JP5517553B2 - 直角位相制御方法及びその方法を備えた振動構造ジャイロスコープ - Google Patents
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Description
ける位相オフセットに影響を及ぼすDCバイアス電圧として印加される。特許文献6及び特許文献7によって開示された方法には、感応を大きくするために、駆動電極の他に少なくとも1つの追加電極が必要である。
も、不均一性に寄与し得る。更に、共振器組立体のインターフェイスとなる様々な付属物(例えば、配線、接点)及び組立品を結合する付属物(例えば、素子用の半田や接着材)も、素子間において様々な質量のものであり、これによって、共振器組立体に更なる不均一性を導入し得る。更に、共振器組立体に存在する(過渡的又は定常状態の)温度勾配は、更なる不均一性をもたらし得る。従って、共振器組立体の任意の部位が、共振器の対応部位及び/又は共振器全体と異なる共振周波数を有し得る。
御するための命令を含む。この命令は、第1駆動信号に基づき第1駆動軸に沿って共振器組立体を駆動することと、第2駆動信号に基づき第2駆動軸に沿って共振器組立体を駆動することと、共振器組立体が第1駆動軸及び第2駆動軸に沿って駆動されているときに、回転速度信号を測定することと、回転速度信号から直角位相信号を推定することと、直角位相信号が所望レベルで維持されるように、第1駆動信号と第2駆動信号との間に合成位相オフセットを与えることと、を含む。所望レベルは、最小の大きさであってよい。
、及び8、並びに付随の議論を参照)。
ωN2のほぼ平均であり得る。位相関数54a及び54bは、互いに対して、大きさが2αの合成位相オフセット64を有すると言うことができ、ここで、90°の位相遅れは、2α間隔(図5)の中間に任意に選択される。
数に次のように関係し得る。即ち、駆動信号Kの振幅は、AGC84によって影響され得る。位相オフセットαは、直角位相調整源88によって影響され得る。SIN(ωt)関数は、正弦波基準部76によって影響され得る。また、COS(ωt)関数は、余弦波基準部80によって影響され得る。
四叉分岐共振器組立体104には、4つの駆動素子対107,108,109、及び110と、4つの検知素子対111,112,113、及び114と、が含まれる。図7における各対の各部材は、「a」及び「b」指定(例えば、108a及び108b)によって識別する。図7の斜視図の後側に配置された要素は、想像線で示す。駆動素子は、それぞれの叉の角部で対になり(例えば、叉105bの外側の角部における駆動素子108a及び108b)、他方、検知素子は、四叉分岐共振器組立体104の同一面上で対になる(例えば、叉105b及び105cによって定義される四叉分岐共振器組立体104の面上の検知素子112a及び112b)ことに留意されたい。駆動素子対107,108,109、及び110は、実質的に中心軸106に垂直な第1面に中心を置く。同様に、検知素子対111,112,113、及び114は、実質的に中心軸106に垂直な(即ち、第1面に平行な)第2面に中心を置く。
105a、105b、105c、及び105dに沿って、駆動素子対107,108,109、及び110の位置に対して軸方向に離される。図7及び7Aに示す検知素子対111,112,113、及び114は、駆動発振の成分を各々検出するが、逆位相であり、検知素子対の各素子を加算すると、駆動成分が相殺される。
ることに留意されたい。即ち、
Claims (20)
- 振動構造ジャイロスコープの直角位相を制御するための方法であって、
共振器組立体を提供する工程と、前記共振器組立体は、中心軸を定義する軸対称共振器と、前記軸対称共振器に連結され、前記軸対称共振器における共振発振パターンを持続させるための複数の駆動素子と、前記軸対称共振器に連結されており、回転速度信号を生成する1つ以上の検知素子と、を備えることと、前記複数の駆動素子のうちの第1駆動素子は第1駆動軸に沿って駆動され、前記複数の駆動素子のうちの第2駆動素子は第2駆動軸に沿って駆動され、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸は前記中心軸に関して互いから回転方向に離れていることと、
第1駆動信号に基づき、前記駆動素子のうちの第1駆動素子により、第1駆動軸に沿って前記共振器組立体を駆動する工程と、
第2駆動信号に基づき、前記駆動素子のうちの第2駆動素子により、第2駆動軸に沿って前記共振器組立体を駆動する工程と、
前記共振器組立体が第1駆動軸及び第2駆動軸に沿って駆動されているときに前記1つ以上の検知素子から前記回転速度信号を得る工程と、
前記回転速度信号から直角位相信号を推定する工程と、
