JPH06348338A - 姿勢角検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】姿勢角を検出する姿勢角検出装置に適用される
姿勢角検出方式において、特別なハードウェアおよびソ
フトウェアの変更を必要とせずに、サンプリング周期を
短縮化し、水中航走体等の運動制御系における安定化を
図る。 【構成】水中航走体の姿勢角を検出する姿勢角検出装置
１１、およびこの姿勢角検出装置１１に対し検出指令を
出す管制装置１２を備え、各装置１１、１２間を通信に
よって結合した姿勢角検出方式において、姿勢角検出装
置１１における姿勢角演算レートを管制装置１２からの
指令信号のレートとし、管制装置１２からの指令信号を
入力にした際に姿勢角演算を行い、その演算結果を管制
装置１２に返信する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中航走体の他、例え
ば誘導飛翔体等の姿勢角を検出する姿勢角検出装置に適
用される姿勢角検出方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中航走体には、図５に示すように、水
中航走体の姿勢角を検出する姿勢角検出装置２１および
この姿勢角検出装置２１に対し検出指令を出す管制装置
２２が設けらている。この場合、水中航走体では、デー
タ伝送量が多いため、各装置２１、２２間を通信によっ
て結合している。

【０００３】ここで、従来、水中航走体の姿勢角の検出
は、姿勢角検出装置２１において、姿勢角検出装置固有
の演算レートで行われていた。また、その演算結果（姿
勢角データ）は、管制装置２２との通信において、管制
装置２２からの指令信号の入力に同期して出力されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】水中航走体におけるピ
ッチ角の制御系を図３に示す。これを伝達関数Ｇ（ｓ）
および閉ループ伝達関数Ｇ´（ｓ）で表わすと、次式の
ようになる。

【０００５】

【数１】

【０００６】上記（２）式において、サンプリング周期
Ｌが短い程、制御系が向上するため、このサンプリング
周期Ｌをできるだけ短くする必要がある。伝達関数のボ
ート線図の例を図４に示す。図４の例では、Ｌ＝２０ｍ
ｓが望ましい。

【０００７】しかしながら、上述した従来の技術におい
て、管制装置で姿勢角を認識し、操舵角指令を出すまで
の時間Ｌは、最大で、 Ｌ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 Ｌ1 ：管制装置の演算周期 Ｌ2 ：姿勢角検出装置の演算から管制装置が入力するま
での時間 となる。これは、図６に示すように、管制装置からの指
令信号に同期して、姿勢角データが管制装置に出力され
るためである。したがって、Ｌを短くするためには、管
制装置および姿勢角検出装置の各演算レートを上げなく
てはならず、それに伴い、ハードウェアおよびソフトウ
ェアの多大な変更を必要とする。

【０００８】本発明は上記のような点に鑑みなされたも
ので、特別なハードウェアおよびソフトウェアの変更を
必要とせずに、サンプリング周期を短縮化し、水中航走
体等の運動制御系における安定化を図ることのできる姿
勢角検出方式を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象の姿
勢角を検出する姿勢角検出装置、およびこの姿勢角検出
装置に対し検出指令を出す管制装置を備え、上記各装置
間を通信によって結合した姿勢角検出方式において、上
記姿勢角検出装置における姿勢角演算レートを上記管制
装置からの指令信号のレートとし、上記管制装置からの
指令信号を入力した際に姿勢角演算を行い、その演算結
果を上記管制装置に返信するようにしたものである。

【００１０】

【作用】上記のような姿勢角検出方式によれば、姿勢角
演算レートが姿勢角検出装置固有のレートではなく、管
制装置からの指令信号のレートであり、この管制装置か
らの指令信号の入力タイミングで姿勢角演算が行われ、
その演算結果が管制装置に返信される。これにより、上
述した（２）式におけるサンプリング周期ＬをＬ＝Ｌ1
とすることができ、姿勢角検出装置の演算レートＬ2 を
削減して、その分、制御系の向上が図れる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例に係
る姿勢角検出方式を説明する。図１は本発明の姿勢角検
出方式を水中航走体に適用した場合での構成を示すブロ
ック図である。図１において、姿勢角検出装置１１は、
加速度計、角速度計、演算ユニットおよびデータ通信ユ
ニットを搭載しており、管制装置１２からの検出指令に
従って水中航走体の姿勢角を検出し、その結果を管制装
置１２に返信する。管制装置１２は、演算ユニットおよ
びデータ通信ユニットを搭載しており、姿勢角検出装置
１１に対し検出指令を出すと共に、姿勢角検出装置１１
からの姿勢角データに基づいて操舵装置１３に対し操舵
角指令を出す。

【００１２】同実施例において、姿勢角検出装置１１お
よび管制装置１２間は、例えば５００ｋｂａｕｎｄのデ
ータ伝送レートによる通信によって結合される。また、
管制装置１２から姿勢角検出装置１１への指令信号は、
１０ｍｓ（Ｌ1 ）毎に設定される。

【００１３】ここで、図２のタイミングチャートに示す
ように、姿勢角検出装置１１では、上記１０ｍｓ（Ｌ1
）毎に設定される指令信号の入力と同時に姿勢角演算
を行い、その結果の姿勢角データを同一周期内で管制装
置１２に返信する。また、管制装置１２では、姿勢角検
出装置１１からの姿勢角データに基づいて操舵角演算を
行い、その結果の操舵角指令を同一周期内で操舵装置１
３に出力する。

【００１４】すなわち、本発明の姿勢角検出方式では、
姿勢角演算レートを姿勢角検出装置１１固有のレートで
はなく、管制装置１２からの指令信号のレート（Ｌ1 ）
とし、また、その姿勢角演算のタイミングとして、管制
装置１２からの指令信号を入力した時点で演算を行い、
その演算結果を管制装置１２に返信するものである。こ
のような方法により、上述した（２）式におけるサンプ
リング周期Ｌは、 Ｌ＝Ｌ1 となる。これにより、姿勢角検出装置１１の演算レート
Ｌ2 を削減して、その分、制御系の向上が図れる。

【００１５】なお、上記実施例では、水中航走体の姿勢
角を検出する場合を例にして説明したが、本発明はこれ
に限るものではなく、例えば誘導飛翔体等の他の制御対
象の姿勢角を検出する場合にも適用できる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、姿勢角演
算レートを姿勢角検出装置固有のレートではなく、管制
装置からの指令信号のレートとし、この管制装置からの
指令信号の入力タイミングで姿勢角演算を行い、その演
算結果を管制装置に返信するようにしたため、特別なハ
ードウェアおよびソフトウェアの変更を必要とせずに、
サンプリング周期を短縮化でき、例えば水中航走体等の
運動制御系における安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る構成を示すブロック
図。

【図２】同実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャート。

【図３】水中航走体におけるピッチ角の制御系の構成を
示すブロック図。

【図４】水中航走体におけるピッチ角の制御系のボート
線図。

【図５】従来の構成を示すブロック図。

【図６】従来の動作を説明するためのタイミングチャー
ト。

【符号の説明】

１１…姿勢角検出装置、１２…管制装置、１３…操舵装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の姿勢角を検出する姿勢角検出
   装置、およびこの姿勢角検出装置に対し検出指令を出す
   管制装置を備え、上記各装置間を通信によって結合した
   姿勢角検出方式において、 上記姿勢角検出装置における姿勢角演算レートを上記管
   制装置からの指令信号のレートとし、上記管制装置から
   の指令信号を入力した際に姿勢角演算を行い、その演算
   結果を上記管制装置に返信するようにしたことを特徴と
   する姿勢角検出方式。