JP7292514B2 - RESONANCE CONTROL DEVICE, VIBRATION GYRO, AND RESONANCE CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
本開示は、共振制御装置、振動ジャイロ及び共振制御方法に関する。 The present disclosure relates to a resonance control device, a vibration gyro, and a resonance control method.
円形状の共振器をもつ振動ジャイロは、振動性回転センサ(Vibratory Rotation Sensor:VRS)として用いられている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の振動性回転センサの主な構成は、導電領域を備えた表面を有する共振器、強制駆動電極及びピックオフ電極である。 A vibrating gyroscope having a circular resonator is used as a vibratory rotation sensor (VRS) (for example, Patent Document 1). The main components of the vibratory rotation sensor described in US Pat. No. 5,800,006 are a resonator having a surface with conductive areas, a forced drive electrode and a pickoff electrode.
特許文献1に記載の振動性回転センサ(VRS)は、強制駆動電極において交流強制駆動電圧を発生させることにより、共振器に定在波振動を励起し、ピックオフ電極におけるセンシング信号により定在波の波腹位置および振動振幅を検出する。
A vibratory rotation sensor (VRS) described in
共振器の縁の平面に垂直である軸についてVRSが回転すると、定在波はVRSの回転の角度に比例する角度だけ反対の方向へ回転する。VRSにおいて定在波パターンは自由に回転できるため、その回転角からVRSの回転角度を検出する速度積分ジャイロ(開ループモード)と、共振器の定在波の波腹位置を一定に保つための電圧に基づいて、VRSの回転の角速度を検出する角速度ジャイロ(閉ループモード)として動作させることができる。 When the VRS rotates about an axis that is perpendicular to the plane of the resonator edges, the standing wave rotates in the opposite direction by an angle proportional to the angle of rotation of the VRS. Since the standing wave pattern can be freely rotated in the VRS, a velocity integration gyro (open loop mode) that detects the rotation angle of the VRS from the rotation angle and a constant antinode position of the standing wave in the resonator are used. Based on the voltage, it can be operated as an angular rate gyro (closed loop mode) that detects the angular rate of rotation of the VRS.
特許文献1に記載の円形状の共振器を持つ振動性回転センサにおいて、閉ループモードは、開ループモードに比べて、ドリフト特性に優れ、出力ノイズが小さいという特徴がある。閉ループモードにおける共振器の波腹位置を一定に保つための制御には、一般にP制御(比例制御)が用いられる。
In the oscillatory rotation sensor having a circular resonator described in
また、一般的な振動ジャイロにおいて、安定性の向上および消費電力の低減のために共振器の共振倍率は高いことが望ましく、変位センサのサンプリング周波数及び制御周波数の観点から、共振器の共振周波数は低いことが望ましい。 In general vibration gyroscopes, it is desirable that the resonance magnification of the resonator is high in order to improve stability and reduce power consumption. Low is desirable.
しかしながら、P制御を用いた閉ループモードにおける動作では、共振器の共振倍率と共振周波数の比の拡大とともに、ジャイロの応答性が低下し、角速度計測レンジが減少するという問題があった。 However, in the operation in the closed loop mode using P control, there is a problem that the response of the gyro deteriorates and the angular velocity measurement range decreases as the ratio between the resonance magnification and the resonance frequency of the resonator increases.
本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、共振器の共振倍率が高い場合にも、共振周波数を増加させることなく、角速度計測レンジを確保することができる共振制御装置、振動ジャイロ及び共振制御方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances. The object is to provide a control method.
上記目的を達成するため、本開示の共振制御装置は、円形状の共振器と、共振器に対して半径方向の加振力を発生させる複数のアクチュエータと、共振器の半径方向の変位を検出する複数の変位センサと、を備える振動ジャイロにおいて、アクチュエータの駆動を制御して共振器の角速度推定値を出力する。共振制御装置は、変位センサが出力するセンサ信号に基づいて算出する共振器の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号と、センサ信号から導出した共振器に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、基準信号と同位相の同位相信号を生成する同位相信号生成手段と、基準信号と共振振動の振幅及び波腹方位角とに基づいて、基準信号と逆位相の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段と、を備える。共振制御装置は、更に、同位相信号及び逆位相信号でアクチュエータを交流駆動し、同位相信号の振幅及び波腹方位角と、逆位相信号の振幅及び波腹方位角と、に基づいて共振器の角速度推定値を出力する角速度出力手段を備える。 In order to achieve the above object, the resonance control device of the present disclosure includes a circular resonator, a plurality of actuators that generate a radial excitation force on the resonator, and detection of radial displacement of the resonator. and a plurality of displacement sensors for controlling the driving of the actuator and outputting an estimated value of the angular velocity of the resonator. The resonance control device includes a reference signal having a reference signal frequency that matches the resonance frequency of the resonator calculated based on the sensor signal output by the displacement sensor, and the amplitude of the resonance vibration excited in the resonator derived from the sensor signal. and an antinode azimuth angle, and an inphase signal generating means for generating an inphase signal having the same phase as the reference signal based on the reference signal and the amplitude and antinode azimuth angle of the reference signal, and the reference signal and anti-phase signal generation means for generating an anti-phase signal of the anti-phase. The resonance controller further AC drives the actuator with the in-phase signal and the anti-phase signal, and operates the resonator based on the amplitude and antinode azimuth angle of the in-phase signal and the amplitude and anti-antinode angle of the antiphase signal. and an angular velocity output means for outputting an angular velocity estimated value of.
本開示によれば、同位相信号及び逆位相信号の波腹方位角に基づいて、共振器の共振倍率と共振周波数の比に依らず、角速度を推定するため、共振器の共振倍率が高い場合にも、共振周波数を増加させることなく、角速度計測レンジを確保することが可能となる。 According to the present disclosure, the angular velocity is estimated based on the antinode azimuth angles of the in-phase signal and the anti-phase signal, regardless of the ratio between the resonance magnification and the resonance frequency of the resonator. Therefore, when the resonance magnification of the resonator is high, Also, it is possible to secure the angular velocity measurement range without increasing the resonance frequency.
実施の形態1.
