JPH04297819A - Space stabilizing method and device - Google Patents

Space stabilizing method and device

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JPH04297819A
JPH04297819A JP3038550A JP3855091A JPH04297819A JP H04297819 A JPH04297819 A JP H04297819A JP 3038550 A JP3038550 A JP 3038550A JP 3855091 A JP3855091 A JP 3855091A JP H04297819 A JPH04297819 A JP H04297819A
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gimbal
angle
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aircraft
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幸一 佐藤
Hisao Amitani
久夫 網谷
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Abstract

PURPOSE:To obtain a space stabilizing device which can direct a gimbals in the direction of a target by canceling the influence of rocking of a machine body mounting the gimbals. CONSTITUTION:A space stabilizing unit 9 is fixed to a gimbals control system 2 and the space stabilizing unit 9 comprising an inertia unit 10, a coordinate converting/processing section and a space stabilizing signal calculating section 11 produces a space stabilizing signal which is added to an angle feedback signal of a gimbals. The space stabilizing signal can be calculated utilizing the transfer function between the angular speed of machine body and the gimbals angle while taking account of characteristics of the space stabilizing system and various elements of the gimbals control system. According to the invention, influence of rocking of the machine body onto the gimbals is canceled resulting in sufficient spatial stabilization of the gimbals.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、飛しょう体や航空機
、船舶、自動車等に搭載されたアンテナ、カメラ等を保
持するジンバルを、機体や船体、車体(以下機体と略す
)が動揺してもその影響を受けずに、ある慣性空間に安
定化させるための空間安定化方法およびその装置に関す
るものである。
[Industrial Application Field] This invention is intended for use in gimbals that hold antennas, cameras, etc. mounted on flying objects, aircraft, ships, automobiles, etc., when the body, hull, or vehicle body (hereinafter abbreviated as the aircraft body) oscillates. The present invention relates to a space stabilization method and device for stabilizing a certain inertial space without being affected by the space.

【0002】0002

【従来の技術】図7は、従来方法による空間安定化装置
の機能を示すブロック図である。図において、1はジン
バルの簡略化したモデルであり、2は角速度および角度
フィードバックループを持つジンバル制御系である。 3、4はそれぞれジンバルの角度および角速度を検出す
る検出器である。また5、6はそれぞれ角度および角速
度ループの最も簡略化された形の制御ゲインである。7
は物理的な積分要素、8は積分器、10は機体の角速度
等を検出する慣性装置、16は機体角速度をジンバルの
角度を用いて機体軸からジンバル軸に座標変換する処理
部である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing the functions of a conventional space stabilizing device. In the figure, 1 is a simplified model of the gimbal, and 2 is a gimbal control system having an angular velocity and angle feedback loop. Detectors 3 and 4 detect the angle and angular velocity of the gimbal, respectively. Further, 5 and 6 are the control gains of the most simplified form of the angle and angular velocity loops, respectively. 7
8 is a physical integral element, 8 is an integrator, 10 is an inertial device that detects the angular velocity of the aircraft, and 16 is a processing unit that converts the coordinates of the aircraft angular velocity from the aircraft axis to the gimbal axis using the gimbal angle.

【0003】従来の空間安定化装置は上記の様に構成さ
れる。ジンバル制御系2は角度指令信号λc に対しジ
ンバルの角度λを制御するが、機体姿勢角θm が物理
的に加わり、結果としてジンバルをある目標の慣性空間
角度σに指向させることができる。機体が動揺した場合
、その角速度θ・ m はジンバル1の角速度に影響を
与えてジンバルの角度λを変化させるため、慣性空間角
度σが目標の方向からずれてしまう。しかし、同時に機
体の角速度θ・ m を慣性装置10で検出し、さらに
座標変換処理部16でジンバル軸に座標変換し、積分器
8で積分して角度信号とし、それを空間安定化信号λs
 としてジンバル1の角度フィードバック信号λに加え
ることによって、機体の角速度θ・ m の影響による
角度誤差を打ち消すことができる。
A conventional space stabilizing device is constructed as described above. The gimbal control system 2 controls the angle λ of the gimbal in response to the angle command signal λc, but the aircraft attitude angle θm is physically added to the gimbal control system 2, and as a result, the gimbal can be directed to a certain target inertial space angle σ. When the aircraft oscillates, its angular velocity θ·m affects the angular velocity of the gimbal 1 and changes the gimbal angle λ, causing the inertial space angle σ to deviate from the target direction. However, at the same time, the angular velocity θ・m of the aircraft is detected by the inertial device 10, further coordinates are converted to the gimbal axis by the coordinate conversion processing unit 16, and integrated by the integrator 8 to obtain an angle signal, which is converted into a spatial stabilization signal λs.
By adding this to the angle feedback signal λ of gimbal 1 as

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の空
間安定化信号計算方式では、空間安定化信号λs は機
体角速度θ・ m をジンバル軸に座標変換した後、積
分して角度信号にしただけのものであり、ジンバル制御
系2や慣性装置10および座標変換処理部16の特性が
考慮されていないため、機体角速度θ・ m がジンバ
ルに与える影響を十分に打ち消すことができないという
問題点があった。
[Problem to be Solved by the Invention] In the conventional space stabilization signal calculation method as described above, the space stabilization signal λs is obtained by converting the coordinates of the aircraft's angular velocity θ・m to the gimbal axis, and then integrating it into an angle signal. Since the characteristics of the gimbal control system 2, inertial device 10, and coordinate transformation processing unit 16 are not considered, there is a problem that the influence of the aircraft angular velocity θ・m on the gimbal cannot be sufficiently canceled out. there were.

