JPH0218491B2 - - Google Patents

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JPH0218491B2
JPH0218491B2 JP57198453A JP19845382A JPH0218491B2 JP H0218491 B2 JPH0218491 B2 JP H0218491B2 JP 57198453 A JP57198453 A JP 57198453A JP 19845382 A JP19845382 A JP 19845382A JP H0218491 B2 JPH0218491 B2 JP H0218491B2
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JP
Japan
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disturbance
angle
pitch
controlled object
signal
Prior art date
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JP57198453A
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Japanese (ja)
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JPS5987513A (en
Inventor
Tadashi Ishimaru
Masaari Domon
Kiichi Kobayashi
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS5987513A publication Critical patent/JPS5987513A/en
Publication of JPH0218491B2 publication Critical patent/JPH0218491B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、慣性空間を自由に移動可能な母体
(車両、航空機等)に搭載され、この母体の移動
による動揺外乱を検知して制御対象物を慣性空間
に対して一定方向に指向させる安定化装置に関す
る。
Detailed Description of the Invention The present invention is mounted on a base body (vehicle, aircraft, etc.) that can freely move in an inertial space, detects a disturbance caused by movement of the base body, and moves an object to be controlled relative to the inertial space. This invention relates to a stabilizing device that directs the object in a certain direction.

慣性空間を自由に移動する母体、例えば戦車等
では砲身を常に目標方向へ指向させるために安定
化装置が必要である。一般にこの安定化装置は、
母体の移動による動揺外乱に対応して生じる制御
対象物の目標方向に対するズレをピツチ方向成分
及びヨウ方向成分について検知し、それぞれの方
向成分に対して補正を行ない、制御対象物が常に
一定方向へ指向するように制御している。
A body that moves freely in inertial space, such as a tank, requires a stabilizing device to keep the gun barrel directed toward the target. Generally, this stabilizing device is
The deviation of the controlled object from the target direction that occurs in response to the movement disturbance due to the movement of the mother body is detected in terms of the pitch direction component and the yaw direction component, and corrections are made for each direction component to ensure that the controlled object always moves in the same direction. It is controlled so that it is oriented.

第1図はその構成を示すもので、制御対象物1
1と一体にこの安定化装置の中枢をなす動揺安定
化検出器12を設置する。この動揺安定化検出器
12は、動揺外乱角度を検出するレート積分ジヤ
イロと動揺外乱角速度を検出するレートジヤイロ
とを内蔵するもので、母体13の移動によつて生
じる動揺外乱に対応して制御対象物11のズレを
検出する。上記制御対象物11はピツチ軸14で
支持され、ピツチ軸14端に連結されるピツチ軸
駆動用モータ15によつてピツチ回転角位置を自
在に制御し得るようにする。このピツチ軸14は
ピツチジンバル16で支えられ、このピツチジン
バル16の中心に接合されるヨウ軸17によつて
自由に旋回可能となつている。このヨウ軸17は
母体13に支持され、ヨウ軸駆動用モータ18に
よつて上記旋回角度位置を制御するようになつて
いる。尚、上記ピツチジンバル16にピツチ軸外
乱速度検出器19を設置し、また母体13にヨウ
軸外乱速度検出器20を設置して、制御対象物1
1に加わる動揺外乱のピツチ方向及びヨウ方向の
外乱速度を検出させる。そして、各検出器12,
19,20から検知されたズレ信号を図示しない
制御回路に供給してピツチ軸駆動用モータ15及
びヨウ軸駆動用モータ18を駆動し、制御対象物
11の指定方向に対するズレを補正する。
Figure 1 shows its configuration, and shows the controlled object 1.
A vibration stabilization detector 12, which forms the core of this stabilization device, is installed integrally with the stabilization device 1. The oscillation stabilization detector 12 has a built-in rate integrating gyroscope for detecting the oscillation disturbance angle and a rate integration gyroscope for detecting the oscillation disturbance angular velocity, and is configured to control the object to be controlled in response to the oscillation disturbance caused by the movement of the base body 13. 11 deviations are detected. The object to be controlled 11 is supported by a pitch shaft 14, and the pitch rotation angle position can be freely controlled by a pitch shaft drive motor 15 connected to the end of the pitch shaft 14. This pitch axis 14 is supported by a pitch gimbal 16, and is freely rotatable by a yaw axis 17 connected to the center of this pitch gimbal 16. This yaw shaft 17 is supported by the base body 13, and the turning angle position is controlled by a yaw shaft driving motor 18. In addition, a pitch axis disturbance speed detector 19 is installed on the pitch gimbal 16, and a yaw axis disturbance speed detector 20 is installed on the base body 13, so that the controlled object 1
The disturbance velocity in the pitch direction and the yaw direction of the vibration disturbance applied to 1 is detected. And each detector 12,
The detected deviation signals from the control circuits 19 and 20 are supplied to a control circuit (not shown) to drive the pitch axis drive motor 15 and the yaw axis drive motor 18, thereby correcting the deviation of the controlled object 11 in the designated direction.