前記直角位相信号が所望レベルで維持されるように、第1駆動信号と第2駆動信号との間に合成位相オフセットを与える工程と、からなる方法。 - 合成位相オフセットを与える工程は、前記直角位相信号が最小の大きさで維持されるように実行される請求項1に記載の方法。
- 第1駆動信号と第2駆動信号との間に合成位相オフセットを与える工程は、第1駆動信号に対し第1位相オフセットを与え、第2駆動信号に対し第1位相オフセットと逆で第1位相オフセットにほぼ等しい第2位相オフセットを与える工程を含む請求項1に記載の方法。
- 共振器組立体の駆動発振を検知するための1つ以上の駆動センサを提供する工程と、
前記1つ以上の駆動センサに連結された入力部と、前記複数の駆動素子のうちの第1駆動素子及び第2駆動素子に連結された出力部とを有する、位相同期ループ駆動系を提供す
る工程と、
前記位相同期ループ駆動系に第1駆動信号及び第2駆動信号を出力させる工程と、第1駆動信号及び第2駆動信号は前記駆動発振の周波数にほぼ一致する周波数を有することと、を含む請求項1に記載の方法。 - 前記提供する工程において提供される前記1つ以上の検知素子は、共振器組立体の駆動発振を検知するように構成されており、前記方法は、
1つ以上の駆動センサに連結された入力部と、前記複数の駆動素子のうちの第1駆動素子及び第2駆動素子に連結された出力部とを有する、位相同期ループ駆動系を提供する工程と、
前記位相同期ループ駆動系に第1駆動信号及び第2駆動信号を出力させる工程と、第1駆動信号及び第2駆動信号は前記駆動発振の周波数にほぼ一致する周波数を有することと、を含む請求項1に記載の方法。 - 前記提供する工程において提供される前記共振器組立体の前記駆動素子は、前記共振器組立体の回転が停止しているとき、前記共振発振パターンを持続させ、複数の基準軸を定義する複数の腹対を含むように構成されており、前記腹対の各々は中心軸について全く反対に位置し、前記複数の基準軸の各々は前記複数の腹対のうちの対応する腹対を貫通していることと、
前記提供する工程において提供される前記共振器組立体の第1駆動軸は、前記複数の基準軸のうちの第1基準軸に対し第1回転オフセットだけ離れており、第1駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、
前記提供する工程において提供される前記共振器組立体の第2駆動軸は、前記複数の基準軸のうちの第2基準軸に対し第1回転オフセットとは反対の方向に第2回転オフセットだけ離れており、第2駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、を含む請求項1に記載の方法。 - 前記直角位相信号の位相復調誤差を推定する工程を含む請求項1に記載の方法。
- 直角位相制御式振動構造ジャイロスコープであって、
共振器組立体と、前記共振器組立体は、
中心軸を定義する軸対称共振器と、
前記軸対称共振器に連結された複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子のうちの第1駆動素子は第1駆動信号に基づき第1駆動軸に沿って駆動され、前記複数の駆動素子のうちの第2駆動素子は第2駆動信号に基づき第2駆動軸に沿って駆動され、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸は前記中心軸に関して互いから回転方向に離れていることと、
前記軸対称共振器に連結されており、回転速度信号を生成する1つ以上の検知素子と、を備えることと、
前記複数の駆動素子に連結されており、前記軸対称共振器において共振発振パターンを持続させ、前記回転速度信号から直角位相信号を推定するとともに、前記直角位相信号の大きさを制御するために第1駆動素子と第2駆動素子との間の合成位相オフセットを制御するための制御系と、からなる直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 前記制御系及び前記駆動素子は、前記共振器組立体の回転が停止しているとき、前記発振パターンを持続させ、複数の基準軸を定義する複数の腹対を含むように構成されており、前記複数の腹対の各々は中心軸について全く反対に位置し、前記複数の基準軸の各々は前記複数の腹対のうちの対応する腹対を貫通していることと、
第1駆動軸は前記複数の基準軸のうちの第1基準軸に対し第1回転オフセットだけ離れており、第1駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、
第2駆動軸は、前記複数の基準軸のうちの第2基準軸に対し第1の回転オフセットとは
