JPH05215554A - Gyro compass - Google Patents

Gyro compass

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Publication number
JPH05215554A
JPH05215554A JP2013492A JP2013492A JPH05215554A JP H05215554 A JPH05215554 A JP H05215554A JP 2013492 A JP2013492 A JP 2013492A JP 2013492 A JP2013492 A JP 2013492A JP H05215554 A JPH05215554 A JP H05215554A
Authority
JP
Japan
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azimuth
pulse
signal
gyro
step motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fuyuki Hane
冬希 羽根
Shuichi Fujimoto
修一 藤本
Tsurashi Yamamoto
貫志 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
Priority to JP2013492A priority Critical patent/JPH05215554A/en
Publication of JPH05215554A publication Critical patent/JPH05215554A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a gyro compass having high accuracy and high reliability and including a less expensive azimuth servo and azimuth angle transmitting system. CONSTITUTION:A gyro compass has an azimuth deviation detector 8 which detects a deviation angle between a gyro case 1 and its support devices 3, 10, 13 around a vertical axis line, a step motor 50 for rotating the support devices around the vertical axis with respect to a disk 16, and an azimuth controller 100 for controlling the step motor 50. The azimuth controller 100 includes an azimuth controlling part 110 for inputting a deviation signal 8A from the azimuth deviation detector 8, a motor controlling part 120 including a voltage-frequency converter and a pulse direction discriminator, a step motor driver 130 and an azimuth angle accumulator 140 while a pulse rate suppressing means is provided between the azimuth controlling part 110 and the voltage- frequency converter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば高速航行する船
舶に使用して好適なジャイロコンパスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro compass suitable for use in, for example, a high speed vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、船舶の針路測定にはジャイロコン
パスが多く用いられている。図9は、本願出願人と同一
の出願人に係わる特許第428317号に開示された従
来例によるジャイロコンパスを示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gyro compass is often used for measuring the course of a ship. FIG. 9 shows a gyro compass according to a conventional example disclosed in Japanese Patent No. 428317 related to the same applicant as the present applicant.

【0003】ジャイロコンパスAはジャイロロータを内
蔵したジャイロケース1を有しており、斯かるジャイロ
ロータは誘導電動機により一定の回転速度にて高速回転
される。ジャイロロータ即ちジャイロは水平方向のスピ
ン軸を有し、その回転ベクトルは南向き(北側より見て
時計方向)である。ジャイロケース1は上下に突出した
1対の垂直軸2、2’を有しており、斯かる垂直軸2、
2’はジャイロケース1の外側に配置された垂直環3の
対応する位置に取り付けられたボールベアリング4、
4’の内輪にそれぞれ嵌合している。上側の垂直軸2は
縣吊線5を介して縣吊線取り付け台5’に取り付けられ
ており、斯かる縣吊線取り付け台5’は垂直環3上に支
持されている。
The gyro compass A has a gyro case 1 containing a gyro rotor, and the gyro rotor is rotated at a constant rotational speed by an induction motor. The gyro rotor or gyro has a horizontal spin axis, and its rotation vector is southward (clockwise when viewed from the north side). The gyro case 1 has a pair of vertical shafts 2 and 2 ′ that project vertically,
2'is a ball bearing 4 attached to a corresponding position of a vertical ring 3 arranged outside the gyro case 1,
It is fitted to the inner ring of 4 '. The upper vertical shaft 2 is attached to a vertical suspension line mounting base 5'via a vertical suspension line 5, and the vertical suspension line 5'is supported on the vertical ring 3.

【0004】ジャイロケース1の全重量は縣吊線5又は
縣吊線取り付け台5’によって担われており、従って、
垂直軸2、2’のボールベアリング4、4’にはスラス
ト荷重が加わらず、ボールベアリング4、4’の摩擦ト
ルクが低減されることができる。垂直環3の東西両側に
は1対の液体安定器6、6’が取り付けられ、ジャイロ
ケース1の西側にはダンピングウェイト7が取り付けら
れている。液体安定器6、6’はジャイロケース1を指
北運動させるための指北装置として機能し、ダンピング
ウェイト7はジャイロケース1の指北運動を制振させる
ための制振装置として機能する。
The entire weight of the gyro case 1 is carried by the vertical suspension line 5 or the vertical suspension line mounting base 5 ', and
Thrust load is not applied to the ball bearings 4 and 4 ′ of the vertical shafts 2 and 2 ′, and the friction torque of the ball bearings 4 and 4 ′ can be reduced. A pair of liquid stabilizers 6 and 6 ′ are attached to both east and west sides of the vertical ring 3, and a damping weight 7 is attached to the west side of the gyro case 1. The liquid stabilizers 6 and 6 ′ function as a finger north device for moving the gyro case 1 in the finger north direction, and the damping weight 7 functions as a vibration damping device for damping the finger north motion in the gyro case 1.

【0005】垂直環3は1対の水平軸9、9’を有し、
斯かる水平軸9、9’は垂直軸2、2’及びジャイロの
スピン軸の双方に直交し東西の位置より外方に突出して
おり、斯かる水平軸9、9’の端部は垂直環3の外側に
配置された水平環10の対応する位置に取り付けられた
ボールベアリング11、11’の内輪に各々嵌合してい
る。水平環10は、更に、水平面内にて水平軸9、9’
と直交する1対のジンバル軸12、12’を有する。斯
かるジンバル軸12、12’の各々は、水平環10の外
側に配置された追従環13に取り付けられた1対のジン
バル軸ボールベアリング14、14’の内輪に嵌合して
いる。
The vertical ring 3 has a pair of horizontal axes 9, 9 ',
The horizontal axes 9 and 9'are perpendicular to both the vertical axes 2 and 2'and the gyro spin axis and project outward from the east-west position. The ends of the horizontal axes 9 and 9'are vertical rings. 3 are respectively fitted to the inner rings of ball bearings 11 and 11 ′ attached to corresponding positions of the horizontal ring 10 arranged on the outer side of 3. The horizontal ring 10 is further provided with horizontal axes 9 and 9'in the horizontal plane.
Has a pair of gimbal axes 12, 12 'orthogonal to the. Each of the gimbal shafts 12 and 12 ′ is fitted to the inner ring of a pair of gimbal shaft ball bearings 14 and 14 ′ attached to a follow-up ring 13 arranged outside the horizontal ring 10.

【0006】追従環13はその上下に突出した1対の追
従軸15、15’を有しており、斯かる追従軸15、1
5’は盤器16の対応した位置に取り付けられた追従軸
ボールベアリング17、17’の内輪に嵌合している。
垂直環3、水平環10及び追従環13とこれらを互いに
回転可能に接続する3軸2、2’、9、9’、12、1
2’によってジャイロケース1を3軸にて支持する支持
装置が構成される。
The follow-up ring 13 has a pair of follow-up shafts 15 and 15 'which project upward and downward.
5'is fitted to the inner ring of the follower shaft ball bearings 17 and 17 'attached to the corresponding positions of the board 16.
A vertical ring 3, a horizontal ring 10 and a follow-up ring 13 and three axes 2, 2 ', 9, 9', 12, 1 for rotatably connecting them to each other.
2'constitutes a supporting device for supporting the gyro case 1 with three axes.

【0007】上側の追従軸15の軸端にはコンパスカー
ド18が取り付けられており、斯かるコンパスカード1
8と盤器16の対応する船首側の位置に固設された基線
18Bとによって船首の方位角が読み取られる。下側の
追従軸15’には方位歯車21が取り付けられており、
斯かる方位歯車21は方位ピニオン20を介して盤器1
6の下部に取り付けられた方位サーボモータ19の回転
軸19Aと結合している。方位歯車21には歯車列を介
して方位発信器22の回転軸22Aが係合しており、斯
かる方位発信器22の方位信号は電気信号に変換されて
外部に発信される。
A compass card 18 is attached to the shaft end of the upper follower shaft 15, and the compass card 1
The azimuth angle of the bow is read by 8 and the base line 18B fixed to the corresponding position on the bow side of the board 16. A bearing gear 21 is attached to the lower follower shaft 15 ',
The azimuth gear 21 is connected to the board 1 via the azimuth pinion 20.
It is connected to the rotary shaft 19A of the azimuth servomotor 19 attached to the lower part of the position 6. The azimuth gear 21 is engaged with the rotary shaft 22A of the azimuth transmitter 22 via a gear train, and the azimuth signal of the azimuth oscillator 22 is converted into an electric signal and transmitted to the outside.

【0008】水平環10の内部、即ち、水平環10、垂
直環3、ジャイロケース1等を含む部分は通常鋭感部と
呼ばれている。斯かる鋭感部はジンバル軸12、12’
の周りに下方に重い物理振子を構成しており、これによ
って水平軸9、9’は船体の傾斜に関係なく常に水平面
内に保持される。
The inside of the horizontal ring 10, that is, the portion including the horizontal ring 10, the vertical ring 3, the gyro case 1, etc. is usually called a sharpened portion. Such sharp parts are gimbal shafts 12 and 12 '.
A heavy physical pendulum is constructed downwardly around the horizontal axis 9 and 9 ', so that the horizontal axis 9, 9'is always kept in the horizontal plane regardless of the inclination of the hull.

【0009】ジャイロケース1の東側には追従ピックア
ップ8が取り付けられており、斯かる追従ピックアップ
8はジャイロケース1に配置された差動変圧器の1次コ
イル8−1とこれに相対する垂直環3の位置に配置され
た差動変圧器の2次コイル8−2とよりなる。ジャイロ
ケース1の方位と垂直環3の方位との間に差があると、
斯かる差は両者に設けられた追従ピックアップ8によっ
て検出され、斯かる方位差は電気信号8Aに変換されて
外部のサーボ増幅器23に供給される。斯かる電気信号
8Aはサーボ増幅器23によって増幅されて方位サーボ
モータ19に供給され、それによって方位サーボモータ
19は制御される。
A follow-up pickup 8 is attached to the east side of the gyro case 1, and the follow-up pickup 8 is a primary coil 8-1 of a differential transformer arranged in the gyro case 1 and a vertical ring facing the primary coil 8-1. And the secondary coil 8-2 of the differential transformer arranged at the position 3. If there is a difference between the orientation of the gyro case 1 and the orientation of the vertical ring 3,
The difference is detected by the follow-up pickups 8 provided on both sides, and the azimuth difference is converted into an electric signal 8A and supplied to the external servo amplifier 23. The electric signal 8A is amplified by the servo amplifier 23 and supplied to the azimuth servomotor 19, which controls the azimuth servomotor 19.

【0010】方位サーボモータ19の回転は、回転軸1
9A、歯車列、方位歯車21を経由して追従環13に伝
達され、更に水平環10、水平軸9、9’等を介して垂
直環3に伝達されるため、垂直環3とジャイロケース1
との間の方位偏差は常にゼロに保たれるようになってい
る。かくして方位サーボモータ19を制御する方位サー
ボ系が構成される。
The rotation of the azimuth servomotor 19 depends on the rotation axis 1.
The vertical ring 3 and the gyro case 1 are transmitted to the follower ring 13 via 9A, the gear train, and the azimuth gear 21, and further to the vertical ring 3 via the horizontal ring 10, the horizontal shafts 9 and 9 ', etc.
The bearing deviation between and is always kept at zero. Thus, the azimuth servo system for controlling the azimuth servo motor 19 is constructed.

【0011】方位サーボ系の作用により、水平軸9、
9’とジャイロのスピン軸とは常に直交関係を保ち、且
つ縣吊線5の捩りトルクがジャイロケース1に加わるこ
とはない。即ち、サーボ系を持った垂直軸2、2’、水
平軸9、9’及びジンバル軸12、12’の3軸の働き
によって、ジャイロケース1は船体の揺動等の角運動か
ら完全に遮断されることとなり、ジャイロスコープを構
成することとなる。
By the action of the azimuth servo system, the horizontal axis 9,
9'and the spin axis of the gyro are always orthogonal to each other, and the torsion torque of the vertical suspension line 5 is not applied to the gyro case 1. That is, the gyro case 1 is completely shielded from angular movement such as rocking of the hull by the action of the three axes of the vertical shafts 2 and 2'having the servo system, the horizontal shafts 9 and 9'and the gimbal shafts 12 and 12 '. It will be done and will constitute a gyroscope.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ジャイロコンパスは上
述の如き方位サーボ系内に方位サーボモータ21を有し
方位角発信系に方位発信器22を有する。方位サーボモ
ータ21は、低速域から高速域までの広い応答性を有す
ること、製品寿命が長いこと及び小型であることが要求
され、一方、方位発信器22は、分解能が高く、高い精
度且つ高い信頼性を有することが要求される。
The gyro compass has the azimuth servomotor 21 in the azimuth servo system and the azimuth transmitter 22 in the azimuth angle transmission system as described above. The azimuth servo motor 21 is required to have wide responsiveness from a low speed range to a high speed range, a long product life, and a small size. On the other hand, the azimuth oscillator 22 has high resolution, high precision, and high accuracy. It is required to have reliability.

【0013】方位サーボモータ21及び方位発信器22
は斯かる性能が要求される特殊産業用製品であるため一
般に高価格である。更に、図9では図示されていないが
実際には、方位歯車21と方位サーボモータ21の回転
軸19A及び方位発信器22の回転軸22Aの間には歯
車列が設けられており、斯かる歯車列も高い精度且つ高
い信頼性が要求される。
Azimuth servo motor 21 and azimuth transmitter 22
Is generally a high price because it is a special industrial product that requires such performance. Further, although not shown in FIG. 9, a gear train is actually provided between the azimuth gear 21, the rotation shaft 19A of the azimuth servomotor 21, and the rotation shaft 22A of the azimuth transmitter 22. The rows are also required to have high accuracy and high reliability.

【0014】従って、ジャイロコンパスの価格において
方位サーボモータ21を含む方位サーボ系及び方位発信
器22を含む方位角発信系の部分の占める割合が大き
い。本発明は、斯かる点に鑑み、高い精度且つ高い信頼
性を有しより低い価格の方位サーボ系及び方位角発信系
を含むジャイロコンパスを提供することを目的とする。
Therefore, in the price of the gyro compass, the ratio of the azimuth servo system including the azimuth servo motor 21 and the azimuth angle transmission system including the azimuth oscillator 22 is large. In view of such a point, an object of the present invention is to provide a gyro compass including an azimuth servo system and an azimuth angle transmission system, which has high accuracy and high reliability and which is lower in price.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に依れば、スピン
軸を略々水平にしたジャイロを内蔵するジャイロケース
1と、ジャイロケース1を3軸の自由度にて支持する支
持装置3、10、13と、水平面に対するスピン軸の傾
斜に比例したトルクをジャイロケース1に対してスピン
軸に直交する垂直軸2、2’の周りに加える制振装置
と、ジャイロケース1と支持装置の間の鉛直軸線周りの
偏角を検出する方位偏差検出装置8と、支持装置を盤器
16に対して鉛直軸周りに回転させるステップモータ5
0と、方位偏差検出装置8からの信号に基づいてステッ
プモータ8を制御する方位制御装置100とを有するジ
ャイロコンパスにおいて、方位制御装置100は、方位
偏差検出装置8からの偏差信号8Aを入力する方位制御
器110と電圧周波数変換器120−7とパルス方向弁
別器120−8とステップモータドライバ器130とを
含み、方位制御器110と電圧周波数変換器120−7
との間にパルスレート抑圧手段120−1〜120−6
を設けるように構成されている。
According to the present invention, a gyro case 1 containing a gyro having a spin axis substantially horizontal, and a supporting device 3 for supporting the gyro case 1 in three axes of freedom, Between the gyro case 1 and the support device, a vibration damping device for applying a torque proportional to the inclination of the spin axis with respect to the horizontal plane to the gyro case 1 about the vertical axes 2 and 2 ′ orthogonal to the spin axis. Azimuth deviation detecting device 8 for detecting a declination angle around the vertical axis of, and a step motor 5 for rotating the supporting device with respect to the board 16 around the vertical axis.
In the gyro compass having 0 and the azimuth control device 100 that controls the step motor 8 based on the signal from the azimuth deviation detection device 8, the azimuth control device 100 inputs the deviation signal 8A from the azimuth deviation detection device 8. The azimuth controller 110, the voltage frequency converter 120-7, the pulse direction discriminator 120-8, and the step motor driver 130 are included, and the azimuth controller 110 and the voltage frequency converter 120-7 are included.
Between the pulse rate suppressing means 120-1 to 120-6
Is provided.

