軸１，２，３に対応したサーボ演算
部であり、その演算結果から各軸の駆動機構へ駆動指令
を出力する。１０は駆動機構において得られた各軸の検
出角度より現実の指向方向を検出する指向角度変換部で
ある。
る駆動機構のモデルの例を示したものであり、図におい
て、１，２，３は各々駆動軸を表わし、各軸に独立のサ
ーボ機構を有している。図において、４は各軸１，２，
３の合成により得られるこの駆動機構の最終的な指向方
向を示していて、アンテナが取付られている。図５は、
従来の技術により図３のモデルを制御する制御機構図を
示したものである。図において、５はこのモデルを指向
させる目標指向角度を示す。６は目標指向角度５と、実
際に最終指向方向４が指向している角度との差に基づ
き、各軸１，２，３へそれぞれ与える補正すべきサーボ
・エラーを検出するサーボエラー検出部である。７，
８，９はそれぞれ各軸１，２，３に対応したサーボ演算
部であり、その演算結果から各軸の駆動機構へ駆動指令
を出力する。１０は駆動機構において得られた各軸の検
出角度より現実の指向方向を検出する指向角度変換部で
ある。
【０００３】図４は図３を天頂方向から見た図であり、
まず図４（ａ）で、軸２の回転により軸３が天頂を通過
する直前の状態を示した図である。１２はこのモデルが
指向すべき追尾対象の目標を示し、１３は最終指向方向
４と追尾対象との間の誤差角度である。また、図４
（ｂ）は、図４（ａ）の状態から軸２の回軸により、軸
３と最終指向方向４が天頂を通過した直後の状態を示し
た図である。
まず図４（ａ）で、軸２の回転により軸３が天頂を通過
する直前の状態を示した図である。１２はこのモデルが
指向すべき追尾対象の目標を示し、１３は最終指向方向
４と追尾対象との間の誤差角度である。また、図４
（ｂ）は、図４（ａ）の状態から軸２の回軸により、軸
３と最終指向方向４が天頂を通過した直後の状態を示し
た図である。
【０００４】次に動作について説明する。この駆動機構
の目的は、最終指向方向４を、目標指向角度５に一致さ
せることであり、各軸の個別サーボ・ループにより各
々、追従させることで実現している。サーボエラー検出
部６により検出された最終指向方向４と目標指向角度５
間の差の角度が各軸１，２，３の各サーボ演算部７，
８，９の入力エラー角度に変換される。そして、各サー
ボ演算部の演算結果が各軸駆動機構への駆動指令として
出力される。同時にこれらの量が、指向角度変換部１０
に入力されてこのモデルにおける現実の指向角度１１が
算出されてサーボエラー検出部６へ出力される。
の目的は、最終指向方向４を、目標指向角度５に一致さ
せることであり、各軸の個別サーボ・ループにより各
々、追従させることで実現している。サーボエラー検出
部６により検出された最終指向方向４と目標指向角度５
間の差の角度が各軸１，２，３の各サーボ演算部７，
８，９の入力エラー角度に変換される。そして、各サー
ボ演算部の演算結果が各軸駆動機構への駆動指令として
出力される。同時にこれらの量が、指向角度変換部１０
に入力されてこのモデルにおける現実の指向角度１１が
算出されてサーボエラー検出部６へ出力される。
【０００５】ここで、図４（ａ）より図４（ｂ）の状態
へ変化する、つまり軸２が回転する時の軸１の動きを考
えてみる。図より明らかに軸２の回転により軸３と最終
指向方向４が天頂を通過する前後でエラー角度１３の極
性は反転する。軸１の回転によりこのモデルの最終指向
方向４を目標に向ける為には、天頂通過の前後で軸１の
駆動方向を反転する必要がある。しかし、天頂通過時に
反転するサーボエラー信号を１軸サーボ演算部７に入力
しても、サーボ演算特性と軸１の機構が持つ慣性モーメ
ントのため、すぐには軸１の回転方向は反転しない。従
って行き過ぎが生じ、オーバーシュート制御を生じるこ
とになる。特開昭６０−２２８０３では、３軸制御にお
いて２軸をサーボループによる閉ループ制御とし、１軸
を予測軌道に対応して定速駆動をする例が開示されてい
るが、これでも定速駆動をするだけであり、他軸の天頂
通過時の入力の極性反転によるオーバーシュートは解決
できない。
へ変化する、つまり軸２が回転する時の軸１の動きを考
えてみる。図より明らかに軸２の回転により軸３と最終
指向方向４が天頂を通過する前後でエラー角度１３の極
性は反転する。軸１の回転によりこのモデルの最終指向
方向４を目標に向ける為には、天頂通過の前後で軸１の
駆動方向を反転する必要がある。しかし、天頂通過時に
反転するサーボエラー信号を１軸サーボ演算部７に入力
しても、サーボ演算特性と軸１の機構が持つ慣性モーメ
ントのため、すぐには軸１の回転方向は反転しない。従