本開示の実施の形態1に係る振動ジャイロ1の全体構成を図1に示す。本実施の形態に係る振動ジャイロ1は、図1に示すように、円形状の共振器101と、共振器101に対して半径方向の加振力を発生させるアクチュエータ102と、共振器101の半径方向の変位を検出する変位センサ103と、を備える。振動ジャイロ1は、更に、アクチュエータ102の駆動信号の基準となる基準信号を生成する基準信号生成手段104と、共振器101の共振モードの信号形状を抽出する振動形状抽出手段105と、アクチュエータ102の駆動を制御して角速度推定値を出力する共振制御装置106と、を備える。
FIG. 1 shows the overall configuration of a vibrating
共振器101は任意の円形の形状を有し、例えば、円環、円筒、半球の形状を有する。共振器101は円形状の端縁を持つ。アクチュエータ102及び変位センサ103は、円形状の共振器101の内側又は外側の円周方向にそって複数個配置される。
The
図2は、実施の形態1に係る振動ジャイロ1の機械系構成の例を示した図であり、共振器101が半球型である半球共振型の振動ジャイロ1の例を示したものである。図2は、角度計測軸107を含む平面に沿った断面図である。図2には、X軸とZ軸を表しているが、Z軸は角度計測軸107に沿った軸であり、X軸はZ軸に対して垂直な軸である。Y軸の図示を省略しているが、Y軸は、X軸及びZ軸に対して垂直な軸である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the mechanical system configuration of the vibrating
半球共振型の振動ジャイロ1は、角度計測軸107(Z軸)に対して軸対称な半球形状を有する共振器101を備える。共振器101は、角度計測軸107に対して垂直な平面(XY平面)において、共振パターンを維持することができる。共振器101は、上側ハウジング108及び下側ハウジング109によって角度計測軸107を介して支持されている。
A hemispherical resonance
上側ハウジング108は、下方が開口した矩形の箱型部材で、断面形状は台形である。下側ハウジング109は、板状部材で、上側ハウジング108の開口を塞ぐ大きさを有している。円形状の共振器101は、上側ハウジング108及び下側ハウジング109を含む筺体内に収容されている。
The
上側ハウジング108には、半球形状を有する共振器101に対して半径方向に吸引力を発生させるための複数のアクチュエータ102が、角度計測軸107の回りに等間隔で配置されている。図2において、各アクチュエータ102に対して符号Dj(j=1,2,・・・)を付している。下側ハウジング109には、共振器101の半径方向の変位を検出する複数の変位センサ103が、角度計測軸107の回りに等間隔で配置されている。図2において、各変位センサ103に対して符号Sk(k=1,2,・・・)を付している。In the
半球共振型の振動ジャイロ1の最も一般的な構成は、計16個のアクチュエータ102(Dj;j=1,2,・・・、16)を角度計測軸107の回りに22.5度間隔で配置したものである。当該構成において、各アクチュエータDjが発生する半径方向の吸引力を制御することで、共振器101に対して1次共振モードを発生させることができる。The most common configuration of the hemispherical resonance
この1次共振モード発生時には、角度計測軸107に対して垂直な平面(XY平面)において共振器101の端縁が楕円形状となる。例えば、互いに直交するX軸及びY軸を基準に1次共振モードを励起させた場合、X軸方向を長軸とする楕円形状と、Y軸方向を長軸とする楕円形状を、1/2周期毎に交互に繰り返す振動モードとなる。このような共振器101の動作は、半球型だけではなく、円環型又は円筒型を含む他の円形状の共振器においても同様である。
When this primary resonance mode is generated, the edge of the
複数のアクチュエータ102は、共振制御装置106の出力Fcj及びFaj(j=1,2,・・)に基づいて共振器101に加振力を印加し、共振器101は加振力に基づいた共振モードで振動する。The plurality of
複数の変位センサ103は、共振器101の端縁の振動の変位、速度又は加速度を検出する。検出されたセンサ出力Ek(k=1,2,・・・)は基準信号生成手段104及び振動形状抽出手段105に入力される。A plurality of
基準信号生成手段104は、現時点の基準信号cos(ωrt),sin(ωrt)と、センサ出力Ek(k=1,2,・・・)と、に基づいて、共振器101の共振周波数に一致させた基準信号周波数ωrを有する基準信号を生成する。The reference signal generating means 104 generates the
振動形状抽出手段105は、基準信号及びセンサ出力に基づいて、共振器101に励起される共振振動の振幅A及び波腹方位角θrを算出する。The vibration shape extracting means 105 calculates the amplitude A and the wave antinode azimuth angle θr of the resonance vibration excited in the
共振制御装置106は、共振振動の振幅A及び波腹方位角θrを、それぞれ、予め設定された共振振幅目標値A*及び波腹方位角目標値θr
*に一致させるための、各アクチュエータの交流駆動信号Fcj,Faj(j=1,2,・・)を生成し、角速度Ωの推定値を出力する。The
図3は、本実施の形態に係る共振制御装置106の機能ブロック図である。共振制御装置106は、同位相信号生成手段111、逆位相信号生成手段112、角速度出力手段113を備える。
FIG. 3 is a functional block diagram of
図4は、同位相信号生成手段111の機能ブロック図である。同位相信号生成手段111は、信号振幅生成手段114、信号波腹方位角生成手段115、アクチュエータ駆動信号生成手段116を有する。 FIG. 4 is a functional block diagram of the in-phase signal generating means 111. As shown in FIG. The in-phase signal generation means 111 has a signal amplitude generation means 114 , a signal antinode azimuth generation means 115 and an actuator drive signal generation means 116 .
信号振幅生成手段114は、共振器101の共振振動の振幅Aと共振振幅目標値A*に基づいてPID制御(比例・積分・微分制御)により同位相信号の振幅Acを算出する。The signal amplitude generating means 114 calculates the amplitude Ac of the in-phase signal by PID control (proportional/integral/differential control) based on the amplitude A of the resonance vibration of the
信号波腹方位角生成手段115は、共振器101の共振振動の波腹方位角θrと波腹方位角目標値θr
*に基づいて、P制御(比例制御)により同位相信号の波腹方位角θcを算出する。The signal antinode azimuth generating means 115 generates an antinode of the in-phase signal by P control (proportional control) based on the antinode azimuth θ r of the resonant vibration of the
アクチュエータ駆動信号生成手段116は、信号振幅生成手段114が算出した振幅Acと信号波腹方位角生成手段115が算出した波腹方位角θcと、で表される、基準信号と同位相の加振力を共振器端縁に加えるための複数のアクチュエータの交流駆動信号Fcj(j=1,2,・・)を生成して出力する。The actuator drive signal generating means 116 generates a signal having the same phase as the reference signal, represented by the amplitude A c calculated by the signal amplitude generating means 114 and the azimuth angle θ c calculated by the signal antinode azimuth generating means 115 . It generates and outputs AC drive signals Fc j (j=1, 2, .
図3に示す逆位相信号生成手段112は、共振器101の共振振動の振幅Aと波腹方位角θrとに基づいて逆位相信号の振幅Aaと波腹方位角θaとを決定する。The antiphase signal generating means 112 shown in FIG. 3 determines the amplitude Aa and antinode azimuth θa of the antiphase signal based on the amplitude A and antinode azimuth θr of the resonance vibration of the
そして、逆位相信号生成手段112は、振幅Aa及び波腹方位角θaで表される、基準信号と逆位相の加振力を共振器端縁に加えるための複数のアクチュエータの交流駆動信号Faj(j=1,2,・・・)を決定する。Then, the anti-phase signal generating means 112 generates an alternating-current drive signal for a plurality of actuators for applying an excitation force having a phase opposite to that of the reference signal, represented by the amplitude Aa and the antinode azimuth angle θa , to the edge of the resonator. Determine Fa j (j=1, 2, . . . ).
角速度出力手段113は、同位相信号の振幅Ac及び波腹方位角θcと、逆位相信号の振幅Aa及び波腹方位角θaと、共振器101の共振振動の波腹方位角θrと、に基づいて、角速度Ωの推定値を算出し出力する。Angular velocity output means 113 outputs the amplitude Ac and antinode azimuth θc of the in-phase signal, the amplitude Aa and antinode azimuth θa of the antiphase signal, and the antinode azimuth θ of the resonant vibration of the
以上のように構成された共振制御装置106の動作について、従来の、共振器端縁の1の角度位置に加振力を印加する構成との対比を含めて説明する。
The operation of the
従来の共振制御装置は、波腹方位角制御にP制御を用いて、共振器101の波腹方位角θr及び波腹方位角目標値θr
*から、アクチュエータ102による加振力の波腹方位角を、式(1)を用いて算出していた。The conventional resonance control device uses P control for the antinode azimuth angle control, and from the antinode azimuth angle θ r of the
共振器端縁の平面と垂直な軸回りに角速度Ωが入力される場合、共振器の共振振動の波腹方位角θrがコリオリ力の影響により回転する。このとき、従来の共振制御装置は、予め算出したスケールファクタKΩを用いて式(2)により共振器端縁に垂直な軸回りに入力される角速度推定値を算出する。When an angular velocity Ω is input around an axis perpendicular to the plane of the resonator edge, the antinode azimuth angle θr of the resonant vibration of the resonator rotates due to the Coriolis force. At this time, the conventional resonance control device calculates the angular velocity estimated value input around the axis perpendicular to the resonator edge by Equation (2) using the precalculated scale factor KΩ .
ここで、まず角速度入力がない場合の共振器の波腹方位角θrの挙動について説明する。共振器に角速度入力がないとき、共振器の端縁の円周方向変位は、互いにπ/2n離れた角度θ1と角度θ2の軸を基準とする形状A1cos{n(θ-θ1)}とA2cos{n(θ-θ2)}との重ね合わせで表され、式(3)のようになる。ここで、A1,A2は各基準振動の円周方向の振幅である。Here, first, the behavior of the wave antinode azimuth angle θr of the resonator when there is no angular velocity input will be described. When there is no angular velocity input to the resonator, the circumferential displacement of the resonator edges is shaped A 1 cos {n(θ− θ 1 )} and A 2 cos {n(θ−θ 2 )}, which is expressed by the formula (3). Here, A 1 and A 2 are the amplitudes of the respective reference vibrations in the circumferential direction.
図5A及び図5Bに、n=2における2つの基準振動形状を示し、図5Cに重ね合わせで表される振動形状を示す。 5A and 5B show two reference vibration shapes at n=2, and FIG. 5C shows the vibration shape superimposed.
共振器端縁のθの位置における半径方向の変位をyとすると、yは1自由度減衰系で表され、波腹方位角がχ、振幅がFである加振力が与えられる場合の運動方程式は式(4)で表される。式(4)において、変数の上部のドットは時間微分を表す。 Let y be the radial displacement of the resonator edge at the position θ. The equation is represented by Equation (4). In equation (4), the dot above the variable represents the time derivative.
ここで、時刻t=0において共振振動の波腹方位角がθ1であり、共振器端縁に加える加振力の波腹方位角χがθ1<χ≦θ2の範囲である場合を考える。このとき、θ1における共振振幅は-exp(-ωnt/2Q)に比例して減少し、θ2における共振振幅はexp(-ωnt/2Q)に比例して増加する。すなわち共振器の共振振動の波腹方位角θrの時間変化は、運動方程式(4)及び重ね合わせの式(3)より式(5)で表される。Here, at time t=0, the azimuth angle of the antinode of the resonance vibration is θ1 , and the azimuth angle χ of the excitation force applied to the resonator edge is in the range of θ1 <χ≦ θ2. think. At this time, the resonance amplitude at θ 1 decreases in proportion to -exp(-ω n t/2Q), and the resonance amplitude at θ 2 increases in proportion to exp(-ω n t/2Q). That is, the time change of the wave antinode azimuth angle θr of the resonance vibration of the resonator is expressed by the equation (5) from the equation of motion (4) and the superposition equation (3).
これより、θr(t)が加振力の波腹方位角χに一致するまでにかかる時間は、ωn/Qの増加とともに拡大する。したがって、(1)式で表されるP制御による波腹方位角制御はQ/ωnが大きいほど制御応答が悪化する。From this, the time required for θ r (t) to match the antinode azimuth angle χ of the excitation force increases as ω n /Q increases. Therefore, in the wave antinode azimuth angle control by the P control represented by the equation (1), the control response deteriorates as Q/ ωn increases.
次に、共振器端縁の平面に垂直な軸回りに角速度Ωが入力される場合の、共振器の波腹方位角の挙動について説明する。ここでは、簡単のため円環共振器の場合について述べるが、その他の円形状の端縁を持つ共振器についても基本原理は同様であり、本開示は円環共振器に限定されるものではない。 Next, the behavior of the antinode azimuth angle of the resonator when an angular velocity Ω is input around the axis perpendicular to the plane of the resonator edge will be described. Here, for the sake of simplicity, the case of an annular resonator will be described, but the basic principle is the same for resonators having other circular edges, and the present disclosure is not limited to annular resonators. .
一定の角速度Ωが入力される場合、共振器端縁のθの位置における円周方向変位をx、半径方向変位をyとすると,波腹方位角がχ、振幅がFである加振力が与えられる場合の運動方程式は式(6)で表される。 When a constant angular velocity Ω is input, and the circumferential displacement at the position θ of the resonator edge is x, and the radial displacement is y, the excitation force with an antinode azimuth angle χ and an amplitude F is The equation of motion in the given case is represented by equation (6).
共振器端縁の変形は不伸張変形であるから、円周方向変位xと半径方向変位yは式(7)の関係を持つ。 Since the deformation of the resonator edge is non-stretch deformation, the circumferential displacement x and the radial displacement y have the relation of Equation (7).
定常状態を考えたとき、波腹方位角がθrである共振モードが励起されているときの共振器端縁の変位は式(8)で表される。Considering a steady state, the displacement of the resonator edge when a resonance mode with an antinode azimuth angle θ r is excited is expressed by equation (8).
このとき、Ω2≪ωn 2であることを考慮すると、運動方程式(6)は式(9)のようになる。Considering that Ω 2 <<ω n 2 at this time, the equation of motion (6) becomes the equation (9).
これより、式(10)を得る。 Equation (10) is obtained from this.
ここで、方位角制御として式(1)のP制御を考えたとき、式(11)が得られる。 Here, when the P control of Equation (1) is considered as the azimuth angle control, Equation (11) is obtained.
したがって,n(Kp+1)(θr *-θr)≪1のとき、すなわちα≪1のとき、式(12)が成り立つ。Therefore, when n(K p +1)(θ r * −θ r )<<1, that is, when α<<1, equation (12) holds.
よって、方位角制御出力Kp(θr *-θr)に一定値を乗じる式(2)により、入力角速度Ωの推定値を算出できる。Therefore, the estimated value of the input angular velocity Ω can be calculated by the formula (2) in which the azimuth angle control output K p (θ r * −θ r ) is multiplied by a constant value.
一方、ΩQ/ωnが大きく、α≪1とみなせないとき、上式(12)は成り立たず方位角制御出力が入力角速度に比例しない。すなわち,ΩQ/ωnが拡大すると、方位角制御出力が入力角速度に比例する入力角速度の範囲は減少し、振動ジャイロの計測可能レンジが減少する。On the other hand, when ΩQ/ ωn is large and cannot be regarded as α<<1, the above equation (12) does not hold and the azimuth angle control output is not proportional to the input angular velocity. That is, when ΩQ/ ωn increases, the range of input angular velocities in which the azimuth angle control output is proportional to the input angular velocities decreases, and the measurable range of the vibration gyro decreases.
以上より、従来の共振制御装置では、ΩQ/ωnの拡大とともに方位角制御の応答性が悪化し、さらに振動ジャイロの計測可能レンジが減少するという問題があった。As described above, the conventional resonance control device has the problem that the responsiveness of azimuth angle control deteriorates as ΩQ/ ωn increases, and the measurable range of the vibration gyro decreases.
そこで、本実施の形態1では、共振制御装置106において、式(1)で算出される位置に基準信号と同位相の加振力を加え、θaの位置に基準信号と逆位相の加振力を加える。Therefore, in the first embodiment, in the
本実施の形態1に係る共振制御装置106では、アクチュエータ102による加振力の振幅F(F>0)は、共振器101の共振振動の振幅A及び共振振幅目標値A*からPID制御により決定され、各アクチュエータ102の交流駆動信号Fj(j=1,2,・・)は、共振器端縁の基準点からθの角度位置に、以下の式(13)で表される力を加えることのできる信号に決定される。In the
すなわち、共振制御装置106は、式(13)に示す基準信号と同位相の加振力を加えると共に、式(14)に示す基準信号と逆位相の加振力を加える。式(14)において、Aa(Aa>0)は逆位相信号の振幅である。That is, the
図4に示す同位相信号生成手段111において、信号振幅生成手段114は、共振器101の共振振動の振幅Aと共振振幅目標値A*に基づいてPID制御により同位相信号の振幅Acを算出する。信号波腹方位角生成手段115は、共振器101の共振振動の波腹方位角θrと波腹方位角目標値θr
*に基づいて、式(1)で表されるP制御により同位相信号の波腹方位角θcを算出する。In the in-phase signal generating means 111 shown in FIG. 4, the signal amplitude generating means 114 calculates the amplitude Ac of the in-phase signal by PID control based on the amplitude A of the resonance vibration of the
アクチュエータ駆動信号生成手段116は、共振器端縁に式(15)に示す加振力を加えることのできる複数のアクチュエータの交流駆動信号Fcjを決定する。Actuator drive signal generating means 116 determines AC drive signals Fcj for a plurality of actuators capable of applying the excitation force represented by equation (15) to the resonator edge.
一方、図3に示す逆位相信号生成手段112は、共振器101の共振振動の振幅A及び波腹方位角θrに基づいて、逆位相加振力の振幅Aa及び波腹方位角θaを決定し、共振器端縁に式(16)に示す加振力を加えることのできる複数のアクチュエータ102の交流駆動信号Fajを決定する。On the other hand, the anti-phase signal generating means 112 shown in FIG . Determine the AC drive signal Faj for the plurality of
同位相信号生成手段111及び逆位相信号生成手段112が決定した信号で駆動する複数のアクチュエータ102により共振器101に加えられる合成加振力は式(17)のように表される。ここで、合成加振力の振幅Acom及び波腹方位角θcomは、式(18)で表される。A combined excitation force applied to the
このとき、信号振幅生成手段114は、合成加振力の振幅Acomが式(19)を満たすことのできる同位相信号の振幅Acを算出するため、従来の共振制御装置における加振力の振幅と実施の形態1における合成加振力の振幅は同じになる。At this time, the signal amplitude generating means 114 calculates the amplitude Ac of the in-phase signal that allows the amplitude Acom of the combined exciting force to satisfy the equation (19). The amplitude is the same as the amplitude of the combined excitation force in the first embodiment.
一方、現在の波腹方位角θrの位置における合成加振力は式(20)で示す振幅を有する。このため、逆位相信号の振幅Aa及び波腹方位角θaは、式(21)で示す関係を満たす値に設定する。これにより、従来の共振制御装置に比べて波腹方位角θrに加えられる加振力は低減し、θr+π/2nの位置に加えられる加振力は拡大する。On the other hand, the combined excitation force at the current antinode azimuth angle θ r has an amplitude given by equation (20). Therefore, the amplitude Aa and antinode azimuth angle θa of the antiphase signal are set to values that satisfy the relationship shown in Equation (21). As a result, the excitation force applied to the antinode azimuth angle θ r is reduced and the excitation force applied to the position of θ r +π/2n is increased as compared with the conventional resonance control device.
したがって、θrにおける振動の減衰及びθr+π/2nにおける振動の拡大の速度が上がるため、方位角制御の応答性を向上させることができる。Therefore, the damping speed of the vibration at θr and the expansion speed of the vibration at θr +π/2n are increased, so that the responsiveness of the azimuth angle control can be improved.
また、(6)に示す運動方程式より、式(22)が得られる。 Also, the equation (22) is obtained from the equation of motion shown in (6).
これより、角速度出力手段113は、予め算出したスケールファクタK’Ωを用いて、式(23)に示す入力角速度Ωの推定値を算出する。この場合、ΩQ/ωnの大きさに係る条件を付加していないため、Q/ωnの拡大により角速度の計測可能レンジが減少することはない。From this, the angular velocity output means 113 calculates an estimated value of the input angular velocity Ω shown in Equation (23) using the scale factor K'Ω calculated in advance. In this case, since no condition relating to the magnitude of ΩQ/ ωn is added, the measurable range of angular velocities does not decrease due to the expansion of Q/ ωn .
以上説明したように、本実施の形態1によれば、円形状の共振器101を用いた振動ジャイロ1の共振制御装置106において、変位センサ103が出力するセンサ信号に基づいて算出する共振器101の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号と、センサ信号から導出した共振器101に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、基準信号と同位相の同位相信号と、基準信号と逆位相の逆位相信号を生成する。この同位相信号と逆位相信号によりアクチュエータ102を交流駆動し、同位相信号の振幅及び波腹方位角と、逆位相信号の振幅及び波腹方位角と、に基づいて共振器101の角速度推定値を出力することとした。
As described above, according to the first embodiment, in the
これにより、アクチュエータ102により基準信号と同位相の加振力と逆位相の加振力を共振器101に加えることで、共振器101の共振倍率Qと共振周波数ωnの比Q/ωnが大きい場合にも、方位角制御の応答性を向上させ、振動ジャイロの角速度計測可能レンジを保つことが可能になる。As a result, the
実施の形態2.
本開示の実施の形態2に係る振動ジャイロ1の全体構成を図6に示す。本実施の形態に係る振動ジャイロ1は、実施の形態1と同様の構成を有するが、共振制御装置106の構成及び動作が異なる。本実施の形態に係る共振制御装置106の機能ブロック図を図7に示す。Embodiment 2.
FIG. 6 shows the overall configuration of a vibrating
実施の形態2に係る共振制御装置106は、図7に示すように、実施の形態1と同様の同位相信号生成手段111、逆位相信号生成手段112、角速度出力手段113に加えて、合成信号生成手段121、アクチュエータ駆動信号生成手段122を備える。共振制御装置106は、アクチュエータ102に対して出力するアクチュエータ交流駆動信号Fj及び共振器101の角速度Ωの推定値を出力する。
As shown in FIG. 7, the
実施の形態2における同位相信号生成手段111は、実施の形態1と同様の信号振幅生成手段114及び信号波腹方位角生成手段115を備え、共振器101の共振振動の振幅A及び波腹方位角θrに基づいて、同位相信号の加振力の振幅Ac及び波腹方位角θcを出力する。逆位相信号生成手段112は、共振器101の共振振動の振幅A及び波腹方位角θrに基づいて、逆位相信号の加振力の振幅Aa及び波腹方位角θaを出力する。In-phase signal generating means 111 in the second embodiment includes signal amplitude generating means 114 and signal antinode azimuth generating means 115 similar to those in the first embodiment. Based on the angle .theta.r , the amplitude A.sub.c and antinode azimuth angle .theta..sub.c of the in-phase signal are output. The anti-phase signal generating means 112 outputs the amplitude Aa of the excitation force and the anti-phase azimuth angle θa of the anti-phase signal based on the amplitude A and antinode azimuth angle θr of the resonance vibration of the
合成信号生成手段121は、同位相信号の振幅Ac及び波腹方位角θcと、逆位相信号の振幅Aa及び波腹方位角θaに基づいて、式(18)により、合成信号の振幅Acom及び波腹方位角θcomを出力する。Based on the amplitude Ac and antinode azimuth θc of the in-phase signal and the amplitude Aa and antinode azimuth θa of the anti-phase signal, the synthesized signal generation means 121 generates the synthesized signal by Equation (18). Output amplitude A com and antinode azimuth angle θ com .
実施の形態2における角速度出力手段113は、合成信号の波腹方位角θcom及び共振振動の波腹方位角θrに基づいて、式(23)により角速度推定値を出力する。Angular velocity output means 113 in Embodiment 2 outputs an angular velocity estimated value by Equation (23) based on the antinode azimuth angle θ com of the combined signal and the antinode azimuth angle θ r of the resonance vibration.
アクチュエータ駆動信号生成手段122は、合成信号の振幅Acom及び波腹方位角θcomに基づいて、共振器端縁に式(17)に示す合成された加振力を加えることのできる複数のアクチュエータ102の交流駆動信号Fj(j=1,2,・・)を決定する。Actuator drive signal generation means 122 is a plurality of actuators capable of applying a combined excitation force represented by Equation (17) to the resonator edge based on the amplitude A com and antinode azimuth angle θ com of the combined signal. 102 AC drive signals F j (j=1, 2, . . . ) are determined.
実施の形態2に係る振動ジャイロ1のアクチュエータ102の交流駆動信号Fjにより実現される加振力は、実施の形態1における交流駆動信号Fcj,Fajにより実現される加振力の合力に等しいため、実施の形態2における方位角制御の挙動および効果は、実施の形態1と同様である。The excitation force realized by the AC drive signal Fj of the
以上説明したように、本実施の形態2によれば、基準信号と同位相の同位相信号と、基準信号と逆位相の逆位相信号との合成信号を生成し、この合成信号によりアクチュエータ102を交流駆動し、共振振動の波腹方位角θrと、合成信号の波腹方位角θcomと、に基づいて共振器101の角速度推定値を出力することとした。これにより、アクチュエータ102に一系統の信号を印加していた従来のハードウェア構成を使用でき、共振器101の共振倍率と共振周波数の比が大きい場合にも、方位角制御の応答性を向上させることができ、振動ジャイロの角速度計測可能レンジを保つことが可能となる。As described above, according to the second embodiment, a combined signal of an in-phase signal having the same phase as the reference signal and an opposite-phase signal having the opposite phase to the reference signal is generated, and the
実施の形態3.
本開示の実施の形態3に係る振動ジャイロ1は、実施の形態2と同様の構成を有するが、共振制御装置106の構成及び動作が異なる。本実施の形態3に係る共振制御装置106の機能ブロック図を図8に示す。Embodiment 3.
A vibrating
共振制御装置106の同位相信号生成手段111、合成信号生成手段121、アクチュエータ駆動信号生成手段122は実施の形態2と同様であるが、逆位相信号生成手段112と角速度出力手段113の構成及び動作が異なる。
In-phase signal generation means 111, combined signal generation means 121, and actuator drive signal generation means 122 of
本実施の形態に係る共振制御装置106の逆位相信号生成手段112は、式(24)により逆位相信号の振幅Aa及び波腹方位角θaを決定する。ただし、sは同位相信号の振幅Acに対する比を定義するパラメータであり、0≦s<1である。The anti-phase signal generating means 112 of the
このとき、合成信号の振幅Acom及び波腹方位角θcomは式(25)のようになる。At this time, the amplitude A com and antinode azimuth angle θ com of the synthesized signal are given by equation (25).
これより、式(26)が成り立つため、実施の形態1及び2と同様に、方位角制御の応答性を向上させることができる。 From this, since the formula (26) is established, it is possible to improve the responsiveness of the azimuth angle control as in the first and second embodiments.
また、パラメータsを1に近い値に設定するとΩQ/ωnが大きい場合にも式(27)を充足させることが可能である。Also, if the parameter s is set to a value close to 1, it is possible to satisfy the equation (27) even when ΩQ/ ωn is large.
このとき、式(28)の近似が可能である。 Then an approximation of equation (28) is possible.
したがって、実施の形態3における角速度出力手段113は、予め設定された波腹方位角の目標値θr *と、共振振動の波腹方位角θrと、予め計測したスケールファクタKΩと、により式(2)を用いて角速度の推定値を算出する。Therefore , the angular velocity output means 113 according to the third embodiment can obtain a An estimated value of the angular velocity is calculated using equation (2).
以上説明したように、本実施の形態3によれば、予め設定された同位相信号と逆位相信号の振幅の比から逆位相信号の振幅Aaを算出し、共振振動の波腹方位角θrを逆位相信号の波腹方位角θaに一致させて、逆位相信号を生成し、同位相信号と逆位相信号によりアクチュエータ102を交流駆動し、共振振動の波腹方位角θrに基づいて共振器101の角速度推定値を出力することとした。これにより、共振器101の共振倍率Qと共振周波数ωnの比Q/ωnが大きい場合にも、方位角制御の応答性を向上させることができる。さらに、従来と同様に共振振動の波腹方位角θrに一定のスケールファクタを乗ずることで角速度計測可能レンジを狭めることなく、角速度の検出が可能となる。 As described above, according to the third embodiment, the amplitude Aa of the anti-phase signal is calculated from the preset amplitude ratio of the in-phase signal and the anti-phase signal, and the antinode azimuth angle θ of the resonance vibration is calculated. r is matched with the antinode azimuth angle θa of the antiphase signal to generate an antiphase signal, and the
なお、ここでは、実施の形態2の構成に対して、逆位相信号生成手段112が生成する逆位相信号が、予め設定された同位相信号と逆位相信号との振幅の比sから算出した振幅を有する構成について説明した。しかし、逆位相信号の振幅を予め設定された同位相信号の振幅との比sから算出する構成は、実施の形態1に適用してもよい。図9は、実施の形態1に適用された場合の変形例である。 Note that here, with respect to the configuration of Embodiment 2, the anti-phase signal generated by the anti-phase signal generation means 112 has an amplitude calculated from the preset amplitude ratio s of the in-phase signal and the anti-phase signal. has been described. However, the configuration in which the amplitude of the anti-phase signal is calculated from the preset ratio s to the amplitude of the in-phase signal may be applied to the first embodiment. FIG. 9 shows a modification applied to the first embodiment.
この場合、図9に示すように、同位相信号の振幅Acに予め設定された比sを乗じた振幅Aaと、共振振動の波腹方位角θrに一致した波腹方位角θaと、を有する逆位相信号が、同位相信号と共にアクチュエータ102に印加される。そして、角速度出力手段113は予め設定された波腹方位角の目標値θr
*と共振振動の波腹方位角θrに基づいて角速度の推定値を出力する。In this case, as shown in FIG. 9, the amplitude Aa obtained by multiplying the amplitude Ac of the in-phase signal by a preset ratio s and the antinode azimuth angle θa that coincides with the antinode azimuth angle θr of the resonance vibration and are applied to the
実施の形態4.
本開示の実施の形態4に係る振動ジャイロ1は、実施の形態3と同様の構成を有するが、共振制御装置106の動作が異なる。Embodiment 4.
A vibrating
実施の形態3における共振制御装置106は、同位相信号の振幅Acと逆位相信号の振幅Aaの比sの値を大きく設定して1に近づけるほど、波腹方位角制御の応答性を向上させることができ、角速度計測可能レンジを拡大することができる。The
一方、sの値を1に近づけることは,角速度入力による波腹方位角の変動量(θr *-θr)を小さく抑えることになるため、波腹方位角θrの検出に重畳するノイズの影響を受けやすくなる。On the other hand, bringing the value of s close to 1 suppresses the amount of variation in the azimuth angle of wave antinode (θ r * - θ r ) due to the input of angular velocity. become more susceptible to
そこで、広範囲の角速度計測レンジが必要な場合にはsを大きく設定し、優れたノイズ特性が必要な場合には,sの値を小さく設定する。そして、予め複数のsの設定値に対するスケールファクタKΩsを計測しておく。角速度出力手段113は、計測可能レンジ及びノイズ特性に応じて、sの値を切り替え、式(2)においてスケールファクタKΩに代えて、スケールファクタKΩsを用いることにより、角速度の推定値を算出する。Therefore, s is set large when a wide angular velocity measurement range is required, and s is set small when excellent noise characteristics are required. Then, scale factors KΩs for a plurality of set values of s are measured in advance. Angular velocity output means 113 switches the value of s according to the measurable range and noise characteristics, and calculates the estimated value of the angular velocity by using the scale factor K Ωs instead of the scale factor K Ω in equation (2). do.
以上説明したように、本実施の形態4によれば、同位相信号の振幅Acと逆位相信号の振幅Aaとの比sを可変とし、広範囲の角速度計測レンジが必要な場合にはsを大きく設定し、優れたノイズ特性が必要な場合には、sの値を小さく設定することとした。これにより、共振振動の波腹方位角θrに可変のスケールファクタを乗ずることで角速度計測可能レンジ及びノイズ耐性を改善した状態で角速度の検出が可能となる。As described above, according to the fourth embodiment, the ratio s between the amplitude Ac of the in-phase signal and the amplitude Aa of the anti-phase signal is variable, and when a wide angular velocity measurement range is required, s is set large, and the value of s is set small when excellent noise characteristics are required. As a result, by multiplying the antinode azimuth angle θr of the resonance vibration by a variable scale factor, the angular velocity can be detected with improved angular velocity measurable range and noise immunity.
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。 This disclosure is capable of various embodiments and modifications without departing from the broader spirit and scope of this disclosure. In addition, the embodiments described above are for explaining the present disclosure, and do not limit the scope of the present disclosure. That is, the scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and within the scope of equivalent disclosure are considered to be within the scope of the present disclosure.
1 振動ジャイロ、101 共振器、102 アクチュエータ、103 変位センサ、104 基準信号生成手段、105 振動形状抽出手段、106 共振制御装置、107 角度計測軸、108 上側ハウジング、109 下側ハウジング、111 同位相信号生成手段、112 逆位相信号生成手段、113 角速度出力手段、114 信号振幅生成手段、115 信号波腹方位角生成手段、116 アクチュエータ駆動信号生成手段、121 合成信号生成手段、122 アクチュエータ駆動信号生成手段。
Claims (8)
前記変位センサが出力するセンサ信号に基づいて算出する前記共振器の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号と、前記センサ信号から導出した前記共振器に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と同位相の同位相信号を生成する同位相信号生成手段と、
前記基準信号と、前記共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と逆位相の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段と、
前記同位相信号及び前記逆位相信号で前記アクチュエータを交流駆動し、前記同位相信号の振幅及び波腹方位角と、前記逆位相信号の振幅及び波腹方位角と、に基づいて前記共振器の角速度推定値を出力する角速度出力手段と、
を備える共振制御装置。A vibration gyroscope comprising a circular resonator, a plurality of actuators for generating a radial excitation force on the resonator, and a plurality of displacement sensors for detecting radial displacement of the resonator, A resonance control device that controls driving of the actuator and outputs an estimated angular velocity value of the resonator,
a reference signal having a reference signal frequency that matches the resonance frequency of the resonator calculated based on the sensor signal output from the displacement sensor; an in-phase signal generation means for generating an in-phase signal having the same phase as the reference signal based on the antinode azimuth angle;
anti-phase signal generation means for generating an anti-phase signal opposite in phase to the reference signal based on the reference signal and the amplitude and antinode angle of the resonance vibration;
The actuator is alternately driven by the in-phase signal and the anti-phase signal, and the resonator is operated based on the amplitude and antinode azimuth angle of the in-phase signal and the anti-phase signal amplitude and anti-antinode azimuth angle. angular velocity output means for outputting an angular velocity estimated value;
A resonance control device comprising:
前記変位センサが出力するセンサ信号に基づいて算出する前記共振器の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号と、前記センサ信号から導出した前記共振器に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と同位相の同位相信号を生成する同位相信号生成手段と、
前記基準信号と、前記共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と逆位相の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段と、
前記同位相信号生成手段が生成する前記同位相信号と、前記逆位相信号生成手段が生成する逆位相信号と、から合成信号を生成する合成信号生成手段と、
前記合成信号で前記アクチュエータを交流駆動し、前記共振振動の波腹方位角と、前記合成信号の波腹方位角と、に基づいて前記共振器の角速度推定値を出力する角速度出力手段と、
を備える共振制御装置。A vibration gyroscope comprising a circular resonator, a plurality of actuators for generating a radial excitation force on the resonator, and a plurality of displacement sensors for detecting radial displacement of the resonator, A resonance control device that controls driving of the actuator and outputs an estimated angular velocity value of the resonator,
a reference signal having a reference signal frequency that matches the resonance frequency of the resonator calculated based on the sensor signal output from the displacement sensor; an in-phase signal generation means for generating an in-phase signal having the same phase as the reference signal based on the antinode azimuth angle;
anti-phase signal generation means for generating an anti-phase signal opposite in phase to the reference signal based on the reference signal and the amplitude and antinode angle of the resonance vibration;
combined signal generation means for generating a combined signal from the in-phase signal generated by the in-phase signal generation means and the anti-phase signal generated by the anti-phase signal generation means;
angular velocity output means for AC-driving the actuator with the synthesized signal and outputting an angular velocity estimated value of the resonator based on the antinode azimuth angle of the resonance vibration and the antinode azimuth angle of the synthesized signal;
A resonance control device comprising:
前記同位相信号生成手段は、前記共振器の前記共振振動の波腹方位角と、予め設定された波腹方位角目標値と、に基づいて前記同位相信号の波腹方位角を算出する、
請求項1又は請求項2に記載の共振制御装置。The in-phase signal generating means calculates the amplitude of the in-phase signal based on the amplitude of the resonance vibration of the resonator and a preset resonance amplitude target value,
The in-phase signal generating means calculates an antinode azimuth angle of the inphase signal based on an antinode azimuth angle of the resonance vibration of the resonator and a preset antinode azimuth angle target value,
The resonance control device according to claim 1 or 2.
前記共振器の前記共振振動の振幅と、予め設定された共振振幅目標値と、から前記同位相信号の振幅を出力する信号振幅生成手段と、
前記共振器の前記共振振動の波腹方位角と、予め設定された波腹方位角目標値と、から前記同位相信号の波腹方位角を出力する信号波腹方位角生成手段と、
前記同位相信号の振幅と、前記同位相信号の波腹方位角と、を有し、前記基準信号と同位相の前記同位相信号を生成するアクチュエータ駆動信号生成手段と、を備え、
前記逆位相信号生成手段は、予め設定された前記同位相信号と前記逆位相信号との振幅の比から前記逆位相信号の振幅を算出し、前記共振振動の波腹方位角を前記逆位相信号の波腹方位角に一致させて、前記逆位相信号を生成し、
前記角速度出力手段は、予め設定された前記波腹方位角目標値と、前記共振振動の波腹方位角と、に基づいて前記角速度推定値を出力する、
請求項1に記載の共振制御装置。The in-phase signal generating means is
signal amplitude generating means for outputting the amplitude of the in-phase signal from the amplitude of the resonance vibration of the resonator and a preset resonance amplitude target value;
signal antinode azimuth generating means for outputting an antinode azimuth angle of the in-phase signal from an antinode azimuth angle of the resonance vibration of the resonator and a preset antinode azimuth angle target value;
actuator drive signal generating means for generating the in-phase signal having the amplitude of the in-phase signal and the antinode angle of the in-phase signal and having the same phase as the reference signal;
The anti-phase signal generating means calculates the amplitude of the anti-phase signal from a preset amplitude ratio of the in-phase signal and the anti-phase signal, and calculates the antinode azimuth angle of the resonance vibration as the anti-phase signal. generating the antiphase signal by matching the antinode azimuth angle of
The angular velocity output means outputs the angular velocity estimated value based on the preset target antinode azimuth angle and the antinode azimuth angle of the resonance vibration.
The resonance control device according to claim 1.
前記共振器の前記共振振動の振幅と、予め設定された共振振幅目標値と、から前記同位相信号の振幅を出力する信号振幅生成手段と、
前記共振器の前記共振振動の波腹方位角と、予め設定された波腹方位角目標値と、から前記同位相信号の波腹方位角を出力する信号波腹方位角生成手段と、を備え、
前記逆位相信号生成手段は、予め設定された前記同位相信号と前記逆位相信号との振幅の比から前記逆位相信号の振幅を算出し、前記共振振動の波腹方位角を前記逆位相信号の波腹方位角に一致させて、前記逆位相信号を生成し、
前記角速度出力手段は、予め設定された前記波腹方位角目標値と、前記共振振動の波腹方位角と、に基づいて前記角速度推定値を出力する、
請求項2に記載の共振制御装置。The in-phase signal generating means is
signal amplitude generating means for outputting the amplitude of the in-phase signal from the amplitude of the resonance vibration of the resonator and a preset resonance amplitude target value;
signal antinode azimuth generating means for outputting the antinode azimuth angle of the in-phase signal based on the antinode azimuth angle of the resonance vibration of the resonator and a preset antinode azimuth angle target value; ,
The anti-phase signal generating means calculates the amplitude of the anti-phase signal from a preset amplitude ratio of the in-phase signal and the anti-phase signal, and calculates the antinode azimuth angle of the resonance vibration as the anti-phase signal. generating the antiphase signal by matching the antinode azimuth angle of
The angular velocity output means outputs the angular velocity estimated value based on the preset target antinode azimuth angle and the antinode azimuth angle of the resonance vibration.
3. The resonance control device according to claim 2.
請求項4又は請求項5に記載の共振制御装置。The amplitude ratio between the in-phase signal and the anti-phase signal is variable and is set according to the measurable range or noise characteristics of the vibration gyro.
The resonance control device according to claim 4 or 5.
前記共振器に対して半径方向の加振力を発生させる複数のアクチュエータと、
前記共振器の半径方向の変位を検出する複数の変位センサと、
前記変位センサが出力するセンサ信号に基づいて算出する前記共振器の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成手段と、
前記センサ信号に基づいて、前記共振器に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角を導出する振動形状抽出手段と、
前記基準信号生成手段から出力される前記基準信号と、前記振動形状抽出手段から出力される前記共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と同位相の同位相信号、及び、前記基準信号と逆位相の逆位相信号を生成して、前記同位相信号及び逆位相信号で前記アクチュエータを交流駆動し、前記同位相信号の波腹方位角と、前記逆位相信号の波腹方位角と、に基づいて前記共振器の角速度推定値を出力する共振制御装置と、を備える、
振動ジャイロ。a circular resonator;
a plurality of actuators that generate a radial excitation force on the resonator;
a plurality of displacement sensors for detecting radial displacement of the resonator;
reference signal generation means for generating a reference signal having a reference signal frequency that matches the resonance frequency of the resonator calculated based on the sensor signal output from the displacement sensor;
vibration shape extraction means for deriving the amplitude and antinode azimuth angle of the resonance vibration excited in the resonator based on the sensor signal;
an in-phase signal having the same phase as the reference signal based on the reference signal output from the reference signal generation means and the amplitude and antinode angle of the resonance vibration output from the vibration shape extraction means; and generating an anti-phase signal opposite in phase to the reference signal, AC-driving the actuator with the in-phase signal and the anti-phase signal, and determining the antinode azimuth angle of the in-phase signal and the wave of the anti-phase signal. a resonance controller that outputs an estimated angular velocity of the resonator based on an anti-antinode azimuth angle;
vibrating gyro.
前記共振器の共振周波数に一致させた基準信号周波数を有する基準信号と、前記共振器に励起される共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と同位相の同位相信号を生成する同位相信号生成ステップと、
前記基準信号と、前記共振振動の振幅及び波腹方位角と、に基づいて、前記基準信号と逆位相の逆位相信号を生成する逆位相信号生成ステップと、
前記同位相信号及び前記逆位相信号で前記アクチュエータを交流駆動し、前記同位相信号の波腹方位角と、前記逆位相信号の波腹方位角と、に基づいて前記共振器の角速度推定値を出力する角速度出力ステップと、
を有する共振制御方法。A resonance control method for a vibration gyro using a plurality of actuators for generating radial excitation forces on a circular resonator, wherein the driving of the actuators is controlled to output an estimated value of the angular velocity of the resonator. hand,
In-phase with the reference signal based on a reference signal having a reference signal frequency that matches the resonance frequency of the resonator and the amplitude and antinode angle of the resonance vibration excited in the resonator an in-phase signal generating step for generating a signal;
an anti-phase signal generation step of generating an anti-phase signal opposite in phase to the reference signal based on the reference signal and the amplitude and antinode angle of the resonance vibration;
The actuator is AC-driven by the in-phase signal and the anti-phase signal, and an angular velocity estimate value of the resonator is calculated based on the anti-antinode azimuth angle of the in-phase signal and anti-phase signal. an angular velocity output step to be output;
A resonance control method comprising:
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