【0005】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、空間安定化信号λs を、ジン
バル制御系2の要素である角速度および角度ループのゲ
イン5、6、角速度検出器3および角速度検出器4の帯
域や、慣性装置10の特性および座標変換処理部16の
計算むだ時間の影響を考慮して計算することによって、
機体角速度θ・ m が与える影響を完全に打ち消し、
ジンバルを空間に十分安定化できるようにすることを目
的としている。
The present invention was made to solve this problem, and the spatial stabilization signal λs is transmitted through the angular velocity and angular loop gains 5 and 6, which are elements of the gimbal control system 2, and the angular velocity detector 3. By calculating in consideration of the band of the angular velocity detector 4, the characteristics of the inertial device 10, and the influence of the calculation dead time of the coordinate conversion processing section 16,
Completely cancels out the influence of the aircraft's angular velocity θ・m,
The purpose is to allow the gimbal to be sufficiently stabilized in space.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る空間安定
化信号計算方式においては、まずジンバル制御系2の各
要素および、慣性装置10、座標変換処理部16等この
発明に係る空間安定化装置の特性を簡単な数式モデルで
表す。次にそれを用いて機体各速度θ・ m からジン
バル角度λまでの伝達関数を求め、機体角速度θ・ m
 から空間安定化信号λs までの伝達関数がそれと等
価になるように、空間安定化のための角度信号を計算す
るものがある。
[Means for Solving the Problems] In the spatial stabilization signal calculation method according to the present invention, first, each element of the gimbal control system 2, the inertial device 10, the coordinate transformation processing section 16, etc., and the spatial stabilization device according to the present invention are explained. Express the characteristics of with a simple mathematical model. Next, use this to find the transfer function from each speed of the aircraft θ・m to the gimbal angle λ, and calculate the angular velocity of the aircraft θ・m
There is one that calculates the angle signal for spatial stabilization such that the transfer function from to the spatial stabilization signal λs is equivalent to it.

【0007】また、上記角度信号を空間安定化角度信号
λs とすると、それに加えて機体角速度θ・ m か
らジンバル角速度λ・ までの伝達関数を求め、機体角
速度θ・ m から空間安定化のための角速度信号まで
の伝達関数がそれと等価になるように、空間安定化角速
度信号λ・ s を計算するものである。
Further, if the above angle signal is the spatial stabilization angle signal λs, in addition to this, a transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angular velocity λ・ is calculated, and from the aircraft angular velocity θ・m, the transfer function for spatial stabilization is calculated. The spatially stabilized angular velocity signal λ·s is calculated so that the transfer function up to the angular velocity signal is equivalent to it.

【0008】さらに、この発明に係る空間安定化装置に
おいては、ジンバル軸に座標変換された機体角速度θ・
 m を、角度信号にする積分器を持つとともに、機体
角速度θ・ m からジンバル角度λまでの伝達関数を
用いて求められた定数をかける掛算器と、その結果と上
記角度信号を加える加算器を付加したものである。
Furthermore, in the space stabilization device according to the present invention, the angular velocity θ of the aircraft whose coordinates have been transformed to the gimbal axis is
It has an integrator that converts m into an angle signal, a multiplier that multiplies it by a constant obtained using the transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angle λ, and an adder that adds the result and the above angle signal. It was added.

【0009】また、機体角速度θ・ m からジンバル
角度λまでの伝達関数が、分子を1次、分母を2次の項
まで求められたとき、上記積分器以外に、1つの積分器
と掛算器および加算器によって構成された1次フィルタ
を付加したものである。
[0009] Furthermore, when the transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angle λ is determined up to a first-order term for the numerator and a second-order term for the denominator, one integrator and a multiplier are required in addition to the above-mentioned integrator. and a first-order filter configured by an adder.

【0010】また、機体角速度θ・ m からジンバル
角度λまでの伝達関数が2次以上の項まで求められたと
き、それを実現するための複数の積分器、掛算器および
加算器によって構成された高次フィルタを付加したもの
である。
[0010] Furthermore, when the transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angle λ is obtained in terms of quadratic or higher order, a transfer function composed of a plurality of integrators, multipliers, and adders is used to realize it. This is a high-order filter added.

【0011】さらに、ジンバル軸に座標変換された機体
角速度θ・ mに、機体角速度θ・ mからジンバル角
速度λ・ までの伝達関数を用いて求められた定数をか
ける掛算器と、その結果と上記機体角速度を加える加算
器を付加したものである。
[0011] Furthermore, a multiplier that multiplies the aircraft angular velocity θ·m whose coordinates have been transformed to the gimbal axis by a constant determined using a transfer function from the aircraft angular velocity θ·m to the gimbal angular velocity λ·; It has an adder that adds the aircraft's angular velocity.

【0012】また、機体角速度θ・ m からジンバル
角速度λ・ までの伝達関数が1次の項まで求められた
とき、それを実現するための1つの積分器と掛算器およ
び加算器によって構成された1次フィルタを付加する。
[0012] Furthermore, when the transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angular velocity λ・ is obtained up to the first-order term, a transfer function consisting of one integrator, multiplier, and adder is used to realize it. Add a primary filter.

【0013】また、機体角速度θ・ m からジンバル
角速度λ・ までの伝達関数が2次以上の項まで求めら
れたとき、それを実現するための複数の積分器と掛算器
および加算器によって構成された高次フィルタを付加す
る。
[0013] Furthermore, when the transfer function from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angular velocity λ・ is obtained up to quadratic or higher terms, it is constructed of a plurality of integrators, multipliers, and adders to realize it. Add a high-order filter.

【0014】[0014]

【作用】上記のような空間安定化信号計算方式を用いる
ことによって、空間安定化信号は、ジンバル制御系の各
要素や慣性装置および座標変換処理部の影響を考慮した
ものとして計算することができ、ジンバルに加わった機
体の動揺を十分打ち消すように作用する。
[Operation] By using the spatial stabilization signal calculation method as described above, the spatial stabilization signal can be calculated taking into account the effects of each element of the gimbal control system, the inertial device, and the coordinate transformation processing section. , it acts to sufficiently cancel out the shaking of the aircraft that is applied to the gimbal.

【0015】また、上記のように構成された空間安定化
装置を用いることよって、この発明に係る空間安定化信
号計算方式を実現することができ、ジンバルに機体の動
揺が加わっても、その影響を打ち消しても十分空間に安
定化できるように作用する。
Furthermore, by using the space stabilization device configured as described above, it is possible to realize the space stabilization signal calculation method according to the present invention, and even if the gimbal is affected by the movement of the aircraft, the effect It acts in such a way that it can sufficiently stabilize the space even if it is canceled out.

【0016】[0016]

【実施例】実施例1. 図1はこの発明の空間安定化方式の一実施例を示すブロ
ック図である。1〜8および10は上記従来装置と同じ
ものである。ただし3、4、10はそれらの特性を、そ
れぞれ伝達関数GSR(s)、GSP(s)、GI(s
)で表したものである。9はこの発明に係る空間安定化
信号計算方式を用いた空間安定化装置である。11は機
体角速度からジンバル角度までの伝達関数を用いて、空
間安定化のためのジンバルの角度信号を計算する部分で
あり、その特性を伝達関数GC (s)で表している。 12は上記空間安定化信号計算部11における計算と、
機体角速度のジンバル軸への座標変換の計算の影響を、
時間遅れ要素e−rs としてモデル化したものである
[Example] Example 1. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the spatial stabilization method of the present invention. 1 to 8 and 10 are the same as those of the above-mentioned conventional device. However, 3, 4, and 10 are the transfer functions GSR(s), GSP(s), and GI(s), respectively.
). 9 is a spatial stabilization device using the spatial stabilization signal calculation method according to the present invention. 11 is a part that calculates a gimbal angle signal for spatial stabilization using a transfer function from the aircraft angular velocity to the gimbal angle, and its characteristics are expressed as a transfer function GC (s). 12 is the calculation in the spatial stabilization signal calculation section 11;
The effect of calculating the coordinate transformation of the aircraft angular velocity to the gimbal axis is
This is modeled as a time delay element e-rs.

【0017】図1のブロック図において、機体角速度θ
・ m の影響によるジンバル角速度および角度の誤差
はそれぞれ“数1”、“数2”のように表される。よっ
て、機体角速度θ・ m からジンバル角度λまでの伝
達関数は“数3”のようになる。また機体角速度θ・ 
m から空間安定化信号λsまでの伝達関数は“数4”
のように表すことができる。この発明による空間安定化
信号計算方式においては、このGC (s)を“数5”
を満足するように設計することによって、“数3”と“
数4”の和を零にすることができる。この場合の空間安
定化信号λsは、ジンバル制御系2や、慣性装置10お
よび時間遅れ要素12等、この発明に係る空間安定化装
置9の特性を考慮しているので、この空間安定化信号λ
sをジンバル角度λのフィードバック信号に加えること
によって、動揺する機体の角速度θ・ m の影響によ
るジンバル角度の誤差をほぼ完全に打ち消すことができ
るようになる。
In the block diagram of FIG. 1, the aircraft angular velocity θ
- The errors in gimbal angular velocity and angle due to the influence of m are expressed as "Equation 1" and "Equation 2", respectively. Therefore, the transfer function from the aircraft angular velocity θ·m to the gimbal angle λ is as shown in “Equation 3”. Also, the aircraft angular velocity θ・
The transfer function from m to the spatial stabilization signal λs is “Equation 4”
It can be expressed as In the spatial stabilization signal calculation method according to the present invention, this GC (s) is expressed as “Equation 5”.
By designing to satisfy ``Math 3'' and ``
4" can be made zero. In this case, the spatial stabilization signal λs is based on the characteristics of the spatial stabilization device 9 according to the present invention, such as the gimbal control system 2, the inertial device 10, and the time delay element 12. This spatially stabilized signal λ
By adding s to the feedback signal of the gimbal angle λ, it becomes possible to almost completely cancel out the error in the gimbal angle due to the influence of the angular velocity θ·m of the shaking aircraft.

【0018】[0018]

【数1】[Math 1]

【0019】[0019]

【数2】[Math 2]

【0020】[0020]

【数3】[Math 3]

【0021】[0021]

【数4】[Math 4]

【0022】[0022]

【数5】[Math 5]

【0023】実施例2. “数5”においてGSR(s)、GSP(s)、GI 
(s)の特性は、それぞれ近似的に“数6”〜“数8”
のような伝達関数で表すことかできる。また時間遅れ要
素e−rs 12は“数9”のように近似できる。この
ときのGC (s)は“数10”のようになる。図2は
図1の空間安定化信号計算部11の一構成例を示すブロ
ック図である。図において、21は空間安定化信号計算
部を示し、22は積分器、23〜30は定数である。ま
た、a0 〜an 、b0 〜bn の記号は“数10
”のGC (s)を“数11”のようにおいたときの係
数である。ただし“数10”の伝達関数は分母の次数よ
り分子の次数の方が高くなっており、そのままでは実現
できない。そこで“数11”では分子のうち分母の次数
よりも高次の項を無視している。このブロック図を満足
するような構成の任意の次数のフィルタを加えることに
よって、機体角速度θ・ m の影響によるジンバル角
度の誤差を、必要な範囲で十分に打ち消すことができる
ような空間安定化装置が実現できる。
Example 2. In “Math 5”, GSR (s), GSP (s), GI
The characteristics of (s) are approximated by “Math. 6” to “Math. 8”, respectively.
It can be expressed by a transfer function like . Further, the time delay element e-rs 12 can be approximated as shown in "Equation 9". GC (s) at this time is as shown in "Equation 10". FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the spatial stabilization signal calculation section 11 in FIG. 1. As shown in FIG. In the figure, 21 indicates a spatial stabilization signal calculation section, 22 an integrator, and 23 to 30 constants. In addition, the symbols a0 to an and b0 to bn are expressed as “Number 10
This is the coefficient when GC (s) of `` is set as in ``Equation 11.'' However, in the transfer function of ``Equation 10'', the order of the numerator is higher than the order of the denominator, and it cannot be realized as is. Therefore, in "Equation 11", terms higher than the order of the denominator in the numerator are ignored.By adding a filter of any order configured to satisfy this block diagram, the angular velocity of the aircraft θ・m can be calculated. It is possible to realize a spatial stabilization device that can sufficiently cancel out gimbal angle errors caused by the influence within a necessary range.

【0024】[0024]

【数6】[Math 6]

【0025】[0025]

【数7】[Math 7]

【0026】[0026]

【数8】[Math. 8]

【0027】[0027]

【数9】[Math. 9]

【0028】[0028]

【数10】[Math. 10]

【0029】[0029]

【数11】[Math. 11]

【0030】実施例3. 上記実施例2では空間安定化信号計算部11を図2のブ
ロック図を満足するような構成の高次フィルタにしてい
るが、本実施例では“数10”又は“数11”の伝達関
数をソフトウェアによって実現し、それを計算機で実行
することによって、同様に機体角速度θ・ m の影響
によるジンバル角度の誤差を打ち消すことができる空間
安定化装置が実現できる。また計算機を他の計算を行う
ものと共有化することによって、装置が小型化できる。
Example 3. In the second embodiment described above, the spatial stabilization signal calculation unit 11 is a high-order filter having a configuration that satisfies the block diagram of FIG. By realizing this with software and executing it with a computer, a spatial stabilization device that can similarly cancel out gimbal angle errors due to the influence of the aircraft's angular velocity θ·m can be realized. Furthermore, by sharing the computer with another computer that performs calculations, the device can be made smaller.

【0031】実施例4. “数12”は“数10”の伝達関数のうち分母を2次、
分子を1次の項まで求めたもである。図3はこの“数1
2”を“数11”に当てはめたとき、それを実現するフ
ィルタの一構成例を示すブロック図である。図において
、31は空間安定化信号計算部を示し、32は積分器、
33、34は定数である。上記実施例2又は3において
、空間安定化信号計算部11の伝達関数GC (s)を
このような構成にすれば、構成が簡単になり、空間安定
化信号λS はジンバル制御系2や空間安定化装置9の
特性のうち、最も重要である1次の項をすべて考慮した
ものとなるため、同様な効果が十分得られる。
Example 4. "Math. 12" is a transfer function of "Math. 10" whose denominator is quadratic,
This is the calculation of the numerator up to the first order term. Figure 3 shows this “Math 1”
2" is applied to "Equation 11", it is a block diagram showing an example of the configuration of a filter that realizes it. In the figure, 31 indicates a spatial stabilization signal calculation section, 32 an integrator,
33 and 34 are constants. In the above embodiment 2 or 3, if the transfer function GC (s) of the spatial stabilization signal calculation unit 11 is configured as described above, the configuration becomes simple, and the spatial stabilization signal λS is controlled by the gimbal control system 2 and the spatial stabilization Since all of the most important first-order terms among the characteristics of the conversion device 9 are taken into consideration, similar effects can be sufficiently obtained.

【0032】[0032]

【数12】[Math. 12]

【0033】実施例5. “数13”は“数12”を変形したものである。図4は
この“数13”を“数11”に当てはめたとき、それを
実現するフィルタの構成を示すブロック図である。図に
おいて、41は空間安定化信号計算部を示し、42は積
分器、43は定数である。上記実施例4では、ジンバル
制御系2や空間安定化装置9の特性のうち、最も重要で
ある1次の項をすべて考慮した伝達関数GC (s)を
実現するのに2個の積分器を用いているが、この例では
積分器は1個だけで済むようになり、構成が簡単になる
Example 5. "Math. 13" is a modification of "Math. 12". FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a filter that realizes the application of "Math. 13" to "Math. 11". In the figure, 41 indicates a spatial stabilization signal calculation section, 42 an integrator, and 43 a constant. In the fourth embodiment described above, two integrators are used to realize the transfer function GC (s) that takes into account all the first-order terms, which are the most important among the characteristics of the gimbal control system 2 and the spatial stabilization device 9. However, in this example, only one integrator is required, which simplifies the configuration.

【0034】[0034]

【数13】[Math. 13]

【0035】実施例6. 図5はこの発明の空間安定化方式の別の実施例を示すブ
ロック図である。1〜8および10、12は図1に示す
実施例1と同じものである。13はこの実施例における
空間安定化装置であり、図1の9に相当する。14、1
5は、それぞれ機体角速度からジンバル角速度および角
度までの伝達関数を用いて、空間安定化信号としてジン
バルの角速度および角度信号を計算する部分であり、そ
の特性を伝達関数GCR(s)、GCP(s)で表した
ものである。
Example 6. FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the spatial stabilization method of the present invention. 1 to 8 and 10 and 12 are the same as in Example 1 shown in FIG. 13 is a space stabilizing device in this embodiment, which corresponds to 9 in FIG. 14, 1
5 is a part that calculates gimbal angular velocity and angle signals as spatial stabilization signals using the transfer functions from the aircraft angular velocity to the gimbal angular velocity and angle, respectively, and the characteristics are expressed as transfer functions GCR(s) and GCP(s ).

【0036】実施例1においては、空間安定化信号は角
度信号のみであったが、この実施例では角速度と角度の
2つの信号として計算される。図5のブロック図におい
て、機体角速度θ・ m からジンバル角速度λ・ お
よび角度λまでの伝達関数は、それぞれ“数14”、“
数15”のようになる。また機体角速度θ・ m から
空間安定化角速度信号λ・s および角度信号λs ま
での伝達関数は、それぞれ“数16”、“数17”のよ
うに表すことができる。よってこのGCR(s)、GC
P(s)を、それぞれ“数18”、“数19”を満足す
るように設計すれば、“数14”と“数16”の和およ
び“数15”と“数17”の和をいずれも零にすること
ができる。この場合の空間安定化角速度信号λ・ s 
および角度信号λs は、ジンバル制御系2や空間安定
化装置13の特性を考慮しているので、それらをそれぞ
れジンバル角速度λ・ および角度λのフィードバック
信号に加えることによって、機体角速度θ・ mの影響
によるジンバル角度の誤差をほぼ完全に打ち消すことが
できる。このとき誤差の角速度成分は、角度ループの制
御ゲインωpによる制限を受けることなく、一般に角度
ループよりも広い周波数帯域で打ち消されるため、より
大きな空間安定化の効果で機体できる。
In the first embodiment, the spatial stabilization signal was only an angle signal, but in this embodiment, it is calculated as two signals: angular velocity and angle. In the block diagram of FIG. 5, the transfer functions from the aircraft angular velocity θ・m to the gimbal angular velocity λ・ and the angle λ are “Equation 14” and “
The transfer functions from the aircraft's angular velocity θ・m to the spatially stabilized angular velocity signal λ・s and the angle signal λs can be expressed as ``Math. 16'' and ``Math. 17'', respectively. .Therefore, this GCR(s), GC
If P(s) is designed to satisfy "Math. 18" and "Math. 19", respectively, then the sum of "Math. 14" and "Math. 16" and the sum of "Math. 15" and "Math. 17" can be can also be made zero. In this case, the spatially stabilized angular velocity signal λ・s
and angle signal λs take into account the characteristics of the gimbal control system 2 and the space stabilization device 13, so by adding them to the feedback signals of the gimbal angular velocity λ and angle λ, respectively, the influence of the aircraft angular velocity θ m can be calculated. It is possible to almost completely cancel out the gimbal angle error due to At this time, the angular velocity component of the error is not limited by the control gain ωp of the angle loop and is generally canceled out in a wider frequency band than the angle loop, so the aircraft can have a greater spatial stabilization effect.

【0037】[0037]

【数14】[Math. 14]

【0038】[0038]

【数15】[Math. 15]

【0039】[0039]

【数16】[Math. 16]

【0040】[0040]

【数17】[Math. 17]

【0041】[0041]

【数18】[Math. 18]

【0042】[0042]

【数19】[Math. 19]

【0043】実施例7. “数18”および“数19”のGSR(s)、GSP(
s)、GI (s)を実施例2と同様に“数6”〜“数
8”の伝達関数で表すと、GCR(s)、GCP(s)
はそれぞれ“数20”、“数21”のようになる。この
GCR(s)、GCP(s)を実施例2と同様に、それ
ぞれ図2のブロック図を満足するような任意の次数のフ
ィルタで構成することによって、同等又はそれ以上の効
果が期待できる空間安定化装置が実現できる。
Example 7. GSR (s), GSP (of “Math. 18” and “Math. 19”)
s), GI (s) are expressed by the transfer functions of "Equation 6" to "Equation 8" as in Example 2, then GCR(s), GCP(s)
are "Math. 20" and "Math. 21", respectively. Similar to the second embodiment, by configuring GCR(s) and GCP(s) with filters of arbitrary orders that satisfy the block diagram of FIG. 2, a space where the same or better effect can be expected. A stabilizing device can be realized.

【0044】実施例8. 実施例3では、図1の空間安定化信号計算部11をソフ
トウェアによって実現しているが、本実施例でも同様に
図5の空間安定化角速度および角度信号計算部14、1
5を、それぞれ“数20”、“数21”の伝達関数を実
現するようにソフトウェアによって構成する。それらを
計算機で実行することによって、同等又はそれ以上の効
果が期待できる。
Example 8. In the third embodiment, the spatial stabilization signal calculation unit 11 in FIG.
5 are configured by software to realize the transfer functions of "Math. 20" and "Math. 21", respectively. By running them on a computer, the same or better effects can be expected.

【0045】[0045]

【数20】[Math. 20]

【0046】[0046]

【数21】[Math. 21]

【0047】実施例9. 実施例4又は5では、図1の空間安定化信号計算部11
を“数12”を実現するために図3又は図4のブロック
図のような構成にしているが、本実施例では、図5の空
間安定化角速度および角度信号計算部14、15を、そ
れぞれ“数22”、“数23”を実現するために図6、
図3のブロック図のように構成している。図6は“数2
2”を“数11”に当てはめたとき、それを実現する1
次フィルタの一構成例を示すブロック図であり、61は
空間安定化角速度信号計算部を示し、62は積分器、6
3、64は定数である。このような構成にすることによ
って、同等又はそれ以上の効果が期待できる。
Example 9. In the fourth or fifth embodiment, the spatial stabilization signal calculation unit 11 of FIG.
In order to realize "Equation 12", the configuration is as shown in the block diagram of FIG. 3 or FIG. In order to realize “Math. 22” and “Math. 23”, Fig. 6,
It is configured as shown in the block diagram of FIG. Figure 6 shows “Math 2
When applying ``2'' to ``Number 11'', 1 that realizes it
It is a block diagram showing an example of the configuration of a second-order filter, where 61 indicates a spatially stabilized angular velocity signal calculation section, 62 an integrator, and 6
3 and 64 are constants. By adopting such a configuration, equivalent or better effects can be expected.

【0048】[0048]

【数22】[Math. 22]

【0049】[0049]

【数23】[Math. 23]

【0050】実施例10. “数24”は“数23”を変形したものである。実施例
9では、“数23”を実現するために図3のような構成
のフィルタを用いているが、“数24”を“数11”に
当てはめたとき、実施例5と同様に、それを実現するフ
ィルタを図4のブロック図のように構成することによっ
て、同等の効果を得るための構成が簡単になる。
Example 10. "Math. 24" is a modification of "Math. 23". In Example 9, a filter with the configuration as shown in FIG. 3 is used to realize “Math. 23”, but when “Math. 24” is applied to “Math. By configuring a filter that achieves this as shown in the block diagram of FIG. 4, the configuration for obtaining the same effect becomes simple.

【0051】[0051]

【数24】[Math. 24]

【0052】ところで上記説明では、角度検出器と角速
度検出器を持つジンバル制御系に利用する場合について
述べたが、角度検出器のみしか持たないジンバル制御系
にも利用できることはいうまでもない。また、ジンバル
制御系や空間安定化装置の各要素の特性が、上記説明と
異なる伝達関数で表される場合も同様である。
By the way, in the above description, the case where the present invention is used in a gimbal control system having an angle detector and an angular velocity detector has been described, but it goes without saying that it can also be used in a gimbal control system having only an angle detector. Further, the same applies when the characteristics of each element of the gimbal control system or the spatial stabilization device are expressed by a transfer function different from that described above.

【0053】[0053]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果がある。
[Effects of the Invention] Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0054】空間安定化信号を計算するために、機体の
角速度からジンバル角度までの伝達関数を利用している
ので、ジンバル制御系の各要素やこの発明に係る空間安
定化装置の特性を考慮することができ、動揺による機体
の角速度の影響を十分打ち消して、ジンバルを目標の方
向に指向させることができる。
[0054] Since the transfer function from the angular velocity of the aircraft to the gimbal angle is used to calculate the spatial stabilization signal, each element of the gimbal control system and the characteristics of the spatial stabilization device according to the present invention are taken into consideration. This allows the gimbal to be directed in the direction of the target by sufficiently canceling out the effects of the angular velocity of the aircraft due to oscillation.

【0055】また、機体の角速度からジンバル角速度ま
での伝達関数を直接利用する構成にすれば、機体の角速
度によって生じる誤差の角速度成分を、ジンバル制御系
の角度ループの周波数帯域による制限を受けずに打ち消
すことができるため、空間安定化の効果が大きくなる。
[0055] Furthermore, if the configuration is configured to directly utilize the transfer function from the angular velocity of the aircraft to the gimbal angular velocity, the angular velocity component of the error caused by the angular velocity of the aircraft is not limited by the frequency band of the angle loop of the gimbal control system. Since it can be canceled out, the effect of spatial stabilization becomes greater.

【0056】また、空間安定化信号を計算する部分にお
いて、1つの積分器と1次フィルタを持つだけで、ジン
バル制御系の各要素やこの発明に係る空間安定化装置の
特性のうち、最も重要な1次の項をすべて考慮すること
ができるため、十分な空間安定化の効果を持つうえに、
構成が簡単になり装置が小型化できる。
In addition, in the part that calculates the spatial stabilization signal, by having only one integrator and a first-order filter, the most important characteristics of each element of the gimbal control system and the spatial stabilization device according to the present invention can be calculated. Since all first-order terms can be considered, it not only has a sufficient spatial stabilization effect, but also
The configuration is simple and the device can be made smaller.

【0057】そして、空間安定化信号の角度成分を計算
する部分においては、積分器と掛算器と加算器をそれぞ
れ1つずつ持つだけで、ジンバル制御系の各要素やこの
発明による空間安定化装置の特性のうち、最も重要な1
次の項をすべて考慮することができるため、さらに構成
が簡単になり装置が小型化できる。
In the part that calculates the angular component of the spatial stabilization signal, only one integrator, one multiplier, and one adder are required, and each element of the gimbal control system and the spatial stabilization device according to the present invention are The most important characteristic of
Since all of the following terms can be considered, the configuration can be further simplified and the device can be made smaller.

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

【図1】この発明の実施例1〜5の全体の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of Examples 1 to 5 of the present invention.

【図2】この発明の実施例2および7の空間安定化信号
計算部に用いるフィルタの構成を示すブロック図である
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a filter used in a spatial stabilization signal calculation unit in embodiments 2 and 7 of the present invention.

【図3】この発明の実施例4の空間安定化信号計算部の
構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a spatial stabilization signal calculation section according to a fourth embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例5および9の空間安定化信号
計算部の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a spatial stabilization signal calculation unit in embodiments 5 and 9 of the present invention.

【図5】この発明の実施例6〜9の全体の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of Examples 6 to 9 of the present invention.

【図6】この発明の実施例9の空間安定化角速度信号計
算部の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a spatially stabilized angular velocity signal calculation section according to a ninth embodiment of the present invention.

【図7】従来の技術による空間安定化装置の一構成例を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a configuration of a space stabilizing device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    ジンバル 2    ジンバル制御系 3    角速度検出器 4    角度検出器 9    空間安定化装置 10    慣性装置 11    空間安定化信号計算部 12    空間安定化装置時間遅れ要素13    
空間安定化装置 14    空間安定化角速度信号計算部15    
空間安定化角度信号計算部16    座標変換処理部 22    積分器 31    空間安定化信号計算部 32    積分器 42    積分器 62    積分器
1 Gimbal 2 Gimbal control system 3 Angular velocity detector 4 Angle detector 9 Space stabilization device 10 Inertial device 11 Space stabilization signal calculation unit 12 Space stabilization device time delay element 13
Spatial stabilization device 14 Spatial stabilization angular velocity signal calculation unit 15
Spatial stabilization angle signal calculation section 16 Coordinate transformation processing section 22 Integrator 31 Spatial stabilization signal calculation section 32 Integrator 42 Integrator 62 Integrator

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  飛しょう体に搭載されたジンバルを空
間に安定化させる方法において、ジンバルの角度および
角速度検出器と、機体の角速度を検出する慣性装置と、
機体の角速度をジンバルの角度を用いて機体軸からジン
バル軸に座標変換する処理部を有し、上記の座標変換さ
れた機体角速度信号に、ジンバル制御系と慣性装置およ
び座標変換処理部の伝達関数を用いて求められた機体角
速度からジンバル角度までの伝達関数に基づいた処理を
行うことによって得られる信号を、ジンバルの角度指令
信号として計算することを特徴とする空間安定化方法。
Claim 1: A method for stabilizing a gimbal mounted on a flying object in space, comprising: a gimbal angle and angular velocity detector; an inertial device for detecting the angular velocity of the aircraft;
It has a processing unit that coordinates converts the angular velocity of the aircraft from the aircraft axis to the gimbal axis using the gimbal angle, and uses the transfer function of the gimbal control system, inertial device, and coordinate conversion processing unit to the coordinate-converted aircraft angular velocity signal. A spatial stabilization method characterized in that a signal obtained by processing based on a transfer function from an aircraft angular velocity to a gimbal angle determined using the above is calculated as a gimbal angle command signal.
【請求項2】  請求項第1項記載の空間安定化方法を
用いる装置において、座標変換された機体角速度信号を
角度信号とするための積分器と、上記角速度信号に機体
角速度からジンバル角度までの伝達関数を用いて求めら
れた定数をかける掛算器と、その信号と上記角度信号と
を加える加算器を有し、ジンバル制御系の角度フィード
バック信号に加える機能を備えることを特徴とする空間
安定化装置。
2. An apparatus using the space stabilization method according to claim 1, further comprising: an integrator for converting the coordinate-transformed aircraft angular velocity signal into an angle signal; Spatial stabilization characterized by having a multiplier that multiplies a constant obtained using a transfer function, an adder that adds the signal and the angle signal, and has a function of adding it to the angle feedback signal of the gimbal control system. Device.
【請求項3】  請求項第1項記載の空間安定化方法を
用いる装置において、座標変換された機体角速度信号を
角度信号とするための積分器と、機体角速度からジンバ
ル角度までの伝達関数の1次の項までを求め、それを実
現するための1つの積分器と掛算器および加算器によっ
て構成された1次フィルタと、そのフィルタを通過した
機体角速度信号と上記角度信号を加える加算器を有し、
ジンバル制御系の角度フィードバック信号に加える機能
を備えることを特徴とする空間安定化装置。
3. An apparatus using the spatial stabilization method according to claim 1, comprising: an integrator for converting the coordinate-transformed aircraft angular velocity signal into an angle signal; and a transfer function from the aircraft angular velocity to the gimbal angle. It has a primary filter composed of an integrator, a multiplier, and an adder to obtain and realize the following terms, and an adder that adds the aircraft angular velocity signal that has passed through the filter and the above angle signal. death,
A spatial stabilization device characterized by having a function of adding to an angle feedback signal of a gimbal control system.
【請求項4】  機体角速度からジンバル角度までの伝
達関数を2次以上の項まで求め、それを実現するために
複数の積分器、掛算器および加算器よって構成された高
次のフィルタを持つことを特徴とする請求項第3項記載
の空間安定化装置。
[Claim 4] Obtaining the transfer function from the aircraft angular velocity to the gimbal angle up to second-order or higher terms, and having a high-order filter configured with a plurality of integrators, multipliers, and adders to realize this. The space stabilizing device according to claim 3, characterized in that:
【請求項5】  請求項第1項記載の空間安定化方法に
おいて、ジンバル制御系と慣性装置および座標変換処理
部の伝達関数を用いて求められた機体角速度からジンバ
ル角速度および角度までの伝達関数に基づいた処理を行
うことによって得られる信号を、それぞれジンバルの角
速度指令信号および角速度指令信号として計算すること
を特徴とする空間安定化方法。
5. The space stabilization method according to claim 1, wherein the transfer function from the aircraft angular velocity to the gimbal angular velocity and angle, which is determined using the transfer functions of the gimbal control system, the inertial device, and the coordinate conversion processing section, is provided. A spatial stabilization method characterized in that signals obtained by performing processing based on the above are calculated as an angular velocity command signal and an angular velocity command signal of a gimbal, respectively.
【請求項6】  請求項第5項記載の空間安定化方法を
用いる装置において、座標変換された機体角速度信号を
角度信号とするための積分器と、上記角速度信号および
角度信号に機体角速度からジンバル角速度およびジンバ
ル角度までの伝達関数を用いて求められた定数をかける
掛算器と、それらの信号をそれぞれジンバル制御系の角
速度および角度フィードバック信号に加える機能を備え
ることを特徴とする空間安定化装置。
6. An apparatus using the space stabilization method according to claim 5, further comprising: an integrator for converting the coordinate-transformed aircraft angular velocity signal into an angle signal; A spatial stabilization device characterized by comprising a multiplier that multiplies a constant obtained using a transfer function to an angular velocity and a gimbal angle, and a function of adding these signals to the angular velocity and angular feedback signals of a gimbal control system, respectively.
【請求項7】  請求項第5項記載の空間安定化方法を
用いる装置において、座標変換された機体角速度信号を
角度信号とするための積分器と、機体角速度からジンバ
ル角速度およびジンバル角度までの伝達関数の1次の項
までを求め、それを実現するための1つの積分器と掛算
器および加算器によって構成された1次フィルタと、そ
の1次フィルタを通過した機体角速度信号および角度信
号をそれぞれジンバル制御系の角速度および角度フィー
ドバック信号に加える機能を備えることを特徴とする空
間安定化装置。
7. An apparatus using the spatial stabilization method according to claim 5, comprising: an integrator for converting the coordinate-transformed aircraft angular velocity signal into an angle signal; and a transmission from the aircraft angular velocity to the gimbal angular velocity and gimbal angle. A first-order filter consisting of an integrator, a multiplier, and an adder is used to obtain up to the first-order term of the function, and the aircraft angular velocity signal and angle signal that have passed through the first-order filter are respectively A spatial stabilization device characterized by having a function of adding to angular velocity and angle feedback signals of a gimbal control system.
【請求項8】  座標変換された機体角速度信号を角度
信号とするための積分器と、機体角速度からジンバル角
速度およびジンバル角度までの伝達関数を2次以上の項
まで求め、それを実現するための複数の積分器と掛算器
および加算器によって構成された高次のフィルタを有し
、そのフィルタを通過した機体角速度信号および角度信
号をそれぞれジンバル制御系の角速度および角度フィー
ドバック信号に加える機能を備えることを特徴とする請
求項第7項記載の空間安定化装置。
8. An integrator for converting the coordinate-transformed aircraft angular velocity signal into an angle signal, and an integrator for determining the transfer function from the aircraft angular velocity to the gimbal angular velocity and gimbal angle up to quadratic or higher order terms, and for realizing it. It has a high-order filter composed of multiple integrators, multipliers, and adders, and has a function of adding the aircraft angular velocity signal and angle signal that have passed through the filter to the angular velocity and angle feedback signals of the gimbal control system, respectively. The space stabilizing device according to claim 7, characterized in that:
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