って行き過ぎが生じ、オーバーシュート制御を生じるこ
とになる。特開昭６０−２２８０３では、３軸制御にお
いて２軸をサーボループによる閉ループ制御とし、１軸
を予測軌道に対応して定速駆動をする例が開示されてい
るが、これでも定速駆動をするだけであり、他軸の天頂
通過時の入力の極性反転によるオーバーシュートは解決
できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の多軸制御装置は
以上のように構成されているので、天頂通過時の軸２の
回転でオーバーシュートを生じ、追尾精度が悪化すると
いう課題があった。
以上のように構成されているので、天頂通過時の軸２の
回転でオーバーシュートを生じ、追尾精度が悪化すると
いう課題があった。
【０００７】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、天頂通過時の追尾精度を向上した
多軸制御装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、天頂通過時の追尾精度を向上した
多軸制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明に係るアンテ
ナ多軸制御装置は、方位角を変更できる垂直軸と、該垂
直軸上にあり仰角を変更できる水平軸と、必要に応じて
該水平軸上にありそれに直交して角度を変更できる直交
水平軸とをそれぞれ個別に駆動制御するサーボ演算手段
と、追尾対象が天頂を通過することを予測検知する天頂
通過予測手段と、天頂通過予測手段によって追尾対象が
天頂を通過すると予測した場合は、方位角を変更できる
垂直軸の補正誤差量を、一定時間または一定駆動距離間
は０とする切換手段を備えた。また請求項２のアンテナ
多軸制御装置は、請求項１の装置で更に、天頂通過予測
手段は、天頂付近を通過する対象物追尾用の３軸のうち
の仰角を変更する軸の動きで天頂通過を予測するように
した。
ナ多軸制御装置は、方位角を変更できる垂直軸と、該垂
直軸上にあり仰角を変更できる水平軸と、必要に応じて
該水平軸上にありそれに直交して角度を変更できる直交
水平軸とをそれぞれ個別に駆動制御するサーボ演算手段
と、追尾対象が天頂を通過することを予測検知する天頂
通過予測手段と、天頂通過予測手段によって追尾対象が
天頂を通過すると予測した場合は、方位角を変更できる
垂直軸の補正誤差量を、一定時間または一定駆動距離間
は０とする切換手段を備えた。また請求項２のアンテナ
多軸制御装置は、請求項１の装置で更に、天頂通過予測
手段は、天頂付近を通過する対象物追尾用の３軸のうち
の仰角を変更する軸の動きで天頂通過を予測するように
した。
【０００９】
【作用】本発明におけるアンテナ多軸制御装置は、追尾
対象が天頂を通過すると予測される場合には、アンテナ
の３軸制御の内の、垂直軸を駆動制御するサーボ演算手
段の入力の補正誤差が一定時間または距離間０となる。
請求項２のアンテナ多軸制御装置は、天頂通過予測手段
の入力として仰角追尾量の出力値が用いられる。
対象が天頂を通過すると予測される場合には、アンテナ
の３軸制御の内の、垂直軸を駆動制御するサーボ演算手
段の入力の補正誤差が一定時間または距離間０となる。
請求項２のアンテナ多軸制御装置は、天頂通過予測手段
の入力として仰角追尾量の出力値が用いられる。
【００１０】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
基づいて説明する。図１は本発明の多軸制御装置の制御
構成図である。図１において、５〜１１は図５に示す構
成図の各要素と同等である。新規な構成要素として以下
の２要素が追加される。即ち、１４はこの場合、軸２の
角度の変動より天頂通過の予測を行なう天頂通過予測部
であり、１５は天頂通過予測部１４よりの情報により、
軸１を補正駆動するサーボエラー入力を切換えるサーボ
エラー切換部である。なお、指向角度変換部１０への入
力は、各軸１〜３の実際の検出角度を入力としていて、
更に正確な値が入力されるようになっている。また、多
軸制御装置の駆動機構のモデルは図３に示した例を用
い、そのトラッキング状態の説明には図４の天頂方向か
ら見た図を用いて動作を説明する。
基づいて説明する。図１は本発明の多軸制御装置の制御
構成図である。図１において、５〜１１は図５に示す構
成図の各要素と同等である。新規な構成要素として以下
の２要素が追加される。即ち、１４はこの場合、軸２の
角度の変動より天頂通過の予測を行なう天頂通過予測部
であり、１５は天頂通過予測部１４よりの情報により、