上記安定化装置の制御系は第2図に示すように
レート積分ジヤイロループ及びレートジヤイロル
ープのフイードバツク回路より構成される。ま
ず、制御対象物11の方向を慣性空間に対して指
定し、これに対応する指定信号aを加算点Aに供
給する。この加算点Aからの信号は角度制御ブロ
ツク21に供給され、制御対象物11の慣性空間
に対する角度制御信号として出力される。さら
に、この角度制御信号は加算点Bを介して角速度
制御ブロツク22に供給され、指定角度への移動
角速度制御信号として出力される。この移動角速
度制御信号は加算点C、分枝点Dを介して駆動回
路へ供給され、制御対象物11の方向θ〓Lが指定制
御される。
As shown in FIG. 2, the control system of the above-mentioned stabilizing device is composed of a rate integral dial loop and a rate dial loop feedback circuit. First, the direction of the controlled object 11 is specified with respect to the inertial space, and a corresponding specification signal a is supplied to the addition point A. The signal from this addition point A is supplied to the angle control block 21 and output as an angle control signal for the inertial space of the controlled object 11. Furthermore, this angle control signal is supplied to the angular velocity control block 22 via addition point B, and is output as a movement angular velocity control signal to a designated angle. This movement angular velocity control signal is supplied to the drive circuit via the addition point C and the branch point D, and the direction θ〓 L of the controlled object 11 is specified and controlled.

この状態で動揺外乱θ〓Bが発生すると、レート積
分ジヤイロ及びレートジヤイロによつて検出され
た動揺外乱の角度信号と角速度信号とからなる動
揺外乱信号bが加算点Cに供給される。この加算
点Cでは前記制御ブロツク22からの制御信号か
ら動揺外乱信号bを減算して、これが移動角速度
制御信号として出力される。またこの信号は、ズ
レ角度信号として加算点AおよびBに供給され
る。
When an agitation disturbance θ〓 B occurs in this state, an agitation disturbance signal b consisting of an angle signal and an angular velocity signal of the agitation disturbance detected by the rate integral gyroscope and the rate gyroscope is supplied to the addition point C. At this addition point C, the oscillation disturbance signal b is subtracted from the control signal from the control block 22, and this is output as a moving angular velocity control signal. This signal is also supplied to addition points A and B as a deviation angle signal.

加算点Aでは指定信号aからズレ角度信号を減
算し、補正信号εとして角度制御ブロツク21に
供給する。そして、この角度制御ブロツク21に
よつて補正信号εから補正角度を検出して加算点
Bに供給し、この加算点Bではさらにズレ角度信
号を減算して、補正信号ε′として角速度制御ブロ
ツク22に供給する。そしてズレ信号が零となる
ように各方向へ駆動させて制御対象物11の方向
θ〓Lが常に一定方向となるように制御している。
At the addition point A, the deviation angle signal is subtracted from the designated signal a, and the result is supplied to the angle control block 21 as a correction signal ε. Then, the angle control block 21 detects the correction angle from the correction signal ε and supplies it to the addition point B. At the addition point B, the deviation angle signal is further subtracted and the correction signal ε' is sent to the angular velocity control block 22. supply to. Then, it is controlled so that the direction θ L of the controlled object 11 is always constant by driving it in each direction so that the deviation signal becomes zero.

