JPH06129484A - Damping device of rotational vibration - Google Patents

Damping device of rotational vibration

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JPH06129484A
JPH06129484A JP27622592A JP27622592A JPH06129484A JP H06129484 A JPH06129484 A JP H06129484A JP 27622592 A JP27622592 A JP 27622592A JP 27622592 A JP27622592 A JP 27622592A JP H06129484 A JPH06129484 A JP H06129484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gimbal
shaft
control
moment gyro
flywheel
Prior art date
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Pending
Application number
JP27622592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiyunichi Gouki
純一 合木
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP27622592A priority Critical patent/JPH06129484A/en
Publication of JPH06129484A publication Critical patent/JPH06129484A/en
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent any danger such as a runaway or the like due to something wrong with a canponent from occurring as well as to make improvements in reliability and maintainability, etc., by symplifying a device in structure. CONSTITUTION:A proper load resistor 8 is connected to a terminal of a gimbal controlling motor 4 attached to a shaft of a gimbal 2 of a control moment gyro with a flywheel rotating at high speed. An output torque of the control manent gyro is produced in an output axial direction orthogonal with both directions of the shaft of the gimbal 2 and a tuning shaft of the flywheel 1. With this constitution, a damping torque is imparted to the output axial rotation of a mother machine 10 where the control moment gyro is set up, whereby rotational vibration damping is carried out.

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、プレジャーボートや
遊漁船等の船艇、飛行船や気球等の軽量飛行機、あるい
はタワーやビル等の高層建造物、更に潜水艇、水中航走
体、クレーン等に適用される回転揺れ制動装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to boats such as pleasure boats and recreational fishing boats, lightweight airplanes such as airships and balloons, high-rise buildings such as towers and buildings, and submersible boats, underwater vehicles and cranes. The present invention relates to a rotation shake braking device applied to.

【0002】[0002]

【従来の技術】コントロールモーメントジャイロを用い
てその出力軸方向に制動トルクを与える方法を適用した
従来の回転揺れ制動装置を図2に示す。母機10には高
速回転するフライホイール1と、これを上下方向から挟
むようにジンバル2が設けられている。スピンモータ3
は、ジンバル2の上部に設けられており、フライホイー
ル1を常時高速回転させる。更に、ジンバル2の軸端に
はジンバル制御用モータ4が設けられ、このジンバル制
御用モータ4が動作することによりジンバル2の軸の角
速度が制御される。又、ジンバル2の軸には、ジンバル
支持フレーム5a,5bがジンバル2の回転を妨げない
ように設けられている。ジンバル支持フレーム5a,5
bは、ジンバル2の回転運動により発生する才差トルク
を母機10に伝える。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional rotary swing braking device to which a method of applying a braking torque in the direction of its output shaft using a control moment gyro is applied. The mother machine 10 is provided with a flywheel 1 that rotates at a high speed, and a gimbal 2 that sandwiches the flywheel 1 from above and below. Spin motor 3
Is provided on the upper part of the gimbal 2 and always rotates the flywheel 1 at high speed. Furthermore, a gimbal control motor 4 is provided at the shaft end of the gimbal 2, and the angular velocity of the shaft of the gimbal 2 is controlled by operating the gimbal control motor 4. Further, gimbal support frames 5a and 5b are provided on the shaft of the gimbal 2 so as not to hinder the rotation of the gimbal 2. Gimbal support frames 5a, 5
b transmits the precession torque generated by the rotational movement of the gimbal 2 to the mother machine 10.

【0003】揺れ角センサ(例えば角速度センサ等)及
びシグナルコンディショナ6は、母機10の揺れ角を検
出し、この揺れ角に応じた信号をジンバル制御用コント
ローラ及びモータ駆動回路7に出力する。ジンバル制御
用コントローラ及びモータ駆動回路7は、入力した信号
に応じて上記ジンバル制御用モータ4を駆動し、これに
より例えば、ジンバル2のジンバル軸角速度を母機出力
軸の角速度に比例した角速度に制御する。
The swing angle sensor (eg, angular velocity sensor) and the signal conditioner 6 detect the swing angle of the mother machine 10 and output a signal corresponding to the swing angle to the gimbal control controller and the motor drive circuit 7. The gimbal control controller and motor drive circuit 7 drives the gimbal control motor 4 according to the input signal, and thereby controls the gimbal axis angular velocity of the gimbal 2 to an angular velocity proportional to the angular velocity of the mother machine output shaft, for example. .