軸１を補正駆動するサーボエラー入力を切換えるサーボ
エラー切換部である。なお、指向角度変換部１０への入
力は、各軸１〜３の実際の検出角度を入力としていて、
更に正確な値が入力されるようになっている。また、多
軸制御装置の駆動機構のモデルは図３に示した例を用
い、そのトラッキング状態の説明には図４の天頂方向か
ら見た図を用いて動作を説明する。
【００１１】次に動作について説明する。天頂通過近傍
以外での多軸制御装置の動作は従来の方式と同様なので
詳細を省略し、天頂通過時の動作について説明する。天
頂通過近傍においては、軸２の動きを入力とする天頂通
過予測部１４が、例えば垂直軸に対する仰角が９０度に
近づき、更にその値を増して天頂通過が予測されると、
天頂通過予測部１４は天頂通過予測出力を出す。この出
力はサーボエラー切換部１５に与えられ、サーボエラー
切換部１５は軸１のサーボゲインを切換えて０にする。
こうして軸１は、サーボ演算部７の出力が等価的に０に
なり駆動が停止する。その後実際に天頂を通過すると、
天頂通過予測部１４はその旨サーボエラー切換部１５へ
伝達し、再び軸１のサーボエラーをサーボエラー検出部
６により検出された値にもどす。これにより、軸１は駆
動を再開する。
以外での多軸制御装置の動作は従来の方式と同様なので
詳細を省略し、天頂通過時の動作について説明する。天
頂通過近傍においては、軸２の動きを入力とする天頂通
過予測部１４が、例えば垂直軸に対する仰角が９０度に
近づき、更にその値を増して天頂通過が予測されると、
天頂通過予測部１４は天頂通過予測出力を出す。この出
力はサーボエラー切換部１５に与えられ、サーボエラー
切換部１５は軸１のサーボゲインを切換えて０にする。
こうして軸１は、サーボ演算部７の出力が等価的に０に
なり駆動が停止する。その後実際に天頂を通過すると、
天頂通過予測部１４はその旨サーボエラー切換部１５へ
伝達し、再び軸１のサーボエラーをサーボエラー検出部
６により検出された値にもどす。これにより、軸１は駆
動を再開する。
【００１２】図３において、軸２、つまり仰角追尾用の
軸が垂直軸１に対して水平面から９０度に近づき、更に
角度を進めることは、天頂通過が予測できることを意味
する。従って、この場合垂直軸１を補正駆動するエラー
量を強制的に０にすることは、図４（ａ）の軸１の動き
を最少限にし、反転時の図４（ｂ）状態のオーバーシュ
ート量を抑えることができる。なお、軸１の停止の間
は、軸２，３のみで目標の指向角度に向けて駆動するこ
とになるが、軸１のサーボ・ゲインに比し、軸３のサー
ボ・ゲインが充分大きくしておくと、過渡的な２軸のみ
による制御であっても、追尾精度はほとんど悪化しな
い。
軸が垂直軸１に対して水平面から９０度に近づき、更に
角度を進めることは、天頂通過が予測できることを意味
する。従って、この場合垂直軸１を補正駆動するエラー
量を強制的に０にすることは、図４（ａ）の軸１の動き
を最少限にし、反転時の図４（ｂ）状態のオーバーシュ
ート量を抑えることができる。なお、軸１の停止の間
は、軸２，３のみで目標の指向角度に向けて駆動するこ
とになるが、軸１のサーボ・ゲインに比し、軸３のサー
ボ・ゲインが充分大きくしておくと、過渡的な２軸のみ
による制御であっても、追尾精度はほとんど悪化しな
い。
【００１３】実施例２．なお、上記実施例では天頂通過
予測を仰角追尾軸２の動き量により行なった。本実施例
では天頂通過予測を現実の指向角度の動きから予測する
ようにした。図２は本実施例の多軸制御装置の構成図で
ある。図において、指向角度変換部１０の出力を天頂通
過予測部１４の入力としている。この動作は以下のよう
になる。仰角相当入力が地平面から９０度の値に近づき
更にその値が増加する場合は、天頂を通過すると予測出
力する。これを受けて軸１の補正誤差入力を強制的に０
にし、軸１駆動出力を止めることは実施例１と同様であ
る。
予測を仰角追尾軸２の動き量により行なった。本実施例
では天頂通過予測を現実の指向角度の動きから予測する
ようにした。図２は本実施例の多軸制御装置の構成図で
ある。図において、指向角度変換部１０の出力を天頂通
過予測部１４の入力としている。この動作は以下のよう
になる。仰角相当入力が地平面から９０度の値に近づき
更にその値が増加する場合は、天頂を通過すると予測出
力する。これを受けて軸１の補正誤差入力を強制的に０
にし、軸１駆動出力を止めることは実施例１と同様であ
る。
【００１４】実施例３．上記実施例では、多軸制御装置
中の各軸の検出値を用いて天頂通過予測部の入力とし
た。これらのかわりに新規に天頂観測部を設け、常時こ