さらに動揺外乱θ〓Bの発生に伴ない、指定方向に
対して外乱速度に比例した速度偏差によるズレ角
度が発生する。この速度偏差によるズレ角度を修
正するために外乱速度検出器19,20により外
乱速度信号を検出し、加算点Aにポジテイブフイ
ードバツクする。このフイードバツク信号(ブー
スト信号)とズレ角度信号が加算され、加算の量
が適切に設定され、外乱速度に比例した速度偏差
として生じるズレ角度を零とするように制御して
いる。
Furthermore, with the occurrence of the oscillation disturbance θ〓 B , a deviation angle occurs in the specified direction due to a speed deviation proportional to the disturbance speed. In order to correct the deviation angle due to this speed deviation, a disturbance speed signal is detected by disturbance speed detectors 19 and 20, and positive feedback is provided to addition point A. This feedback signal (boost signal) and the deviation angle signal are added, the amount of addition is appropriately set, and the deviation angle produced as a speed deviation proportional to the disturbance speed is controlled to be zero.

ここで、慣性空間の座標をX,Y,Zとし、Z
軸回りに回転(ヨウ角)、Y軸回りにθ回転
(ピツチ角)、X軸回りにφ回転(ロール角)した
座標をX0,Y0,Z0とし、制御対象物11の座標
系を設定する。一方、Z軸回りに回転した座標
をX1,Y1,Z1としてヨウ軸外乱速度検出器20
の座標系を設定すると共に、Y軸回りにθ回転し
た座標をX2,Y2,Z2としてピツチ軸外乱速度検
出器19の座標系を設定する。X0,Y0,Z0座標
の角速度成分をP,Q,Rとすると、Z軸回りの
〓、Y軸回りのθ〓、X軸回りのφ〓との関係は、 P=φ〓−〓sinθ (1) Q=θ〓cosφ+〓cosθsinθ (2) R=−θ〓sinφ+〓cosθcosφ (3) となり、一方、ヨウ角回転した座標X1,Y1
Z1における角速度成分をP1,Q1,R1とすると、 P1=0 (4) Q1=0 (5) R1=〓 (6) と表わせる。さらにピツチ角θ回転した座標X2
Y2,Z2における角速度成分をP2,Q2,Z2とする
と、 P2=−〓sinθ (7) Q2=θ〓 (8) R2=〓θ (9) となる。
Here, let the coordinates of the inertial space be X, Y, Z, and Z
The coordinates of rotation around the axis (yaw angle), θ rotation around the Y axis (pitch angle), and φ rotation around the X axis (roll angle) are defined as X 0 , Y 0 , Z 0 , and the coordinate system of the controlled object 11 is Set. On the other hand, the coordinates rotated around the Z axis are X 1 , Y 1 , Z 1 and the yaw axis disturbance speed detector 20
At the same time, the coordinate system of the pitch axis disturbance speed detector 19 is set by setting the coordinates rotated by θ around the Y axis as X 2 , Y 2 , and Z 2 . If the angular velocity components of the X 0 , Y 0 , and Z 0 coordinates are P, Q, and R, the relationship with 〓 around the Z axis, θ around the Y axis, and φ around the X axis is as follows: P=φ〓− 〓sinθ (1) Q=θ〓cosφ+〓cosθsinθ (2) R=−θ〓sinφ+〓cosθcosφ (3) On the other hand, the coordinates rotated by the yaw angle are X 1 , Y 1 ,
Letting the angular velocity components at Z 1 be P 1 , Q 1 , and R 1 , it can be expressed as P 1 =0 (4) Q 1 =0 (5) R 1 =〓 (6). The coordinate X 2 further rotated by pitch angle θ,
If the angular velocity components at Y 2 and Z 2 are P 2 , Q 2 , and Z 2 , then P 2 =−〓sinθ (7) Q 2 =θ〓 (8) R 2 =〓θ (9).

しかし、制御対象物11は式(2),(3)に示される
動揺外乱に対して補正制御されるが、速度偏差の
補正制御するためのブースト信号は式(6)及び(8)で
示すもので、例えば母体13がローリング及びピ
ツチングを同時に行なつた場合には、ロール外乱
による影響により式(3)の第1項に生じた量がヨウ
軸外乱速度検出器20に発生しないので、速度偏
差が完全に修正されなくなる。同様に母体13が
ローリング及びヨウイングを行なつた場合にも、
ロール外乱による影響により式(2)の第2項に生じ
た量がピツチ外乱速度検出器19に発生しないの
で速度偏差は完全に修正されない。
However, although the controlled object 11 is subjected to correction control for the vibration disturbance shown in equations (2) and (3), the boost signal for correction control of speed deviation is shown in equations (6) and (8). For example, when the base body 13 performs rolling and pitching at the same time, the amount generated in the first term of equation (3) due to the influence of roll disturbance is not generated in the yaw axis disturbance speed detector 20, so the speed is Deviations are no longer completely corrected. Similarly, when the mother body 13 performs rolling and yawing,
Since the amount generated in the second term of equation (2) due to the influence of the roll disturbance is not generated in the pitch disturbance speed detector 19, the speed deviation is not completely corrected.

この発明は上記欠点を改善して、ロール外乱が
ピツチ外乱或いはヨウ外乱と複合しても速度偏差
を完全に修正し、より安定精度を望むことのでき
る安定化装置を提供することを目的とする。
The object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks, and to provide a stabilizing device that can completely correct speed deviation even when roll disturbance is combined with pitch disturbance or yaw disturbance, and can achieve higher stability and accuracy. .

すなわちこの発明による安定化装置は、慣性空
間で自由に移動可能な母体に対し、ヨウ方向とピ
ツチ方向に回転自在となる制御対象物と、この制
御対象物に一体に設置され母体の移動による動揺
外乱の外乱角度および外乱角速度を検知する動揺
安定化装置と、この動揺安定化装置から検知され
る外乱角度及び外乱角速度に対応して上記制御対
象物の指定方向に対するズレを補正させる制御回
路と、母体のヨウ方向及びピツチ方向の動揺外乱
速度を検知する手段と、上記制御対象物のロール
方向及びピツチ方向に対するロール角度およびピ
ツチ角度を検知する手段と、このロール角度及び
ピツチ角度より上記動揺外乱速度を検知する手段
によつて得られた外乱速度を座標変換する手段
と、この外乱速度をブースト信号として上記制御
回路へネガテイブフイードバツクさせる手段とを
具備したことを特徴とするものである。
In other words, the stabilizing device according to the present invention includes a controlled object that is rotatable in the yaw direction and pitch direction with respect to a base body that is freely movable in an inertial space, and a stabilizer that is installed integrally with the controlled object and that prevents oscillation caused by movement of the base body. an agitation stabilizing device that detects a disturbance angle and a disturbance angular velocity of a disturbance; a control circuit that corrects a deviation of the controlled object in a designated direction in response to the disturbance angle and disturbance angular velocity detected by the agitation stabilizing device; means for detecting the oscillation disturbance velocity in the yaw direction and pitch direction of the base body; means for detecting the roll angle and pitch angle of the controlled object in the roll direction and the pitch direction; The present invention is characterized by comprising means for coordinately converting the disturbance velocity obtained by the means for detecting the disturbance velocity, and means for negatively feedbacking the disturbance velocity to the control circuit as a boost signal.

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第3図はその構成を示すもので、制御対
象物11にレート積分ジヤイロ23とレートジヤ
イロ24を内蔵した動揺安定化検出器12を設置
すると共に、制御対象物11のロール軸方向の回
転角度を検知するロール角度検出器25を設置す
る。このような制御対象物11はピツチ軸14で
支持される。このピツチ軸14は一端にピツチ軸
駆動用モータ15を連結し、他端にピツチ軸14
の回転角度を検知するピツチ角度検出器26を取
り付けている。そして、このピツチ軸14は制御
対象物11の両側部を支点とするピツチジンバル
16で支持される。このピツチジンバル16は、
その中心に接合されるヨウ軸17によつて支えら
れ、また底辺の外周部にはピツチ軸外乱速度検出
器19が設置されている。上記ヨウ軸17は母体
13に支持され、ヨウ軸駆動用モータ18で回転
角位置が制御されるようにする。この母体13に
はヨウ軸外乱速度検出器20が設置されている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows its configuration, in which a oscillation stabilization detector 12 containing a rate integration gyroscope 23 and a rate gyroscope 24 is installed in the controlled object 11, and detects the rotation angle of the controlled object 11 in the roll axis direction. A roll angle detector 25 is installed. Such a controlled object 11 is supported by a pitch shaft 14. This pitch shaft 14 has a pitch shaft driving motor 15 connected to one end, and a pitch shaft 14 connected to the other end.
A pitch angle detector 26 is attached to detect the rotation angle of. The pitch axis 14 is supported by a pitch gimbal 16 having both sides of the controlled object 11 as fulcrums. This pitch gimbal 16 is
It is supported by a yaw shaft 17 joined to its center, and a pitch shaft disturbance speed detector 19 is installed on the outer periphery of the bottom. The yaw shaft 17 is supported by the base body 13, and its rotation angle position is controlled by a yaw shaft drive motor 18. A yaw axis disturbance speed detector 20 is installed in this base body 13.

上記のように構成した安定化装置の制御回路で
は、まずピツチ軸及びピツチ軸外乱速度検出器1
9,20で検出されるピツチ方向及びヨウ方向の
外乱速度検出信号を座標変換器27に供給する。
この座標変換器27にはさらにロール角度検出器
25及びピツチ角度検出器26から制御対象物1
1のロール角度及びピツチ角度の検出信号が供給
される。そしてこの座標変換器27は各外乱速度
の座標をロール角度およびピツチ角度より座標変
換し、ピツチ軸及びヨウ軸のブースト信号をピツ
チ軸制御回路及びヨウ軸制御回路へ出力する。
In the control circuit of the stabilizing device configured as described above, first, the pitch axis and pitch axis disturbance speed detector 1 are
The disturbance speed detection signals in the pitch direction and the yaw direction detected at 9 and 20 are supplied to the coordinate converter 27.
The coordinate converter 27 further includes a roll angle detector 25 and a pitch angle detector 26 for controlling the object 1 to be controlled.
1 roll angle and pitch angle detection signals are provided. The coordinate converter 27 converts the coordinates of each disturbance velocity from the roll angle and the pitch angle, and outputs boost signals for the pitch axis and yaw axis to the pitch axis control circuit and the yaw axis control circuit.

ピツチ軸制御回路は加算器28および29で構
成され、レート積分ジヤイロ23から検出される
ピツチ軸方向の動揺外乱角度信号と座標変換器2
7からのピツチ軸ブースト信号とを加算器28へ
供給する。この加算器28は両信号を加算してピ
ツチ軸補正角度信号を検出する。そして、この加
算器28の出力信号とレートジヤイロループ24
のピツチ軸方向の動揺外乱角速度信号とを加算器
29に供給し、ピツチ軸補正角速度信号を検出す
る。この補正角速度信号は加算器29からピツチ
軸駆動用モータ15へ供給され、上記補正信号に
したがつてモータ15を制御する。
The pitch axis control circuit is composed of adders 28 and 29, and combines the vibration disturbance angle signal in the pitch axis direction detected from the rate integrating gyroscope 23 with the coordinate converter 2.
The pitch axis boost signal from 7 is supplied to an adder 28. This adder 28 adds both signals to detect a pitch axis correction angle signal. The output signal of this adder 28 and the rate dial loop 24
The vibration disturbance angular velocity signal in the pitch axis direction is supplied to an adder 29, and a pitch axis correction angular velocity signal is detected. This corrected angular velocity signal is supplied from the adder 29 to the pitch axis drive motor 15, and the motor 15 is controlled in accordance with the above corrected signal.

また、ヨウ軸制御回路は加算器30および31
で構成され、ピツチ軸制御回路と同様にレート積
分ジヤイロ23から検出されるヨウ軸方向の動揺
外乱角度信号と座標変換器27からのヨウ軸ブー
スト信号とを加算器30へ供給して、ヨウ軸補正
角度信号を検出する。そして、この加算器30の
出力信号とレートジヤイロ24からのヨウ軸動揺
外乱角速度信号とを加算器31へ供給してヨウ軸
補正角速度信号を検出する。この加算器31から
の補正角速度信号はヨウ軸駆動用モータ18へ供
給し、制御対象物11が指定方向へ常に設定され
るように制御している。
The yaw axis control circuit also includes adders 30 and 31.
Similar to the pitch axis control circuit, the vibration disturbance angle signal in the yaw axis direction detected from the rate integrating gyroscope 23 and the yaw axis boost signal from the coordinate converter 27 are supplied to the adder 30 to control the yaw axis. Detect the correction angle signal. Then, the output signal of the adder 30 and the yaw axis vibration disturbance angular velocity signal from the rate gyro 24 are supplied to an adder 31 to detect a yaw axis correction angular velocity signal. The corrected angular velocity signal from the adder 31 is supplied to the yaw axis drive motor 18 to control the controlled object 11 so that it is always set in a designated direction.

すなわち、上記安定化装置の制御系では、ヨウ
軸外乱速度検出器20により前記した式(6)に示さ
れる外乱の角速度成分〓が検知され、またピツチ
軸外乱速度検出器19により式(8)に示される外乱
の角速度成分θ〓が検知される。この各外乱速度検
出器19,20からの外乱角速度成分〓,θ〓をそ
のままブースト信号として加算器28,30にポ
ジテイブフイードバツクしても式(2)及び(3)に示す
とおり速度偏差を完全に修正することはできな
い。したがつて、ロール角度検出器25でロール
角φを、ピツチ角度検出器26でピツチ角θを検
出し、外乱角速度成分〓,θ〓と共に座標変換器2
7へ供給する。この座標変換器27では、外乱角
速度成分〓,θ〓をロール角φ及びピツチ角θを用
いて式(2)及び(3)に示されるように座標変換を行な
う。このように座標変換されたピツチ軸方向及び
ヨウ軸方向の外乱角速度成分はそれぞれブースト
信号として加算器28及び30へネガテイブフイ
ードバツクされる。
That is, in the control system of the stabilizing device, the yaw axis disturbance speed detector 20 detects the angular velocity component of the disturbance expressed by the above equation (6), and the pitch axis disturbance speed detector 19 detects the angular velocity component of the disturbance expressed by the equation (8). The angular velocity component θ〓 of the disturbance shown in is detected. Even if the disturbance angular velocity components 〓, θ〓 from the respective disturbance velocity detectors 19, 20 are directly used as boost signals and are fed back as positive feedback to the adders 28, 30, the velocity deviation can be calculated as shown in equations (2) and (3). It cannot be completely fixed. Therefore, the roll angle detector 25 detects the roll angle φ, the pitch angle detector 26 detects the pitch angle θ, and the coordinate converter 2 detects the disturbance angular velocity components 〓, θ〓.
Supply to 7. This coordinate converter 27 performs coordinate conversion of the disturbance angular velocity components 〓 and θ〓 using the roll angle φ and the pitch angle θ as shown in equations (2) and (3). The disturbance angular velocity components in the pitch axis direction and the yaw axis direction, which have been coordinate-transformed in this manner, are negatively fed back to adders 28 and 30 as boost signals, respectively.

したがつて速度偏差は完全に修正され、母体1
3のロール外乱による複合外乱に対しても完全に
補正制御できるようになる。
Therefore, the velocity deviation is completely corrected and the base body 1
It becomes possible to perform complete correction control even for the composite disturbance caused by the roll disturbance of No. 3.

尚、ここでロール角傾斜の修正は座標変換によ
る三角関数の演算による修正が必要であるが、車
両等の移動角度の大きくない母体の動揺に対し
て、ピツチ角傾斜の修正は省略でき、更に三角関
数の演算は簡単な係数を乗算することにより処理
することができる。すなわち、式(2)及び(3)に示す
ようにロール角及びピツチ角の変位が少ない母体
の移動であれば座標変換は、 P≒φ〓−〓θ (10) Q=θ〓+〓φ (11) R=−θ〓φ+〓 (12) のように近似することができ、座標変換の演算が
簡素化される。これは制御対象の動揺外乱に対す
る慣性空間からのズレ角が速度偏差に起因するも
のの他に、制御対象物のガタ、バツクラシユ、剛
性等の振動に起因するものも含まれるので、ブー
スト信号の検出精度及び演算精度を上げる必要が
ない場合が多いためである。
Note that correction of the roll angle inclination here requires correction by calculation of trigonometric functions by coordinate transformation, but for oscillations of the base body such as a vehicle whose movement angle is not large, correction of the pitch angle inclination can be omitted. Trigonometric function operations can be processed by multiplying by simple coefficients. In other words, as shown in equations (2) and (3), if the displacement of the roll angle and pitch angle is small, the coordinate transformation is P≒φ〓−〓θ (10) Q=θ〓+〓φ (11) It can be approximated as R=-θ〓φ+〓 (12), which simplifies the calculation of coordinate transformation. This includes not only the deviation angle from the inertial space due to the vibration disturbance of the controlled object due to speed deviation, but also the deviation angle due to the vibration of the controlled object, such as play, bumps, stiffness, etc., so the detection accuracy of the boost signal This is because, in many cases, there is no need to increase calculation accuracy.

以上のようにこの発明によれば慣性空間におけ
る安定化装置を、慣性空間で自由に移動可能な母
体に対し、ヨウ方向とピツチ方向に回転自在とな
る制御対象物と、この制御対象物に一体に設置さ
れ母体の移動による動揺外乱の外乱角度と外乱角
速度を検知する動揺安定化検出器と、この動揺安
定化検出器から検知される外乱角度及び外乱角速
度に対応して上記制御対象物の指定方向に対する
ズレを補正させる制御回路と、母体のヨウ方向及
びピツチ方向の動揺外乱速度を検知する手段と、
上記制御対象物のロール方向及びピツチ方向に対
するロール角度及びピツチ角度を検知する手段
と、このロール角度及びピツチ角度より上記動揺
外乱速度を検出する手段によつて得られた外乱速
度を座標変換する手段と、この外乱速度をブース
ト信号として上記制御回路へネガテイブフイード
バツクさせる手段とを具備したことによつて、母
体の複合外乱、すなわちロール外乱とピツチ外乱
或いはヨウ外乱が同時に起きた場合に対しても完
全に制御対象物を指定方向に制御することができ
るようになる。
As described above, according to the present invention, a stabilizing device in an inertial space is integrated into a controlled object that is rotatable in the yaw direction and pitch direction with respect to a base body that is freely movable in the inertial space, and this controlled object. A motion stabilization detector is installed at the center and detects the disturbance angle and disturbance angular velocity of the motion disturbance caused by the movement of the mother body, and the designation of the above-mentioned object to be controlled corresponds to the disturbance angle and disturbance angular velocity detected by this motion stabilization detector. a control circuit for correcting the deviation in the direction; a means for detecting the vibration disturbance velocity of the mother body in the yaw direction and the pitch direction;
Means for detecting the roll angle and pitch angle with respect to the roll direction and pitch direction of the controlled object, and means for coordinate conversion of the disturbance velocity obtained by the means for detecting the agitation disturbance velocity from the roll angle and pitch angle. By providing a means for negative feedback to the control circuit using this disturbance speed as a boost signal, it is possible to prevent a complex disturbance of the base body, that is, when a roll disturbance and a pitch disturbance or a yaw disturbance occur simultaneously. It also becomes possible to completely control the object to be controlled in a specified direction.

この発明は車両あるいは航空機等の他に照準具
装置、火器駆動制御装置等にも応用可能である。
The present invention can be applied not only to vehicles or aircraft, but also to aiming devices, firearm drive control devices, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の安定化装置の構成を説明する
図、第2図は上記安定化装置の制御系について説
明するブロツク回路図、第3図はこの発明の一実
施例に係る安定化装置の構成を説明する図であ
る。 11……制御対象物、12……動揺外乱安定化
検出器、13……母体、14……ピツチ軸、15
……ピツチ軸駆動用モータ、16……ピツチジン
バル、17……ヨウ軸、18……ヨウ軸駆動用モ
ータ、19……ピツチ軸外乱速度検出器、20…
…ヨウ軸外乱速度検出器、21……角度制御ブロ
ツク、22……角速度制御ブロツク、23……レ
ート積分ジヤイロ、24……レートジヤイロ、2
5……ロール角度検出器、26……ピツチ角度検
出器、27……座標変換器、28,29,30,
31……加算器。
FIG. 1 is a diagram explaining the configuration of a conventional stabilizing device, FIG. 2 is a block circuit diagram explaining the control system of the stabilizing device, and FIG. 3 is a diagram of a stabilizing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Controlled object, 12... Vibration disturbance stabilization detector, 13... Base body, 14... Pitch axis, 15
...Pitch axis drive motor, 16...Pitch gimbal, 17...Yaw axis, 18...Yaw axis drive motor, 19...Pitch axis disturbance speed detector, 20...
... Yaw axis disturbance speed detector, 21 ... Angle control block, 22 ... Angular velocity control block, 23 ... Rate integral gyroscope, 24 ... Rate gyroscope, 2
5... Roll angle detector, 26... Pitch angle detector, 27... Coordinate converter, 28, 29, 30,
31...Adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 慣性空間で自由に移動可能な母体に対し、ヨ
ウ方向とピツチ方向に回転自在となる制御対象物
と、この制御対象物に一体に設置され母体の移動
による動揺外乱の外乱角度および外乱角速度を検
知する動揺安定化検出器と、この動揺安定化検出
器から検知される外乱角度および外乱角速度に対
応して上記制御対象物の指定方向に対するズレを
補正させる制御回路と、母体のヨウ方向およびピ
ツチ方向の動揺外乱速度を検知する手段と、上記
制御対象物のロール方向及びピツチ方向に対する
ロール角度およびピツチ角度を検知する手段と、
このロール角度およびピツチ角度より上記動揺外
乱速度を検知する手段によつて得られた外乱速度
を座標変換する手段と、この外乱速度をブースト
信号として上記制御回路へネガテイブフイードバ
ツクさせる手段とを具備したことを特徴とする慣
性空間における安定化装置。
1. A controlled object that is rotatable in the yaw and pitch directions with respect to a base body that can move freely in inertial space, and a system that is installed integrally with this controlled object to calculate the disturbance angle and disturbance angular velocity of the vibration disturbance caused by the movement of the base body. A vibration stabilization detector for detecting vibration, a control circuit for correcting the deviation of the controlled object in a specified direction in response to the disturbance angle and disturbance angular velocity detected by the vibration stabilization detector, and a control circuit for correcting the deviation of the controlled object in a specified direction, and means for detecting an oscillation disturbance speed in the direction; and means for detecting a roll angle and a pitch angle with respect to the roll direction and pitch direction of the controlled object;
It is equipped with means for converting the coordinates of the disturbance speed obtained by the means for detecting the vibration disturbance speed from the roll angle and the pitch angle, and means for providing negative feedback to the control circuit by using the disturbance speed as a boost signal. A stabilizing device in inertial space characterized by:
JP57198453A 1982-11-12 1982-11-12 Stabilizing device in inertia space Granted JPS5987513A (en)

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