反対の方向に第2回転オフセットだけ離れており、第2駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、を含む請求項8に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 前記制御系は、前記1つ以上の検知素子に連結されており、前記直角位相信号をフィードバック信号として利用する閉ループ制御系である請求項8に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。
- 第1駆動素子は次式によって定義される第1駆動信号によって駆動され、
- 前記制御系は、更に、
前記駆動信号の振幅を提供するための自動利得制御部と、
前記位相オフセットを提供するための直角位相調整源と、
SIN(ωt)関数を提供するための正弦波基準部と、
COS(ωt)関数を提供するための余弦波基準部と、を備える請求項11に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 第1駆動素子は次式によって定義される第1駆動信号によって駆動され、
- 前記制御系は、更に、
前記駆動信号の振幅を提供するための自動利得制御部と、
前記位相オフセットを提供するための直角位相調整源と、
SIN(ωt)関数を提供するための正弦波基準部と、
COS(ωt)関数を提供するための余弦波基準部と、を備える請求項13に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 前記共振器組立体は、カップ共振器、半球形共振器、リング共振器、及び四叉分岐共振
器から選択される軸対称共振器を含む請求項8に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 直角位相制御式振動構造ジャイロスコープであって、
共振器組立体と、前記共振器組立体は、
中心軸を定義する軸対称共振器と、
前記軸対称共振器に連結され、前記軸対称共振器において共振発振パターンを持続させるための複数の駆動素子と、前記駆動素子のうちの第1駆動素子は第1駆動軸に沿って駆動され、前記複数の駆動素子のうちの第2駆動素子は第1の駆動軸から前記中心軸に関して回転方向に離れている第2駆動軸に沿って駆動されることと、
前記軸対称共振器に連結されており、回転速度信号を生成する1つ以上の検知素子と、を備えることと、
前記軸対称共振器に連結された中央マイクロプロセッサと、
前記中央マイクロプロセッサに連結されており、前記直角位相制御式振動構造ジャイロスコープを制御するための命令を含むコンピュータ可読媒体と、からなり、前記命令は、
第1駆動信号に基づき第1駆動軸に沿って前記共振器組立体を駆動することと、
第2駆動信号に基づき第2駆動軸に沿って前記共振器組立体を駆動することと、
前記共振器組立体が第1及び第2駆動軸に沿って駆動されているときに前記1つ以上の検知素子から前記回転速度信号を得ることと、
前記回転速度信号から直角位相信号を推定することと、
前記直角位相信号が所望レベルで維持されるように、第1駆動信号と第2駆動信号との間に合成位相オフセットを与えることと、を含む、直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 前記制御系及び前記駆動素子は、前記共振器組立体の回転が停止しているとき、前記発振パターンを持続させ、複数の基準軸を定義する複数の腹対を含むように構成されており、前記複数の腹対の各々は中心軸について全く反対に位置し、前記複数の基準軸の各々は前記複数の腹対のうちの対応する腹対を貫通していることと、
第1駆動軸は前記複数の基準軸のうちの第1基準軸に対し第1回転オフセットだけ離れており、第1駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、
第2駆動軸は、前記複数の基準軸のうちの第2基準軸に対し第1の回転オフセットとは反対の方向に第2回転オフセットだけ離れており、第2駆動軸は前記複数の基準軸のいずれとも一致しないことと、を含む請求項16に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 前記制御系は、前記1つ以上の検知素子に連結されており、前記直角位相信号をフィードバック信号として利用する閉ループ制御系である請求項16に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。
- 第1駆動素子は次式によって定義される第1駆動信号によって駆動され、
tは時間パラメータである請求項16に記載の直角位相制御式振動構造ジャイロスコープ。 - 第1駆動素子は次式によって定義される第1駆動信号によって駆動され、
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