【0004】コントロールモーメントジャイロが取り付
けられている母機10の揺動方向の回転運動、ジンバル
軸の回転運動、更にジンバル制御用モータ4の制動則、
制御則並びに等価電気回路を表現する各基礎式を以下に
示す。
Control moment A rotary motion of the mother machine 10 to which the gyro is mounted, a rotary motion of the gimbal shaft, and a braking law of the gimbal control motor 4,
The basic equations expressing the control law and the equivalent electric circuit are shown below.

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】[0006]

【数2】 尚、各変数の上の付されたドット(・)は、時間微分を
表す。通常そうであるように、KA が十分大きく設定さ
れたものと仮定すると、ジンバル制御系は上記(2)〜
(5)式より、
[Equation 2] The dots (•) attached above each variable represent time differentiation. As is usually the case, assuming that K A is set to be sufficiently large, the gimbal control system has the above (2)-
From equation (5),

【0007】[0007]

【数3】 以上によって、αIP Ωに比例する減衰が母機の回転揺
れ運動に対して付加されることがわかる。
[Equation 3] From the above, it can be seen that damping proportional to αI P Ω is added to the rotational wobbling motion of the mother machine.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、母機10を制動する方向の揺れ角センサ及びシ
グナルコンディショナ6や、ジンバル制御用コントロー
ラ及びモータ駆動回路7等が必要になる。このため、高
価で複雑なシステムとなり、寸法(大きさ)、重量、パ
ワー、及び信頼性に問題を有する。更に、上記構成要素
に異常が発生した場合、制動機能が損なわれるのみなら
ず異常な揺れを誘起し、暴走する危険が生じる。
However, the above conventional method requires the swing angle sensor and the signal conditioner 6 for braking the mother machine 10, the gimbal control controller, the motor drive circuit 7, and the like. This results in an expensive and complex system, which has problems with size (size), weight, power and reliability. Further, when an abnormality occurs in the above-mentioned constituent elements, not only the braking function is impaired but also an abnormal swing is induced, which may cause a runaway.

【0009】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、揺れ角センサ、センサ用シグナルコンディショナ、
ジンバル制御用モータ駆動回路及びジンバル制御用コン
トローラ等を必要とせず、構成を簡素化してコストの低
下、価格の低価格化、寸法の縮小化、重量の軽量化が図
り得ると共に、信頼性及び保守性を向上し、上述した要
素の異常による暴走等の安全上の問題を生ずることなく
制動力を与えることのできる回転揺れ制動装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a swing angle sensor, a signal conditioner for a sensor,
It does not require a gimbal control motor drive circuit and gimbal control controller, etc., and simplifies the configuration to lower costs, lower prices, reduce dimensions, and reduce weight, as well as reliability and maintenance. It is an object of the present invention to provide a rotation sway braking device capable of improving braking performance and applying a braking force without causing a safety problem such as a runaway due to an abnormality of the above-mentioned elements.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転揺れ
制動装置は、高速回転するフライホイールを有するコン
トロールモーメントジャイロと、上記コントロールモー
メントジャイロのジンバル軸に取り付けられた制御用モ
ータと、上記制御用モータの端子間に負荷抵抗を接続
し、上記ジンバル軸とフライホイール回転軸との両方向
に直交する出力軸方向にコントロールモーメントジャイ
ロの出力トルクを発生し、上記コントロールモーメント
ジャイロが設置された母機の上記出力軸方向の回転運動
に対する減衰トルクを与える手段とを具備することを特
徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A rotary swing braking device according to the present invention includes a control moment gyro having a flywheel that rotates at high speed, a control motor attached to a gimbal shaft of the control moment gyro, and the control motor. By connecting a load resistor between the terminals of the motor, the output torque of the control moment gyro is generated in the output shaft direction orthogonal to both the gimbal shaft and the flywheel rotation shaft, and the control moment gyro is installed on the mother machine. Means for applying a damping torque to the rotational movement in the output shaft direction.

【0011】[0011]

【作用】高速回転するフライホイールを有するコントロ
ールモーメントジャイロのジンバル軸に取り付けられた
制御用モータの端子に適切な負荷抵抗を接続する。そし
てジンバル軸とフライホイール回転軸との両方向に直交
する出力軸方向にコントロールモーメントジャイロの出
力トルクを発生する。これにより、コントロールモーメ
ントジャイロが設置された母機の上記出力軸方向の回転
運動に対して減衰トルクを与え、回転揺れ制動を行な
う。
A suitable load resistance is connected to a terminal of a control motor attached to the gimbal shaft of a control moment gyro having a flywheel that rotates at high speed. Then, the output torque of the control moment gyro is generated in the output shaft direction orthogonal to both directions of the gimbal shaft and the flywheel rotation shaft. As a result, damping torque is applied to the rotational movement of the mother machine in which the control moment gyro is installed in the output shaft direction, and rotational swing braking is performed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】この発明に係る回転揺れ制動装置の構成を
図1に示す。母機10には高速回転するフライホイール
1と、これを上下方向から挟むようにジンバル2が設け
られている。スピンモータ3は、ジンバル2の上部に設
けられており、フライホイール1を常時高速回転させ
る。
FIG. 1 shows the configuration of the rotation shake braking device according to the present invention. The mother machine 10 is provided with a flywheel 1 that rotates at a high speed, and a gimbal 2 that sandwiches the flywheel 1 from above and below. The spin motor 3 is provided on the upper portion of the gimbal 2 and constantly rotates the flywheel 1 at high speed.

【0014】更に、ジンバル2の軸端にはジンバル制御
用モータ4が設けられ、このジンバル制御用モータ4に
よりジンバル2の軸の角速度が制御される。ジンバル制
御用モータ4の端子間には適当な負荷抵抗8が接続(短
絡)されている。
Further, a gimbal control motor 4 is provided at the shaft end of the gimbal 2 and the gimbal control motor 4 controls the angular velocity of the shaft of the gimbal 2. An appropriate load resistor 8 is connected (short-circuited) between the terminals of the gimbal control motor 4.

【0015】又、ジンバル2の軸には、ジンバル支持フ
レーム5a,5bがジンバル2の回転を妨げないように
設けられている。ジンバル支持フレーム5a,5bは、
ジンバル2の回転運動により発生する才差トルクを母機
10に伝える。
Further, gimbal support frames 5a and 5b are provided on the shaft of the gimbal 2 so as not to hinder the rotation of the gimbal 2. The gimbal support frames 5a and 5b are
The precession torque generated by the rotational movement of the gimbal 2 is transmitted to the mother machine 10.

【0016】同実施例において、上記母機10は、波浪
に揺れるプレジャーボート,遊漁船等の舟艇や、風によ
り揺れる飛行船,気球等の軽量航空機、あるいは風や地
震等に揺れるタワー,ビル等の高層建造物等の支持の困
難な、不快な回転揺れを伴なう乗物や構造物全てを対象
とする。
In this embodiment, the mother machine 10 is a pleasure boat swaying in waves, a boat such as a leisure fishing boat, an airship swaying in the wind, a lightweight aircraft such as a balloon, or a high-rise tower or building swaying in the wind or earthquake. It targets all vehicles and structures with unpleasant rotational shake that are difficult to support such as buildings.

【0017】ここで、同実施例におけるジンバル制御系
について説明する。同実施例の場合、運動の基礎式は、
上述した従来の基礎式の(3)式〜(5)式が下記に示
す(8)式と置き換わるのみである。
Here, the gimbal control system in the embodiment will be described. In the case of the embodiment, the basic equation of exercise is
The above-mentioned conventional basic equations (3) to (5) are merely replaced with the following equation (8).

【0018】[0018]

【数4】 [Equation 4]

【0019】説明を簡潔にするため、負荷インピーダン
スは抵抗成分のみとする。通常、IQ は小さく、母機1
0の回転揺れもコントロールモーメントジャイロの時定
数に比べ、通常遅いことを考慮すると、上記(2)式の
左辺は右辺に比べて小さいので無視することができる。
この時、(2)式と(8)式より、
In order to simplify the explanation, the load impedance has only a resistance component. Normally, I Q is small and mother machine 1
Considering that the rotational fluctuation of 0 is usually slower than the time constant of the control moment gyro, the left side of the above equation (2) is smaller than the right side and can be ignored.
At this time, from equations (2) and (8),

【0020】[0020]

【数5】 となる。これにより、従来のアクティブ制動方式と同様
の母機制動則が得られる。
[Equation 5] Becomes As a result, a mother machine braking law similar to the conventional active braking method can be obtained.

【0021】パラメータの調整に関しては、従来のアク
ティブ制動方式の場合、最適減衰は、αの調整により行
なうが、同実施例のようなパッシブ制動方式では、Rを
下記に示す(10)式のように調整すれば良い。
Regarding the parameter adjustment, in the case of the conventional active braking system, the optimum damping is performed by adjusting α, but in the passive braking system as in the embodiment, R is expressed by the following equation (10). You can adjust it to.

【0022】[0022]

【数6】 [Equation 6]

【0023】以上の構成により、この発明は、コントロ
ールモーメントジャイロが取り付けられている母機のコ
ントロールモーメントジャイロ出力軸方向の回転運動に
対し減衰あるいは制動トルクを与えることができる。
With the above construction, the present invention can provide damping or braking torque to the rotational movement of the mother machine to which the control moment gyro is attached in the control moment gyro output shaft direction.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳記したようにこの発明によれば、
ジンバル制御用モータの端子に適当な負荷抵抗を接続
し、コントロールモーメントジャイロの出力軸方向の回
転運動に対する制動力を与えるようにしたことにより、
揺れ角センサ、センサ用シグナルコンディショナ、ジン
バル制御用モータ駆動回路及びジンバル制御用コントロ
ーラ等を必要としない。このため、回転揺れ制動装置の
構成が簡素化されてコストの低下・削減、価格の低価格
化、寸法の縮小化、重力の軽量化等が図り得ると共に、
パワー、信頼性及び保守性を向上することが可能とな
る。更に、上述した構成要素の異常により引き起こされ
る危険をも防止することができる。又、回転揺れ制動の
能力は、従来のアクティブ制御方式と何等変わらない。
As described above in detail, according to the present invention,
By connecting an appropriate load resistor to the terminal of the gimbal control motor and applying a braking force to the rotational movement of the control moment gyro in the output shaft direction,
No swing angle sensor, sensor signal conditioner, gimbal control motor drive circuit, gimbal control controller, etc. are required. Therefore, the configuration of the rotation shake braking device can be simplified to reduce / reduce costs, reduce the price, reduce the size, reduce the weight of gravity, and the like.
It is possible to improve power, reliability and maintainability. Further, it is possible to prevent the risk caused by the abnormality of the above-mentioned components. Further, the rotation swing braking ability is no different from that of the conventional active control system.

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

【図1】この発明の一実施例に係る回転揺れ制動装置の
構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotation shake braking device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の回転揺れ制動装置の構成を示すブロック
図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional rotation shake braking device.

【符号の説明】 1…フライホイール、2…ジンバル、3…スピンモー
タ、4…ジンバル制御用モータ、5a,5b…ジンバル
支持フレーム、8…負荷抵抗。
[Explanation of Codes] 1 ... Flywheel, 2 ... Gimbal, 3 ... Spin motor, 4 ... Gimbal control motor, 5a, 5b ... Gimbal support frame, 8 ... Load resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速回転するフライホイールを有するコ
ントロールモーメントジャイロと、 上記コントロールモーメントジャイロのジンバル軸に取
り付けられた制御用モータと、 上記制御用モータの端子間に負荷抵抗を接続し、上記ジ
ンバル軸とフライホイール回転軸との両方向に直交する
出力軸方向にコントロールモーメントジャイロの出力ト
ルクを発生し、上記コントロールモーメントジャイロが
設置された母機の上記出力軸方向の回転運動に対する減
衰トルクを与える手段とを具備することを特徴とする回
転揺れ制動装置。
1. A control moment gyro having a flywheel that rotates at a high speed, a control motor attached to a gimbal shaft of the control moment gyro, and a load resistor connected between terminals of the control motor, and the gimbal shaft. And means for generating an output torque of the control moment gyro in the output shaft direction orthogonal to both directions of the flywheel rotation shaft and giving a damping torque to the rotational motion of the mother machine in which the control moment gyro is installed in the output shaft direction. A rotation-sway braking device, comprising:
JP27622592A 1992-10-14 1992-10-14 Damping device of rotational vibration Pending JPH06129484A (en)

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EP0650890A1 (en) 1993-11-01 1995-05-03 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Oscillation suppression device and ship provided with the same
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Effective date: 19970204