れを観測していて、その値とそれと追尾対象の位置との
差が０になることで天頂通過予測をしてもよい。
中の各軸の検出値を用いて天頂通過予測部の入力とし
た。これらのかわりに新規に天頂観測部を設け、常時こ
れを観測していて、その値とそれと追尾対象の位置との
差が０になることで天頂通過予測をしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、天頂通
過予測手段と、天頂通過が予測される間、垂直軸の補正
誤差を一定時間または距離間０とする切換手段を設けた
ので、追尾対象が天頂を通過する際にも追尾精度を向上
できる効果がある。
過予測手段と、天頂通過が予測される間、垂直軸の補正
誤差を一定時間または距離間０とする切換手段を設けた
ので、追尾対象が天頂を通過する際にも追尾精度を向上
できる効果がある。
【図１】この発明の一実施例であるアンテナ多軸制御装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】この発明の他の実施例であるアンテナ多軸制御
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図３】この発明の対象となる多軸制御機構をモデル化
表示した図である。
表示した図である。
【図４】図のモデルの動きを天頂側から見て説明する図
である。
である。
【図５】従来の多軸制御装置の構成図である。
１ 回転軸１ ２ 回転軸２ ３ 回転軸３ ４ 最終指向方向 ５ 目標指向角度 ６ サーボエラー検出部 ７ 軸１のサーボ演算部 ８ 軸２のサーボ演算部 ９ 軸３のサーボ演算部 １０ 指向角度変換部 １１ 現実の指向角度 １２ 追尾対象 １４ 天頂通過予測部 １５ サーボエラー切換部
Claims (2)
- 【請求項１】 方位角を変更できる垂直軸と、該垂直軸
上にあり仰角を変更できる水平軸と、必要に応じて該水
平軸上にありそれに直交して角度を変更できる直交水平
軸とをそれぞれ個別に駆動制御するサーボ演算手段と、 追尾対象が天頂を通過することを予測検知する天頂通過
予測手段と、 上記天頂通過予測手段によって追尾対象が天頂を通過す
ると予測した場合は、上記方位角を変更できる垂直軸の
補正誤差量を、一定時間または一定駆動距離間は０とす
る切換手段を備えたアンテナ多軸制御装置。 - 【請求項２】 天頂通過予測手段は、天頂付近を通過す
る対象追尾用の３軸のうちの仰角を変更する軸の動きで
天頂通過を予測することを特徴とする請求項１記載のア
ンテナ多軸制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5246884A JP3051007B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アンテナ多軸制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5246884A JP3051007B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アンテナ多軸制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106837A JPH07106837A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3051007B2 true JP3051007B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=17155181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5246884A Expired - Fee Related JP3051007B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アンテナ多軸制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051007B2 (ja) |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5246884A patent/JP3051007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106837A (ja) | 1995-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |