JPH01173814A

JPH01173814A - 制御装置

Info

Publication number: JPH01173814A
Application number: JP62336415A
Authority: JP
Inventors: Kazuteru Sato; 一輝佐藤; Tsurashi Yamamoto; 山本　貫志; Takao Murakoshi; 尊雄村越
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、振動体の角運動量を用いたジャイロ装置（角
速度検出装置）用の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の振動体の角運ｖＪ量を用いた角速度検出装置用の
制御装置を、第３図に示す。

そもそも、この種の振動体の角運動量を用いた角速度検
出装置の原理は、「振動体に角速度が加わると、振動体
にその振動面と垂直にコリオリの力が作用する」という
ことに基づき、作用したコリオリの力による振動体の弾
性変形を検出することにより、装置に入力した角速度を
知ろうとするものである。

したがって、この種の振動形角速度検出装置は、振動体
を振動させるための駆動回路及びコリオリの力による振
動体の弾性変形を検出するための角速度検出回路の２種
類の回路が必要である。

また、振動体の振動部の振幅及びその振動周波数の積で
決定される振動体の振動速度は、発生するコリオリの力
の係数の一部であるから、装置に入力した角速度に対す
る装置の感度を決定している。このため、振動体の振動
速度が、振動体の温度及び振動等の条件で変化しないよ
うにすることは、高精度なジャイロ装置を構成するうえ
で、必須の条件となる。このためには、振動体の振動振
幅及び振動周波数を検出し、振動速度が一定となるよう
、振動体の駆動出力を制御する必要がある。

第３図は、上記振動体の駆動回路に上記制御回路を付加
したジャイロ装置用の制御装置の従来例である。この制
御装置は、振動体を駆動するための駆動回路＋１１と、
装置に入力した角速度を直流で出力するための角速度検
出回路（２）より成っている。

駆動回路（１）は、振動体の振幅に対応する信号（Ａ）
を交流増幅する増幅器（３）と、この増幅器（３）より
の信号（Ｂ）の位相を移相し速度信号（Ｃ）とするため
の移相器（４）と、この速度信号（Ｃ）を直流電圧に変
換するＡＣ−ＤＣ変換器（５）と、その出力（Ｄ）を基
準電圧源（６）よりの基準電圧（Ｒｅ）と比較する比較
器（ＣＯ）と、その出力、即ち差信号（Ｅ）を増幅する
増幅器（７）と、それよりの増幅した差信号（Ｅ′）と
移相器（４）よりの速度信号（Ｃ）とを乗算するための
乗算器（８）とより成っている。尚、この出力が、図示
せずも、振動体の駆動手段に、駆動出力として供給され
、振動体を振動させる。

この駆動回路（１）によれば、温度等によって、たとえ
振動体の振動振幅が変化しても、その対応信号（Ｄ）と
基準電圧（Ｒｅ）との比較により、その誤差分は、駆動
出力として振動体に帰還されるから、振動体は常に一定
の速度で振動することになる。

また、上記駆動回路（１）は、全体としてゲインが１以
上で、駆動出力は、振動体の振幅に対応する信号に比し
て９０′位相の異る信号として設計され、発振器を構成
し、振動体をその共振周波数で振動させる機能を合わせ
もっている。

一方、角速度検出回路（２）は、角速度に対応する角速
度信号（ａ）を増幅するための増幅器（９）と、これよ
りの振動体の振動周波数に対応する信号（ｂ）のみを通
過させるバンドパスフィルタ（１０）と、その出力であ
る角速度信号（Ｃ）を直流電圧に変換するための同期整
流回路（１２）と、同期整流回路（１２）に必要な基準
周波数を作り出ず増幅″ｌ５（３）よりの信号（Ｂ）を
受ける比較器（１１）と、同期整流回路（１２）よりの
直流信号（ｄ）を増幅し、所要の角速度−電圧変換を行
い角速度出力を得る増幅器（１３）とより成っている。

この角速度検出回路（２）により、ジャイロ装置に入力
した角速度によりその振動部に発生するコリオリの力に
基づく、入力角速度に対応する角速度出力を、直流電圧
値として出力することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来のジャイロ装置用の制御装置
にあっては、振動体の運動の非線形効果に起因するジャ
イロ装置本体から発生する入力角速度対出力電圧の非線
形性を保償する制御装置とはなっていない。このため、
厳密には、入力軸ベクトル方向の角速度出力と、反対方
向の角速度出力とでは、たとえ、その入力角速度の大き
さが同じであっても、微小ながら差異が生ずる。このた
め、高精度なジャイロ装置とはなり得ない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、上記問題点を解決するために、制御装
置の角速度検出回路（２）の同期整流回路（１２）の後
段の増幅器として、入力電圧の正負に応じその増幅率が
変化する増幅回路（１３′）を用いた制御装置が得られ
る。

〔作用〕

本発明による制御装置によれば、増幅回路（１３’）の
可変抵抗器（２３）を調整し、この増幅回路（１３’）
が、正及び負の入力に対して、同一傾斜の直線状の出力
を出すものである。

〔実施例〕

以下、第１及び第２図を参照して本発明の一実施例を説
明する。

第１図は、本発明による角速度信号の非線形性を補償す
る増幅回路の一実施例を示す接続図である。この増幅回
路、即ち直流増幅回路（１３’）は、第３図に示した従
来例の角速度検出回路（２）の同期整流回路（１２）の
後段の増幅器（１３）の代りに使用する。本発明の制御
装置の他の構成要素及びそれ等の接続は、第３図に示し
たものと全く同一なので、その図示及び説明を省略する
。

第１図の増幅回路（１３’）は、主として２個の反転増
幅器（１４）及び（１５）より構成されている。

初段の反転増幅器（１４）は、そのフィードバック系を
、直列に接続した抵抗器（２０）及びダイオード（１６
）と、直列に接続した抵抗器（２１）及びダイオード（
１７）とを並列に接続し、この並列回路を、増幅器（１
４）の出力端とその反転入力端間に挿入して構成したも
のである。

この反転増幅器（１４）の反転入力端には、入力端子（
１２”）及び入力抵抗器（１８）を通じて、第３図に示
す同期整流回路（１２）の出力（ｄ）が供給される。こ
の出力電圧（ｄ）が負のときは、増幅器（１４）の出力
は正電圧となるので、ダイオード（１６）を通じて電流
が流れるため、抵抗器（２０）とダイオード（１６）と
の接続点に接続した直列可変抵抗器（２３）及び抵抗器
（２４）に電圧が発生するが、抵抗器（２１）とダイオ
ード（１７）との接続点に接続した直列抵抗器（２２）
　、　（２５）には電圧が発生しない。また、入力電圧
（ｄ）が正の電圧のときは、上記とは逆に、ダイオード
（１７）を通じ抵抗器（２２）　、　（２５）を介して
電圧が発生するが、抵抗器（２３）　、　（２４）には
電圧は発生しない。この増幅器（１４）の増幅率は、そ
の反転入力端に接続した入力抵抗器（１８）と、フィー
ドバック抵抗器（２０）又は抵抗器（２１）との比で決
定される。尚、抵抗器（２０）と（２１）とは、同一抵
抗値のものとしている。従って、増幅回路（１３’）の
初段の回路、即ち反転増幅器（１４）を含む回路は、入
力電圧（ｄ）の極性を判断して、出力回路を分岐する機
能を有するということができる。尚、符号（１９）は反
転増幅器（１４）の非反転入力端と基準電圧点（Ｒ１）
との間に挿入したバイアス抵抗器である。

一方、次段の反転増幅器（１５）の反転入力端には、抵
抗器（２４）　、　（２５）の接続点が接続され、その
非反転入力端は、バイアス抵抗器（２６）を介して基準
電圧点（Ｒ２）に接続されている。又、フィードバンク
抵抗器（２７）が、その出力端と反転入力端間に挿入さ
れている。

従って、この次段の反転増幅器（１５）の機能は、初段
の反転増幅器（１４）の出力電圧の極性に応じてその増
幅率が変化する回路といえる。即ち、初段の反転増幅器
（１４）へ負の電圧が入力すると、その出力電圧は正と
なり、この正の電圧がダイオード（１６）、可変抵抗器
（２３）及び抵抗器（２４）の通路を介して、次段の反
転増幅器（１５）へ入力される。一方、反転増幅器（１
４）へ正の電圧が入力すると、その出力電圧は負となり
、この負の電圧は、ダイオード（１７）　、抵抗器（２
２）　、　（２５）の通路を介して、次段の反転増幅器
（１５）へ入力される。

一般に、増幅器の増幅率は（フィードバック抵抗）／（
入力抵抗）で決まる。従って、上述の本発明の例では、
初段の反転増幅器（１４）に負の電圧が入力した時、そ
の正の出力が次段の反転増幅器（１５）へ印加される通
路に、可変抵抗器（２３）が挿入されているので、その
抵抗値を変えることにより、反転増幅器（１５）の増幅
率を変化させ得るが、これは、反転増幅器（１４）　、
即ち直流増幅回路（１３′）に対する負の入力電圧に対
してのみで、正の入力電圧に対しては、反転増幅器（１
５）の増幅率は所定の値に固定されている。

次に、これを第２図を用いて説明する。

第２図Ａは、第３図に示す従来の増幅器（１３）の入出
力電圧特性である。同図の実線（１３＾）で示すごと（
この入出力電圧特性は、原点０で折れ曲がった折線状で
ある。

これに対し、同図Ｂは、本発明による増幅回路（１３’
）の入出力電圧特性である。即ち、同図に点線で示すよ
うに、第１段の反転増幅器（１４）に負の電圧が入力す
ると、ダイオード（１６）を通って、可変抵抗器（２３
）及び抵抗器（２４）に生じた正の電圧に対し、両抵抗
器（２３）　、　（２４）の抵抗値の和とフィードバッ
ク抵抗器（２７）の抵抗値との比で決定される可変増幅
率で、負の出力電圧が次段の反転増幅器（１５）より得
られる。同様に、正の電圧が、初段の反転増幅器（１４
）へ入力すると、ダイオード（１７）を通り、抵抗器（
２２）　、　（２５）に生じた負の電圧に対し、両抵抗
器（２２）　、　（２５）の抵抗値の和とフィードパ・
ツク抵抗器（２７）の抵抗値との比で決定される所定の
増幅率で、正の出力電圧が次段の反転増幅器（１５）よ
り得られる（同図実線参照）。

このとき、抵抗器（２２）　、　（２５）の抵抗値を同
一とし、抵抗器（２３）を抵抗器（２２）の抵抗値の約
２倍の抵抗値を取り得る可変抵抗器とすると、可変抵抗
器（２３）の半分の抵抗値が、従来の増幅器（１３）の
特性と一致する。そして、この可変抵抗器（２３）の抵
抗値の増減により、次段の増幅器（１５）のゲインを、
第２図Ｂの範囲（Ｒ＾）の間で変化させることができる
から、同図の一点鎖線で示すように、負の入力電圧に対
する増幅率を、正の入力電圧に対する増幅率と同一ゲイ
ンとすることができる。即ち、本発明の増幅回路（１３
’）は、角速度信号に対して、即ち、正・負の入力電圧
に対して、線形入出力特性を示すことになる。

尚、実際のジャイロ装置の°調整にあたっては、ジャイ
ロ装置に一定の角速度を入力軸方向及びその反対方向に
与え、ジャイロ装置の出力電圧が同一直線、即ち同一人
出力特性となるように、可変抵抗器（２３）を調整すれ
ばよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ジャイロ装置の入力角速度に対する出
力電圧の非線形性をジャイロ装置内部で補償することが
でき、高性能なジャイロ装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の主要部の接続図、第２図はその
動作及び第３図の従来例の動作説明用のグラフ、第３図
は従来例のブロック図である。図に於て、（１）は駆動回路、（２）は角速度検出回路
、（１３’）は増幅回路を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】振動体と、該振動体を駆動するための駆動手段と、駆動
回路と、上記振動体の振動面に垂直に発生するコリオリ
の力による上記振動体の変形を検出する検出手段と、検
出回路とより成る振動形角速度検出装置において、上記検出回路の直流増幅器に、入力電圧の極性に応じて
増幅率を調整し得る増幅回路を設けたことを特徴とする
ジャイロ装置用の制御装置。