【0016】本発明に依れば、斯かるジャイロコンパス
において、パルスレート抑圧手段120−1〜120−
6は前回のパルスレートと今回のパルスレートを比較し
(120−2)、その差が所定パルスレート以内の場合
には今回のパルスレートをそのまま出力し(120−
4)、その差が所定パルスレートより大きい場合には前
回のパルスレートに所定パルスレートを加減算して出力
する(120−5)ように構成されている。
According to the present invention, in such a gyro compass, pulse rate suppressing means 120-1 to 120-
6 compares the previous pulse rate and the current pulse rate (120-2), and outputs the current pulse rate as it is (120-
4) If the difference is larger than the predetermined pulse rate, the predetermined pulse rate is added to or subtracted from the previous pulse rate and output (120-5).

【0017】本発明に依れば、斯かるジャイロコンパス
において、方位制御装置100はパルス方向弁別器12
0−8からの出力パルスを累積する累積演算手段140
と盤器16と支持装置との間に設けられた基準パルス発
生器60とを有し、基準パルス発生器60からの出力パ
ルスによって累積演算手段140からの出力信号をリセ
ットし累積演算手段140の出力を方位出力信号HEA
Dとして出力するように構成されている。
According to the present invention, in such a gyro compass, the azimuth control device 100 includes the pulse direction discriminator 12
Cumulative calculation means 140 for accumulating output pulses from 0-8
And a reference pulse generator 60 provided between the board 16 and the supporting device, and resets the output signal from the accumulator 140 by the output pulse from the reference pulse generator 60. Output the direction output signal HEA
It is configured to output as D.

【0018】[0018]

【作用】本発明に依れば、方位サーボモータ19及び方
位発信器22の代わりに広く一般に使用されているステ
ップモータ50が使用されており、斯かるステップモー
タ50は方位制御装置100によって制御される。方位
制御装置100はパルスレート抑圧手段120を含んで
おり、斯かるパルスレート抑圧手段120によってステ
ップモータ50の脱調が防止される。
According to the present invention, a widely used step motor 50 is used in place of the azimuth servo motor 19 and the azimuth oscillator 22, and the step motor 50 is controlled by the azimuth controller 100. It The azimuth control device 100 includes a pulse rate suppressing unit 120, and the step rate of the step motor 50 is prevented by the pulse rate suppressing unit 120.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図1〜図8を参照して本発明に実施例
について説明する。尚、図1〜図8において、図9の対
応する部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明
は省略する。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8, corresponding parts in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0020】図1は本例のジャイロコンパスを示してお
り、斯かる本例のジャイロコンパスが図9に示す従来例
のジャイロコンパスと異なる点は、方位サーボモータ1
9の代わりにステップモータ50を設け、方位発信器2
2とサーボ増幅器23とを除去しその代わりに方位制御
装置100を設置し、方位歯車21に対してゼロクロス
発信器60が付設されていることである。
FIG. 1 shows a gyro compass of the present example. The gyro compass of the present example is different from the gyro compass of the conventional example shown in FIG.
A step motor 50 is provided instead of 9, and the azimuth transmitter 2
2 and the servo amplifier 23 are removed, the azimuth control device 100 is installed instead, and the zero-cross oscillator 60 is attached to the azimuth gear 21.

【0021】追従ピックアップ8によってジャイロケー
ス1と垂直環3との間に方位差が生じたことが検出され
ると、斯かる方位差は電気信号8Aに変換されて方位制
御装置100に供給される。方位制御装置100からは
ステップモータ50に対して制御信号CSが出力され、
斯かる制御信号CSに基づいてステップモータ50が制
御される。ステップモータ50が回転すると方位歯車2
1が回転され水平環10及び垂直環3が回転される。斯
くしてジャイロケース1の方位に対して垂直環3の方位
が追従され両者間の方位差は常にゼロになるように構成
されている。
When the tracking pickup 8 detects that an azimuth difference has occurred between the gyro case 1 and the vertical ring 3, the azimuth difference is converted into an electric signal 8A and supplied to the azimuth control device 100. .. The direction control device 100 outputs a control signal CS to the step motor 50,
The step motor 50 is controlled based on the control signal CS. When the step motor 50 rotates, the azimuth gear 2
1 is rotated and the horizontal ring 10 and the vertical ring 3 are rotated. Thus, the azimuth of the vertical ring 3 follows the azimuth of the gyro case 1, and the azimuth difference between the two is always zero.

【0022】図2に示す如く方位制御装置100は、方
位制御部110とステップモータ制御部120とドライ
バ部130と方位角累積部140とを有する。追従ピッ
クアップ8より出力された電気信号8Aは入力端子10
0aを経由して方位制御部110に入力され斯かる方位
制御部110より電気信号VOUT がステップモータ制御
部120に出力される。
As shown in FIG. 2, the azimuth control device 100 has an azimuth control unit 110, a step motor control unit 120, a driver unit 130, and an azimuth angle accumulation unit 140. The electric signal 8A output from the follow-up pickup 8 is input terminal 10
The electric signal V OUT is input to the azimuth control unit 110 via 0a and is output to the step motor control unit 120 from the azimuth control unit 110.

【0023】ステップモータ制御部120からは、垂直
環3をジャイロコンパスを上方より見て時計方向に回転
させるためのパルス信号CW又は反時計方向に回転させ
るためのパルス信号CCWが出力される。ドライバ部1
30はステップモータ制御部120から出力されたパル
ス信号CW又はCCWに応答してステップモータ50を
制御する制御信号CSを出力端子100cを経由してス
テップモータ50に出力する。方位角累積部140は入
力したパルス信号CW又はCCWに応答して、出力端子
100dを経由してジャイロコンパスの方位角信号HE
ADを出力し、それによってジャイロコンパスの方位角
が図示しない表示器にて表示される。
The step motor controller 120 outputs a pulse signal CW for rotating the vertical ring 3 in the clockwise direction as viewed from above the gyro compass or a pulse signal CCW for rotating the vertical ring 3 in the counterclockwise direction. Driver section 1
Reference numeral 30 outputs a control signal CS for controlling the step motor 50 to the step motor 50 via the output terminal 100c in response to the pulse signal CW or CCW output from the step motor controller 120. The azimuth angle accumulating unit 140 responds to the input pulse signal CW or CCW, and outputs the azimuth angle signal HE of the gyro compass via the output terminal 100d.
AD is output, whereby the azimuth angle of the gyro compass is displayed on a display (not shown).

【0024】ゼロクロス発信器60から出力されたリセ
ット信号RSは入力端子100bを経由して方位角累積
部140に入力される。後に説明するように、斯かるリ
セット信号RSによって、盤器16に対する支持装置の
方位を示す方位角信号HEADの基準角が付与される。
方位制御部110はジャイロコンパスの方位サーボ系の
特性を確立する制御系であり、斯かる方位サーボ系のブ
ロック図を図3に示す。図3において、ブロック110
−1には追従ピックアップのゲインKPV、ブロック11
0−2には制御部GC (S)、ブロック110−3には
電圧パルス周波数ゲインKVF、ブロック110−4には
ステップモータ50の1パルス当たりの回転角度STE
P、ブロック110−5にはステップモータ50の1パ
ルス当たりの回転角度と垂直環3の回転角度との比Nの
逆数がそれぞれ表されている。Sはラプラス演算子を表
すが等価的にステップモータを表している。
The reset signal RS output from the zero-cross oscillator 60 is input to the azimuth angle accumulator 140 via the input terminal 100b. As will be described later, the reference signal of the azimuth signal HEAD indicating the azimuth of the support device with respect to the board 16 is given by the reset signal RS.
The azimuth control unit 110 is a control system that establishes the characteristics of the azimuth servo system of the gyro compass, and a block diagram of the azimuth servo system is shown in FIG. In FIG. 3, block 110
-1 is the follow-up pickup gain K PV , block 11
0-2 is the control unit G C (S), block 110-3 is the voltage pulse frequency gain K VF , and block 110-4 is the rotation angle STE per pulse of the step motor 50.
In P and block 110-5, the reciprocal of the ratio N between the rotation angle of the step motor 50 per pulse and the rotation angle of the vertical ring 3 is shown. S represents a Laplace operator, but equivalently represents a step motor.

【0025】図3のブロック図において制御部G
C (S)が方位制御部110に相当している。ジャイロ
コンパスの方位サーボ系の入力に対する追従誤差の伝達
関数を求めると、
In the block diagram of FIG. 3, the control unit G
C (S) corresponds to the azimuth control unit 110. When the transfer function of the tracking error with respect to the input of the gyro compass direction servo system is obtained,

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】ここに、Sはラプラス演算子、D1 (S)
は外乱項であり、α及びβはそれぞれ次の数2の式によ
って与えられる。
Where S is the Laplace operator and D 1 (S)
Is a disturbance term, and α and β are respectively given by the following equation (2).

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】ここで外乱項D1 (S)を省略すると、数
1の式は、
Here, if the disturbance term D 1 (S) is omitted, the equation of the equation 1 becomes

【0030】[0030]

【数3】 [Equation 3]

【0031】となる。制御部GC (S)がPI(比例+
積分)制御によって作動すると仮定すれば、
It becomes Control unit G C (S) is PI (proportional +
Assuming that it operates by (integral) control,

【0032】[0032]

【数4】 [Equation 4]

【0033】ここで、KP は比例ゲイン、TI は積分時
定数を表す。この数4の式を数3の式に代入して、
Here, K P is a proportional gain and T I is an integration time constant. Substituting this equation of equation 4 into the equation of equation 3,

【0034】[0034]

【数5】 [Equation 5]

【0035】この式の右辺の分子はS2 である。従っ
て、制御部GC (S)がPI制御によって作動される場
合には、入力信号θin(S)がステップ入力又はランプ
入力であっても定常誤差を無視するごとができること
は、例えば最終値の定理より明らかである。
The numerator on the right side of this equation is S 2 . Therefore, when the control unit G C (S) is operated by PI control, it is possible to ignore the steady-state error even if the input signal θ in (S) is a step input or a ramp input. It is clear from the theorem of.

【0036】次に、入力信号θin(S)=0として外乱
項D1 (S)のステップ入力に対する定常誤差の影響を
考える。数1の式より、
Next, let us consider the influence of a steady error on the step input of the disturbance term D 1 (S) with the input signal θ in (S) = 0. From the formula of Equation 1,

【0037】[0037]

【数6】 [Equation 6]

【0038】外乱項D1 (S)のステップ入力に対する
定常誤差は、
The steady-state error of the disturbance term D 1 (S) with respect to the step input is

【0039】[0039]

【数7】 [Equation 7]

【0040】となる。従って、外乱項D1 (S)即ち電
気回路等のオフセット電圧は無視することができる。
It becomes Therefore, the disturbance term D 1 (S), that is, the offset voltage of the electric circuit or the like can be ignored.

【0041】斯くして、制御部GC (S)即ち方位制御
部110を数4の式に示す如きPI制御に構成すること
によって、ジャイロコンパスの旋回等の角速度運動に対
しても追従誤差が生じないような方位サーボ系の特性を
得ることができる。ステップモータ制御部120は方位
制御部110によって出力された電気信号VOUT を入力
し、パルス信号CW又はCCWをドライバ部130に出
力する。ステップモータ50は斯かるパルス信号CW又
はCCWに応答してその回転軸が回転する。
Thus, by configuring the control unit G C (S), that is, the azimuth control unit 110 to PI control as shown in the equation (4), a tracking error can be obtained even for an angular velocity motion such as turning of the gyro compass. The characteristic of the azimuth servo system that does not occur can be obtained. The step motor control unit 120 inputs the electric signal V OUT output by the azimuth control unit 110 and outputs a pulse signal CW or CCW to the driver unit 130. The step motor 50 has its rotation shaft rotated in response to the pulse signal CW or CCW.

【0042】ステップモータ50はドライバ部130よ
り供給された制御信号CSのパルスに同期して回転し、
その回転速度はパルス速度(pps)即ちパルス周波数
によって定められ、その回転角はパルス数によって定め
られる。
The step motor 50 rotates in synchronization with the pulse of the control signal CS supplied from the driver section 130,
The rotation speed is determined by the pulse speed (pps), that is, the pulse frequency, and the rotation angle is determined by the pulse number.

【0043】しかしながら、ステップモータ50は入力
されるパルス周波数に対して固有の自起動領域を有して
おり、そのためステップモータ50は入力されるパルス
信号に対して応答不能(脱調)状態となることがある。
However, the step motor 50 has its own self-starting region with respect to the input pulse frequency, and therefore the step motor 50 becomes incapable of responding (step-out) to the input pulse signal. Sometimes.

【0044】ステップモータ50の動作特性を図4を参
照して説明する。図4は、通常のステップモータのパル
ス・トルク特性曲線を示しており、斯かる特性曲線は入
力パルスの周波数とステップモータによって発生するト
ルクとの間の関係を示す。ステップモータ50の特性は
図示の如く、2つの曲線によって分割された3つの領域
を有しており、自起動限界曲線Aの下側の自起動領域X
と自起動限界曲線Aとスルー限界曲線Tとの間に挟まれ
たスルー領域Yとスルー限界曲線Tの外側の領域Zとで
ある。
The operating characteristics of the step motor 50 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a pulse-torque characteristic curve of a conventional stepper motor, which characteristic curve shows the relationship between the frequency of the input pulse and the torque generated by the stepper motor. The characteristic of the step motor 50 has three regions divided by two curves as shown in the figure, and the self-starting region X below the self-starting limit curve A is shown.
And a through region Y sandwiched between the self-starting limit curve A and the through limit curve T and a region Z outside the through limit curve T.

【0045】自起動領域Xでは、ステップモータ50を
停止状態から始動することも又は運転状態から停止する
こともできる。スルー領域Yでは、ステップモータ50
は運転状態から他の運転状態に変化することはできるが
停止状態から始動したり又は運転状態から停止すること
はできない。スルー領域Yでステップモータ50を停止
状態から始動したり又は運転状態から停止したりしよう
とするとステップモータ50は脱調して回転不能とな
る。
In the self-starting region X, the step motor 50 can be started from a stopped state or stopped from an operating state. In the through area Y, the step motor 50
Can change from one operating state to another, but cannot start from a stopped state or stop from an operating state. When the step motor 50 is started from the stopped state or stopped from the running state in the through region Y, the step motor 50 loses step and becomes unrotatable.

【0046】例えば入力パルスの周波数がPF1のとき
は自起動領域Xにあるためステップモータ50を停止状
態から始動することも又は運転状態から停止することも
可能である。しかしながら、入力パルスの周波数がPF
2のときはスルー領域Yにあるためステップモータ50
を停止状態から始動することができず、脱調する。
For example, when the frequency of the input pulse is PF1, the step motor 50 can be started from the stopped state or stopped from the operating state because it is in the self-starting region X. However, if the frequency of the input pulse is PF
When it is 2, the stepping motor 50 is present because it is in the through area Y.
Can not be started from the stopped state, and loses control.

【0047】例えば、追従ピックアップ8によって大き
な値の方位差が検出され、方位制御信号装置100から
ステップモータ50に対してパルス周波数がPF2の制
御信号CSが出力された場合には、ステップモータ50
は脱調することとなる。
For example, when the tracking pickup 8 detects a large azimuth difference and the azimuth control signal device 100 outputs the control signal CS having the pulse frequency PF2 to the step motor 50, the step motor 50 is operated.
Will be out of sync.

【0048】スルー領域Yより外側の領域Zは非作動領
域である。尚、ステップモータ50によって発生するト
ルクは負荷トルクより充分大きいものとし、ステップモ
ータ50の加減速時に生じる負荷トルクの増加について
の考察は省略する。ステップモータ50は市販のものが
使用されてよく、その構造及び他の機能の詳細な説明は
省略する。
An area Z outside the through area Y is a non-operation area. It is assumed that the torque generated by the step motor 50 is sufficiently larger than the load torque, and the consideration of the increase of the load torque generated during the acceleration / deceleration of the step motor 50 will be omitted. The step motor 50 may be a commercially available one, and a detailed description of its structure and other functions will be omitted.

【0049】ステップモータ制御部120はパルスレー
ト抑圧手段を有しており、斯かるパルスレート抑圧手段
はステップモータ50が脱調状態となることを回避する
ように機能する。次に、ステップモータ制御部120の
機能を図5に示す流れ図を参照して説明する。ステップ
モータ制御部120の動作は、開始ステップ120−
0、絶対値計算ステップ120−1、偏差値計算ステッ
プ120−2、偏差値判定ステップ120−3、置き換
えステップ120−4、120−5及び120−6、パ
ルス周波数変換ステップ120−7、方向分別ステップ
120−8及び終了ステップ120−9を含む。開始ス
テップ120−0では方位制御部110から電気信号V
OUT が入力される。絶対値計算ステップ120−1で
は、方位制御部110から入力された電気信号VOUT
絶対値が計算され、斯かる絶対値を表す絶対値信号VX
が偏差値計算ステップ120−2に供給される。更に、
電気信号VOUT の正負の極性が判定され、斯かる極性を
表す極性信号PSが方向分別ステップ120−8に出力
される。
The step motor control section 120 has a pulse rate suppressing means, and the pulse rate suppressing means functions so as to prevent the step motor 50 from being out of step. Next, the function of the step motor control unit 120 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The operation of the step motor control unit 120 is the start step 120-
0, absolute value calculation step 120-1, deviation value calculation step 120-2, deviation value determination step 120-3, replacement steps 120-4, 120-5 and 120-6, pulse frequency conversion step 120-7, direction classification. It includes step 120-8 and ending step 120-9. At the start step 120-0, the electric signal V
OUT is input. In the absolute value calculation step 120-1, the absolute value of the electric signal V OUT input from the azimuth control unit 110 is calculated, and the absolute value signal V X representing the absolute value is calculated.
Are supplied to the deviation value calculation step 120-2. Furthermore,
The positive or negative polarity of the electric signal V OUT is determined, and the polarity signal PS indicating the polarity is output to the direction classification step 120-8.

【0050】偏差値計算ステップ120−2では今回の
絶対値信号VX が前回の絶対値信号VX0と比較されてそ
の偏差値ΔVが計算される。偏差値判定ステップ120
−3ではステップ120−2からの偏差値ΔVの絶対値
が設定値VS と比較される。偏差値ΔVの絶対値が設定
値VS より小さいか又はそれに等しいときは置き換えス
テップ120−4に進み、偏差値ΔVの絶対値が設定値
S より大きいときは置き換えステップ120−5に進
む。ステップ120−5において、記号Signは括弧
内の変数の正負の符号を取り出す操作を表す。ステップ
120−4では今回の絶対値信号VX に置き換えられた
出力VY がそのまま出力され、ステップ120−5では
前回の絶対値信号VX0に基づいて計算された値が出力値
Y として出力される。置き換えステップ120−4又
はステップ120−5からの出力値VY は置き換えステ
ップ120−6にて前回の絶対値信号VX0として置き換
えられる。
In the deviation value calculation step 120-2, the present absolute value signal V X is compared with the previous absolute value signal V X0 to calculate the deviation value ΔV. Deviation value determination step 120
At -3, the absolute value of the deviation value ΔV from step 120-2 is compared with the set value V S. When the absolute value of the deviation value ΔV is smaller than or equal to the set value V S , the process proceeds to the replacement step 120-4, and when the absolute value of the deviation value ΔV is larger than the set value V S , the process proceeds to the replacement step 120-5. In step 120-5, the symbol Sign represents an operation of extracting the positive / negative sign of the variable in parentheses. In step 120-4, the output V Y replaced with the current absolute value signal V X is output as it is, and in step 120-5, the value calculated based on the previous absolute value signal V X0 is output as the output value V Y. To be done. The output value V Y from the replacing step 120-4 or step 120-5 is replaced as the previous absolute value signal V X0 in the replacing step 120-6.

【0051】置き換えステップ120−4及びステップ
120−5からの出力値VY は更に、パルス周波数変換
ステップ120−7にてパルス周波数に変換されてパル
ス周波数信号PFが出力される。方向分別ステップ12
0−8ではパルス周波数変換ステップ120−7からの
パルス周波数信号PFと絶対値計算ステップ120−1
からの極性信号PSとに基づいてパルス信号CW又はC
CWが計算される。パルス信号CW及びCCWは、次式
の如き論理演算式によって求められる。
The output value V Y from the replacing step 120-4 and step 120-5 is further converted into a pulse frequency in the pulse frequency converting step 120-7 and the pulse frequency signal PF is output. Direction classification step 12
In 0-8, the pulse frequency signal PF from the pulse frequency conversion step 120-7 and the absolute value calculation step 120-1
Pulse signal CW or C based on the polarity signal PS from
CW is calculated. The pulse signals CW and CCW are obtained by the following logical operation formula.

【0052】[0052]

【数8】 [Equation 8]

【0053】ここに、記号∩は論理演算のANDを表
し、記号 ̄は論理演算の反転を表す。斯かるパルス信号
CW及びCCWは終了ステップ120−9にてステップ
モータ制御部120に供給される。
Here, the symbol ∩ represents the AND of the logical operations, and the symbol ∣ represents the inversion of the logical operations. The pulse signals CW and CCW are supplied to the step motor controller 120 in the ending step 120-9.

【0054】ステップモータ制御部120の内、ステッ
プ120−1〜120−6はパルスレート抑圧手段を構
成しており、それによって入力パルスの周波数が自起動
領域Xを越えてスルー領域Yにあるときでもステップモ
ータ50が脱調することなく始動されることができる。
以下にパルスレート抑圧手段を具体的に説明する。
In the step motor control unit 120, steps 120-1 to 120-6 constitute pulse rate suppressing means, and when the frequency of the input pulse exceeds the self-starting region X and is in the through region Y by this. However, the step motor 50 can be started without step-out.
The pulse rate suppressing means will be specifically described below.

【0055】最初に第1の場合として、方位制御部11
0からステップモータ制御部120に電気信号VOUT
入力され、斯かる電気信号VOUT (極性は正とする。)
がステップモータ制御部120にて周波数がPF1のパ
ルス信号に変換され、それよりパルス信号CW又はCC
Wが生成されてステップモータ50に供給される場合に
ついて考える。ステップ120−1にて電気信号VOUT1
の絶対値|VOUT1|が計算されるが、電気信号VOUT1
極性は正だから、VX =VOUT1である。ステップ120
−2では偏差値ΔVが計算されるが、前回の電気信号は
XO=0だから、偏差値ΔV=VX となる。偏差値判定
ステップ120−3において設定値VS を、
First, as the first case, the azimuth control unit 11
The electric signal V OUT is input to the step motor control unit 120 from 0, and the electric signal V OUT (the polarity is positive).
Is converted into a pulse signal having a frequency of PF1 by the step motor control unit 120, and the pulse signal CW or CC
Consider a case where W is generated and supplied to the step motor 50. In step 120-1, electric signal V OUT1
The absolute value | V OUT1 | of is calculated, but since the electric signal V OUT1 has a positive polarity, V X = V OUT1 . Step 120
At −2, the deviation value ΔV is calculated, but since the previous electric signal is V XO = 0, the deviation value ΔV = V X. In the deviation value determination step 120-3, the set value V S is

【0056】[0056]

【数9】 [Equation 9]

【0057】とすれば、ステップ120−3の判定結果
はイエスとなるから置き換えステップ120−4に進
む。尚、この設定値VS は自起動領域Xの周波数PF1
に対応している。ステップ120−4ではVY =VX
置き換えられるが、数9の式よりVY =VS となって出
力される。パルス周波数変換ステップ120−7では、
設定値VS に対応するパルス周波数PFに変換される。
斯かるパルス周波数は必ず自起動周波数PF1であり、
方向分別ステップ120−8より出力されるパルス信号
CW又はCCWも自起動領域X内にある。
If so, the determination result in step 120-3 is YES, and the process proceeds to replacement step 120-4. The set value V S is the frequency PF1 of the self-starting region X.
It corresponds to. In step 120-4, V Y = V X is replaced, but V Y = V S is output according to the equation (9). In the pulse frequency conversion step 120-7,
The pulse frequency PF corresponding to the set value V S is converted.
The pulse frequency is always the self-starting frequency PF1,
The pulse signal CW or CCW output from the direction classification step 120-8 is also within the self-starting area X.

【0058】従って、方位制御部110からの電気信号
OUT1が自起動領域X内のパルス信号CW又はCCWに
対応しているときは、その周波数PF1を有するパルス
信号がステップモータ50に供給される。しかしなが
ら、第2の場合として、方位制御部110からの電気信
号VOUT2がスルー領域Y内のパルス信号CW又はCCW
に対応しているときは、その周波数PF2を有するパル
ス信号ではなく次のようにして求められた周波数のパル
ス信号がステップモータ50に供給される。但し、この
場合、周波数PF2は周波数PF1のほぼ4倍程度の大
きさであると仮定している。
Therefore, when the electric signal V OUT1 from the azimuth control unit 110 corresponds to the pulse signal CW or CCW in the self-starting region X, the pulse signal having the frequency PF1 is supplied to the step motor 50. .. However, in the second case, the electric signal V OUT2 from the azimuth control unit 110 is the pulse signal CW or CCW in the through region Y.
, The pulse signal having the frequency obtained as described below is supplied to the step motor 50 instead of the pulse signal having the frequency PF2. However, in this case, it is assumed that the frequency PF2 is approximately four times as large as the frequency PF1.

【0059】方位制御部110から出力された電気信号
OUT2は、上述の如き、絶対値計算ステップ120−
1、偏差値計算ステップ120−2及び偏差値判定ステ
ップ120−3を進む。偏差値判定ステップ120−3
では、偏差値の絶対値は設定値より大きく、|ΔV1
>VS だから判定結果はノーとなり置き換えステップ1
20−5に進む。
The electric signal V OUT2 output from the azimuth control unit 110 has the absolute value calculation step 120-
1, the deviation value calculation step 120-2 and the deviation value determination step 120-3 are performed. Deviation value determination step 120-3
Then, the absolute value of the deviation value is larger than the set value, and | ΔV 1 |
> V S Therefore, the judgment result is No and the replacement step 1
Proceed to 20-5.

【0060】第1回のサイクルでは前回の絶対値信号は
X0=0だから、置き換えステップ120−5ではVY
=+VS なる置き換えがなされる。斯かる出力信号VY
は、上述の如き、置き換えステップ120−6、パルス
周波数変換ステップ120−7及び方向分別ステップ1
20−8に進み、自起動周波数PF1のパルス信号CW
又はCCWが生成される。こうして第1回のサイクルで
生成された制御信号CSによってステップモータ50は
脱調することなく始動される。第1回のサイクルにおい
て、置き換えステップ120−6では、
In the first cycle, since the previous absolute value signal is V X0 = 0, V Y is used in the replacement step 120-5.
= + V S is replaced. Such output signal V Y
Is the replacement step 120-6, the pulse frequency conversion step 120-7, and the direction classification step 1 as described above.
Proceeding to 20-8, pulse signal CW of self-starting frequency PF1
Or CCW is generated. In this way, the stepping motor 50 is started without step out by the control signal CS generated in the first cycle. In the first cycle, the replacement step 120-6 is

【0061】[0061]

【数10】 [Equation 10]

【0062】なる置き換えがなされている。第2回のサ
イクルでも、偏差値判定ステップ120−3では、|Δ
2 |>V S だから置き換えステップ120−5に進
む。しかしながら、置き換えステップ120−5では、
数10の式よりVX0=VS だから、
Has been replaced. 2nd service
Even in an icicle, in the deviation value determination step 120-3, | Δ
V2|> V STherefore, proceed to replacement step 120-5.
Mu. However, in the replacement step 120-5,
V from the formula of equation 10X0= VSSo

【0063】[0063]

【数11】 [Equation 11]

【0064】となる。斯かる出力信号VY はパルス周波
数変換ステップ120−7にて周波数変換される。こう
して第2回のサイクルにおいてステップ120−7から
は、方位制御部110からの電気信号VOUT2に対応した
周波数PF2のパルス信号ではなく数11の式の出力信
号に対応して周波数2×PF1のパルス信号が出力され
る。
It becomes The output signal V Y is frequency-converted in the pulse frequency conversion step 120-7. In this way, from the step 120-7 in the second cycle, from the step 120-7, the pulse signal of the frequency 2 × PF1 corresponding to the output signal of the formula 11 is obtained instead of the pulse signal of the frequency PF2 corresponding to the electric signal V OUT2 . A pulse signal is output.

【0065】斯かるステップモータ50に供給される周
波数2×PF1のパルスは自起動領域Xを越えたスルー
領域Y内にある。しかしながら、ステップモータ50は
第1回のサイクルにて供給された周波数PF1のパルス
によって既に始動されているから、第2回のサイクルに
て周波数2×PF1のパルスが出力されても、各サイク
ル毎の周波数偏差値ΔPF(=PF1)が自起動領域X
内にある限り、ステップモータ50は脱調しない。斯く
してステップモータ50は周波数PF1の2倍の周波数
2×PF1パルスによって2倍の回転速度で回転され
る。第3回以降のサイクルによって、同様に、順次、ス
テップモータ制御部120から出力信号のパルス周波数
が増加し、それによってステップモータ50の回転速度
が増加する。ここに説明したパルスレート抑圧動作は図
6の各グラフを参照することによってより容易に理解さ
れよう。
The pulse of frequency 2 × PF1 supplied to the step motor 50 is in the through area Y which exceeds the self-starting area X. However, since the step motor 50 has already been started by the pulse of the frequency PF1 supplied in the first cycle, even if the pulse of the frequency 2 × PF1 is output in the second cycle, Frequency deviation value ΔPF (= PF1) of the self-starting region X
As long as it is inside, the step motor 50 does not step out. Thus, the step motor 50 is rotated at twice the rotational speed by the frequency 2 × PF1 pulse twice the frequency PF1. By the third and subsequent cycles, similarly, the pulse frequency of the output signal from the step motor control unit 120 sequentially increases, thereby increasing the rotation speed of the step motor 50. The pulse rate suppression operation described herein will be more easily understood with reference to the graphs of FIG.

【0066】図6のグラフは、ステップモータ制御部1
20に入力される電気信号VOUT とステップモータ制御
部120より出力されるパルス信号CW又はCCWの周
波数PFの関係を表す。図6Aと図6Bは、自起動領域
X内の周波数PF1に対応する電気信号VOUT1が時刻t
1 〜t2 にステップモータ制御部120に入力された場
合に、モータ制御部120からステップモータ50に対
して時刻t1 〜t2 に周波数PF1のパルスがそのまま
出力されることを示している。これは、上述の第1の場
合である。但し、電気信号VOUT と周波数PF1とは電
圧パルス周波数ゲインKVFで関係していることに留意さ
れたい。図6Cと図6Dは、スルー領域Y内の周波数P
F2に対応する電気信号VOUT2が時刻t1 〜t2 にステ
ップモータ制御部120に入力された場合に、モータ制
御部120からステップモータ50に対して周波数PF
2のパルスがそのまま出力されず、周波数PF2より小
さい周波数のパルスが順次出力されることを示してい
る。これは、第2の場合である。
The graph of FIG. 6 shows the step motor controller 1
20 shows the relationship between the electric signal V OUT input to the signal 20 and the frequency PF of the pulse signal CW or CCW output from the step motor control unit 120. In FIGS. 6A and 6B, the electric signal V OUT1 corresponding to the frequency PF1 in the self-starting region X is time t.
If the input to the stepper motor controller 120 to 1 ~t 2, shows that the pulse frequency PF1 is directly output from the motor control unit 120 at time t 1 ~t 2 against the step motor 50. This is the first case described above. However, it should be noted that the electrical signal V OUT and the frequency PF1 are related by the voltage pulse frequency gain K VF . 6C and 6D show the frequency P in the through region Y.
When the electric signal V OUT2 corresponding to F2 is input to the step motor control unit 120 from time t 1 to t 2 , the frequency PF is transmitted from the motor control unit 120 to the step motor 50.
It is shown that the pulse of 2 is not output as it is, but the pulses of the frequency smaller than the frequency PF2 are sequentially output. This is the second case.

【0067】図6Dを参照して斯かる第2の場合につい
て、パルスレート抑圧動作サイクルの各サイクル毎に出
力されるパルス周波数PFについて説明する。パルスの
周波数PFは、第1サイクル〜第4サイクルに相当する
時刻t1 〜t1 ’で順次増加し、第5サイクル以降に相
当する時刻t1 ’〜t2 で一定周波数PF2となり、第
1’サイクル〜第4’サイクルに相当する時刻t2 〜t
2 ’で順次減少している。パルスの周波数PFが階段状
に変化したときが、各サイクルで周波数PFが更新され
たことに対応している。
With reference to FIG. 6D, the pulse frequency PF output in each cycle of the pulse rate suppressing operation cycle in the second case will be described. Frequency PF of the pulse, the time t 1 ~t 1 corresponding to the first cycle to the fourth cycle constant frequency PF2 next in ~t 2 'successively increases at the time t 1 corresponding to the fifth and subsequent cycles', first Times t 2 to t corresponding to the'cycle to the 4th 'cycle
It is decreasing gradually at 2 '. When the pulse frequency PF changes stepwise, it corresponds to the update of the frequency PF in each cycle.

【0068】時刻t1 で周波数PF2に対応した電気信
号VOUT2が入力され、第1サイクルでは偏差値判定ステ
ップ120−3の結果はノーとなりステップ120−5
を経由して周波数PF1のパルスが出力される。次の第
2サイクルでも偏差値判定ステップ120−3の結果は
ノーとなりステップ120−5にて前回の周波数PF1
に周波数増分ΔPF(=PF1)が加算されるから周波
数が2×PF1のパルスが出力される。同様に、第3サ
イクルでは周波数3×PF1のパルスが出力され、第4
サイクルでは周波数4×PF1のパルスが出力される。
At time t 1 , the electric signal V OUT2 corresponding to the frequency PF2 is input, and in the first cycle, the result of the deviation value determination step 120-3 becomes NO and step 120-5.
A pulse of frequency PF1 is output via the. Even in the next second cycle, the result of the deviation value determination step 120-3 is NO, and the previous frequency PF1 is determined in step 120-5.
Since the frequency increment ΔPF (= PF1) is added to, a pulse having a frequency of 2 × PF1 is output. Similarly, in the third cycle, a pulse of frequency 3 × PF1 is output,
In the cycle, a pulse of frequency 4 × PF1 is output.

【0069】しかしながら、上述したように周波数PF
2は周波数PF1のほぼ4倍と仮定しているため、第5
サイクルでは、偏差値判定ステップ120−3の結果は
イエスとなる。偏差値計算ステップ120−2におい
て、今回の入力絶対値信号VX(=|VOUT2|)が前回
の絶対値信号VX0と比較されてその偏差値ΔV5 (添字
はサイクル回数を表す。)が計算されるが、今回の入力
絶対値信号VX は周波数PF2のパルスに対応した値で
あり前回の絶対値信号VX0は周波数4×PF1に対応し
た値だから、その偏差値はΔV5 =0となる。こうし
て、ステップ120−3にて判定結果がイエスとなり、
置き換えステップ120−4に進む。斯くして第5サイ
クルでは、入力電気信号VOUT2に対応した周波数PF2
のパルス信号が出力される。これは、第4サイクルで出
力されたパルスの周波数4×PF1と同じである。第5
回以降のサイクルでも、周波数4×PF1に等しい周波
数PF2のパルス信号が出力される。
However, as described above, the frequency PF
Since it is assumed that 2 is almost four times the frequency PF1,
In the cycle, the result of the deviation value determination step 120-3 is YES. In the deviation value calculation step 120-2, the current input absolute value signal V X (= | V OUT2 |) is compared with the previous absolute value signal V X0, and the deviation value ΔV 5 (the subscript indicates the number of cycles). However, since the input absolute value signal V X this time is a value corresponding to the pulse of the frequency PF2 and the previous absolute value signal V X0 is a value corresponding to the frequency 4 × PF1, the deviation value is ΔV 5 = It becomes 0. Thus, in step 120-3, the determination result is YES,
Proceed to replacement step 120-4. Thus, in the fifth cycle, the frequency PF2 corresponding to the input electric signal V OUT2
The pulse signal of is output. This is the same as the frequency 4 × PF1 of the pulse output in the fourth cycle. Fifth
The pulse signal of the frequency PF2, which is equal to the frequency 4 × PF1, is output in the subsequent cycles.

【0070】時刻t2 にて、入力電気信号はVOUT =0
となるが、出力されるパルス信号の周波数PFは、同様
に、第1’サイクル〜第4’サイクルまでサイクル毎に
周波数変分ΔPF(=PF1)ずつ減少し、第4’サイ
クルになって始めて0となる。第5’回以降のサイクル
でも出力パルス信号の周波数PFは0である。
At time t 2 , the input electric signal is V OUT = 0.
However, similarly, the frequency PF of the output pulse signal is decreased by the frequency variation ΔPF (= PF1) in each cycle from the 1'cycle to the 4'cycle, and then becomes the 4'cycle. It becomes 0. The frequency PF of the output pulse signal is 0 even in the 5'th and subsequent cycles.

【0071】図6A及び図6Bと図6C及び図6Dとを
比較して明らかなように、図6C及び図6Dではパルス
レート抑圧手段が機能し、入力された電気信号VOUT
OU T2 又はVOUT =0に対応した周波数PF2又は0
のパルス信号CW又はCCWではなく修正されたパルス
信号が生成されている。
As is apparent by comparing FIGS. 6A and 6B with FIGS. 6C and 6D, the pulse rate suppressing means functions in FIGS. 6C and 6D, and the input electric signal V OUT =
V OU T2 or V OUT = frequency PF2 or 0 corresponding to 0
The modified pulse signal is generated instead of the pulse signal CW or CCW.

【0072】次にドライバ部130の構成と機能を図7
を参照して説明する。ドライバ部130はステップモー
タ制御部120より供給されたパルス信号CW又はCC
Wのパルス列を所定の順序にてステップモータ50の巻
線に供給するための回路として構成されており、励磁信
号発生部130−1と増幅部130−2とを有する。入
力端子130a、130bを経由してステップモータ制
御部120より供給されたパルス信号CW又はCCWは
励磁信号発生部130−1にて整形及び分配される。励
磁信号発生部130−1より出力された信号ESは、増
幅部130−2にて増幅される。増幅部130−2から
出力された制御信号CSは出力端子130cを経由して
ステップモータ50に供給される。
Next, the configuration and function of the driver unit 130 are shown in FIG.
Will be described. The driver unit 130 uses the pulse signal CW or CC supplied from the step motor control unit 120.
The circuit is configured as a circuit for supplying a pulse train of W to the winding of the step motor 50 in a predetermined order, and includes an excitation signal generation unit 130-1 and an amplification unit 130-2. The pulse signal CW or CCW supplied from the step motor controller 120 via the input terminals 130a and 130b is shaped and distributed by the excitation signal generator 130-1. The signal ES output from the excitation signal generator 130-1 is amplified by the amplifier 130-2. The control signal CS output from the amplification unit 130-2 is supplied to the step motor 50 via the output terminal 130c.

【0073】尚、図7には図示されていないが、ドライ
バ部130にはステップモータ50の巻線に電圧を印加
するための電源が接続され、斯かる電源は好ましくは直
流安定化電源が使用される。
Although not shown in FIG. 7, a power source for applying a voltage to the winding of the step motor 50 is connected to the driver section 130, and such a power source is preferably a DC stabilized power source. To be done.

【0074】方位角累積部140は、図8に示す如き、
差分部140−1と累積部140−2とを含む。差分部
140−1には入力端子140a、140bを経由して
ステップモータ制御部120より供給されるパルス信号
CW及びCCWが入力される。そこで、次の数12の式
によりパルス信号CW及びCCWの周波数の差分ΔCが
計算され出力される。
The azimuth angle accumulating section 140, as shown in FIG.
A difference unit 140-1 and an accumulation unit 140-2 are included. The pulse signals CW and CCW supplied from the step motor control unit 120 are input to the difference unit 140-1 via the input terminals 140a and 140b. Therefore, the difference ΔC between the frequencies of the pulse signals CW and CCW is calculated and output by the following equation (12).

【0075】[0075]

【数12】 [Equation 12]

【0076】累積部140−2では斯かる差分ΔCが累
積演算されてその累積値が方位角信号HEADとして出
力される。即ち、
In the accumulator 140-2, the difference ΔC is cumulatively calculated and the cumulative value is output as the azimuth angle signal HEAD. That is,

【0077】[0077]

【数13】 [Equation 13]

【0078】図1に示す如く方位歯車のゼロ点を調節す
るためのゼロクロス発生器60が設けられている。斯か
るゼロクロス発生器60からのリセット信号RSが累積
部140−2に供給されると、累積部140−2にて累
積演算されたその累積値は基準方位角信号HEAD0に
置き換えられる。
As shown in FIG. 1, a zero-cross generator 60 for adjusting the zero point of the compass gear is provided. When the reset signal RS from the zero cross generator 60 is supplied to the accumulator 140-2, the accumulated value calculated by the accumulator 140-2 is replaced with the reference azimuth signal HEAD0.

【0079】[0079]

【数14】 [Equation 14]

【0080】ここに、基準方位角信号HEAD0は、盤
器16に対する支持装置の方位角の基準値を表す。斯か
るリセット信号RSによって数14の式の操作がなさ
れ、方位角累積部140での差分及び累積計算で生じた
誤差が排除されることができる。
Here, the reference azimuth signal HEAD0 represents the reference value of the azimuth of the support device with respect to the board 16. By the reset signal RS, the operation of the equation (14) is performed, and the difference in the azimuth accumulating unit 140 and the error generated in the cumulative calculation can be eliminated.

【0081】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. Easy to understand.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によると、価格の高いサーボモー
タの代わりに比較的価格の低いステップモータが使用さ
れているため、従来のジャイロコンパスに比べてより安
価なジャイロコンパスを製造することができる利点があ
る。
According to the present invention, since a relatively low-priced step motor is used instead of a high-priced servo motor, it is possible to manufacture a gyro compass that is cheaper than a conventional gyro compass. There are advantages.

【0083】本発明によると、大きなトルクを発生する
ことができるステップモータ50が使用されているの
で、従来のジャイロコンパスの如く減速比の大きな多段
歯車列を使用する必要がなく、従って、機構がより簡単
なジャイロコンパスを提供することができる利点があ
る。
According to the present invention, since the step motor 50 capable of generating a large torque is used, it is not necessary to use a multistage gear train having a large reduction ratio like the conventional gyro compass, and therefore the mechanism is There is an advantage that a simpler gyro compass can be provided.

【0084】本発明によると、従来のジャイロコンパス
で使用されていた方位発信器が不要となるので、ジャイ
ロコンパスの価格をより低価格に設定することができる
利点がある。
According to the present invention, the azimuth transmitter used in the conventional gyro compass is unnecessary, so that there is an advantage that the price of the gyro compass can be set at a lower price.

【0085】本発明によると、ステップモータ50を有
するジャイロコンパスにおいて、方位制御装置100に
パルスレート抑圧手段が設けられているため、ステップ
モータ50を脱調させることなく制御することができる
利点がある。
According to the present invention, in the gyro compass having the step motor 50, since the azimuth control device 100 is provided with the pulse rate suppressing means, there is an advantage that the step motor 50 can be controlled without step-out. ..

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

【図1】本発明のジャイロコンパスの例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a gyro compass of the present invention.

【図2】方位制御装置の例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of an azimuth control device.

【図3】方位サーボ系の動作を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation of an azimuth servo system.

【図4】ステップモータの特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a step motor.

【図5】ステップモータ制御部の動作を示す流れ図であ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a step motor control section.

【図6】ステップモータ制御部のパルスレート抑圧動作
を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a pulse rate suppressing operation of a step motor controller.

【図7】ドライブ部の例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an example of a drive unit.

【図8】方位累積部の例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an example of an azimuth accumulating unit.

【図9】従来のジャイロコンパスの例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional gyro compass.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ジャイロケース 2、2’ 垂直軸 3 垂直環 4、4’ボールベアリング 5 縣吊線 5’縣吊線取り付け台 6、6’ 液体安定器 7 ダンピングウェイト 8 追従ピックアップ 9、9’ 水平軸 10 水平環 11、11’ ボールベアリング 12、12’ ジンバル軸 13 追従環 14、14’ ボールベアリング 15、15’ 追従軸 16 盤器 17、17’ ボールベアリング 18 コンパスカード 18B 基線 19 方位サーボモータ 19A 回転軸 20 方位ピニオン 21 方位歯車 22 方位発信器 23 サーボ増幅器 50 ステップモータ 60 ゼロクロス発信器 100 方位制御装置 110 方位制御部 120 ステップモータ制御部 130 ドライバ部 140 方位角累積部 1 Gyro Case 2, 2'Vertical Axis 3 Vertical Ring 4, 4'Ball Bearing 5 Vertical Suspension Line 5'Straight Suspension Line Attachment 6,6 'Liquid Stabilizer 7 Damping Weight 8 Follow-up Pickup 9, 9'Horizontal Axis 10 Horizontal Ring 11 , 11 'Ball bearing 12, 12' Gimbal shaft 13 Follower ring 14, 14 'Ball bearing 15, 15' Follower shaft 16 Board device 17, 17 'Ball bearing 18 Compass card 18B Baseline 19 Direction servo motor 19A Rotation axis 20 Direction pinion 21 azimuth gear 22 azimuth oscillator 23 servo amplifier 50 step motor 60 zero-cross oscillator 100 azimuth control device 110 azimuth control unit 120 step motor control unit 130 driver unit 140 azimuth angle accumulating unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スピン軸を略々水平にしたジャイロを内
蔵するジャイロケースと、該ジャイロケースを3軸の自
由度にて支持する支持装置と、水平面に対する上記スピ
ン軸の傾斜に比例したトルクを上記ジャイロケースに対
して上記スピン軸に直交する垂直軸の周りに加える制振
装置と、上記ジャイロケースと上記支持装置の間の鉛直
軸線周りの偏角を検出する方位偏差検出装置と、上記支
持装置を盤器に対して鉛直軸周りに回転させるステップ
モータと、上記方位偏差検出装置からの信号に基づいて
上記ステップモータを制御する方位制御装置とを有する
ジャイロコンパスにおいて、 上記方位制御装置は、上記方位偏差検出装置からの偏差
信号を入力する方位制御器と電圧周波数変換器とパルス
方向弁別器とステップモータドライバ器とを含み、上記
方位制御器と上記電圧周波数変換器との間にパルスレー
ト抑圧手段を設けたことを特徴とするジャイロコンパ
ス。
1. A gyro case having a gyro with a spin axis substantially horizontal, a support device for supporting the gyro case with three degrees of freedom, and a torque proportional to the inclination of the spin axis with respect to a horizontal plane. A vibration damping device applied to the gyro case around a vertical axis orthogonal to the spin axis, an azimuth deviation detection device for detecting a deviation angle around a vertical axis between the gyro case and the support device, and the support In a gyro compass having a step motor that rotates the device around a vertical axis with respect to a board, and an azimuth control device that controls the step motor based on a signal from the azimuth deviation detection device, the azimuth control device, An azimuth controller for inputting a deviation signal from the azimuth deviation detecting device, a voltage frequency converter, a pulse direction discriminator, and a step motor driver are provided. See, gyrocompass, characterized in that a pulse rate suppression means between said orientation controller and the voltage frequency converter.
【請求項2】 請求項1のジャイロコンパスにおいて、
上記パルスレート抑圧手段は前回のパルスレートと今回
のパルスレートを比較し、その差が所定パルスレート以
内の場合には今回のパルスレートをそのまま出力し、そ
の差が上記所定パルスレートより大きい場合には前回の
パルスレートに上記所定パルスレートを加減算して出力
するように構成されていることを特徴とするジャイロコ
ンパス。
2. The gyrocompass according to claim 1,
The pulse rate suppressing means compares the previous pulse rate with the current pulse rate, and outputs the current pulse rate as it is when the difference is within a predetermined pulse rate, and when the difference is larger than the predetermined pulse rate. Is a gyro compass characterized in that it is configured to output by adding and subtracting the predetermined pulse rate to the previous pulse rate.
【請求項3】 請求項1又は2のジャイロコンパスにお
いて、上記方位制御装置は上記パルス方向弁別器からの
出力パルスを累積する累積演算手段と上記盤器と上記支
持装置との間に設けられた基準パルス発生器とを有し、
該基準パルス発生器からの出力パルス信号によって上記
累積演算手段からの出力信号をリセットし上記累積演算
手段の出力を方位出力信号として出力することを特徴と
するジャイロコンパス。
3. The gyro compass according to claim 1 or 2, wherein the azimuth control device is provided between the accumulator for accumulating output pulses from the pulse direction discriminator, the panel device, and the support device. With a reference pulse generator,
A gyro compass characterized in that the output signal from the accumulator is reset by the output pulse signal from the reference pulse generator and the output of the accumulator is output as an azimuth output signal.
JP2013492A 1992-02-05 1992-02-05 Gyro compass Pending JPH05215554A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814481B1 (en) * 2006-06-16 2008-03-17 임정빈 Ship's Digital Compass
JP2011117836A (en) * 2009-12-03 2011-06-16 Yokogawa Denshikiki Co Ltd Control device and gyrocompass

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KR100814481B1 (en) * 2006-06-16 2008-03-17 임정빈 Ship's Digital Compass
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