JPH0843104A - ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置 - Google Patents
ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置Info
- Publication number
- JPH0843104A JPH0843104A JP6181415A JP18141594A JPH0843104A JP H0843104 A JPH0843104 A JP H0843104A JP 6181415 A JP6181415 A JP 6181415A JP 18141594 A JP18141594 A JP 18141594A JP H0843104 A JPH0843104 A JP H0843104A
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- JP
- Japan
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 244000145845 chattering Species 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置
に関し、安定した姿勢制御ができるラジコンヘリコプタ
ーにおける姿勢制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 機体の特定の回転方向への角速度を検出する
レートジャイロ１０と、上記レートジャイロ１０の出力
に基づいて機体を水平に保つようにロータ軸の方向を制
御する制御手段と、上記垂直ジャイロの示す機体垂直方
向よりの傾きと、レートジャイロの制御に基づくロータ
軸の回動角の差に基づいてロータ軸を垂直に保持する制
御手段とを備えた構成とする。
に関し、安定した姿勢制御ができるラジコンヘリコプタ
ーにおける姿勢制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 機体の特定の回転方向への角速度を検出する
レートジャイロ１０と、上記レートジャイロ１０の出力
に基づいて機体を水平に保つようにロータ軸の方向を制
御する制御手段と、上記垂直ジャイロの示す機体垂直方
向よりの傾きと、レートジャイロの制御に基づくロータ
軸の回動角の差に基づいてロータ軸を垂直に保持する制
御手段とを備えた構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラジコンヘリコプターに
関し、特にラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置
に関するものである。
関し、特にラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置
に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年、ラジコンヘリコプターにカメラを搭
載して上空から目的地の写真撮影をしたり、あるいは農
薬散布装置を搭載して農薬を散布することが行われてお
り、この場合、ラジコンヘリコプターが姿勢を正しく保
持していることが大切な条件となる。
載して上空から目的地の写真撮影をしたり、あるいは農
薬散布装置を搭載して農薬を散布することが行われてお
り、この場合、ラジコンヘリコプターが姿勢を正しく保
持していることが大切な条件となる。
【０００３】特公平３−６８２９号公報には自由度２の
垂直ジャイロと自由度１のレートジャイロを用いること
によって、ラジコンヘリコプターの姿勢を制御する装置
が開示されている。
垂直ジャイロと自由度１のレートジャイロを用いること
によって、ラジコンヘリコプターの姿勢を制御する装置
が開示されている。
【０００４】すなわち、垂直ジャイロで機体のピッチン
グ角及びローリング角を検出し、該検出値に基づいてロ
ータ軸の垂直性を保持し、一方のレートジャイロで機体
のヨー軸の角速度を検出し、該検出値に基づいて機体の
水平面内の揺れを制御することがなされている。
グ角及びローリング角を検出し、該検出値に基づいてロ
ータ軸の垂直性を保持し、一方のレートジャイロで機体
のヨー軸の角速度を検出し、該検出値に基づいて機体の
水平面内の揺れを制御することがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、垂直ジャイロはラジコンヘリコプターのロータ軸
と連動する。すなわち、機体が水平方向から前方にピッ
チングすると、図３(a)に示すようにピッチング角を検
出してロータ軸を該ピッチング角だけ後方に上げて、そ
の姿勢を保持しようとする。機体が右にローリングする
と、図３(b) に示すようにロータ軸は該ローリング角だ
け左に起き上がって垂直を保つようになる。
ては、垂直ジャイロはラジコンヘリコプターのロータ軸
と連動する。すなわち、機体が水平方向から前方にピッ
チングすると、図３(a)に示すようにピッチング角を検
出してロータ軸を該ピッチング角だけ後方に上げて、そ
の姿勢を保持しようとする。機体が右にローリングする
と、図３(b) に示すようにロータ軸は該ローリング角だ
け左に起き上がって垂直を保つようになる。
【０００６】従って、フォバーリング状態のときに何等
かの原因で機体が傾斜したとき、傾いたままでのフォバ
ーリングは可能であるが、例えば、カメラを搭載しての
撮影中にこの状態になると目標物に正確にカメラを向け
ることができない。また、この状態から機体自体を水平
に戻すためには更にロータ軸を上記ローリング、あるい
はピッチング方向とは逆方向に倒す必要があるが、この
操作は手動で行うことになり、また、この作業中にフォ
バ−リング状態が保てない危険性が発生する。
かの原因で機体が傾斜したとき、傾いたままでのフォバ
ーリングは可能であるが、例えば、カメラを搭載しての
撮影中にこの状態になると目標物に正確にカメラを向け
ることができない。また、この状態から機体自体を水平
に戻すためには更にロータ軸を上記ローリング、あるい
はピッチング方向とは逆方向に倒す必要があるが、この
操作は手動で行うことになり、また、この作業中にフォ
バ−リング状態が保てない危険性が発生する。
【０００７】機体のローリング方向（あるいはピッチン
グ方向）の角速度をレートジャイロで検出し、その検出
値に基づいてロータ軸を上記角速度を発生させた原因と
なる力の方向と逆の方向に復元力が発生するように傾け
ることによって、機体の水平を保つことができる。
グ方向）の角速度をレートジャイロで検出し、その検出
値に基づいてロータ軸を上記角速度を発生させた原因と
なる力の方向と逆の方向に復元力が発生するように傾け
ることによって、機体の水平を保つことができる。
【０００８】しかしながら、レートジャイロによる制御
は、レートジャイロ自体の精度が充分でない場合は、上
記角速度と反対方向に加える力の大きさの制御が難し
く、該力が大き過ぎるとチャタリングの原因となり、少
な過ぎると制御不足となって機体の安定を保つことがで
きない。逆に精度の高いレートジャイロを使用しようと
すると、コストが著しく高くつくことになる。
は、レートジャイロ自体の精度が充分でない場合は、上
記角速度と反対方向に加える力の大きさの制御が難し
く、該力が大き過ぎるとチャタリングの原因となり、少
な過ぎると制御不足となって機体の安定を保つことがで
きない。逆に精度の高いレートジャイロを使用しようと
すると、コストが著しく高くつくことになる。
【０００９】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、より安定した姿勢制御ができるラジコ
ンヘリコプターにおける姿勢制御装置を提供することを
目的とするものである。
たものであって、より安定した姿勢制御ができるラジコ
ンヘリコプターにおける姿勢制御装置を提供することを
目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、図１に示すように、機体の特定の回転方向
への角速度を検出するレートジャイロと、上記レートジ
ャイロの出力に基づいて機体を水平に保つようにロータ
軸の方向を制御する制御手段と、上記垂直ジャイロの示
す機体垂直方向よりの傾きと、レートジャイロの制御に
基づくロータ軸の回動角の差に基づいてロータ軸を垂直
に保持する制御手段とを備えた構成としたものである。
するために、図１に示すように、機体の特定の回転方向
への角速度を検出するレートジャイロと、上記レートジ
ャイロの出力に基づいて機体を水平に保つようにロータ
軸の方向を制御する制御手段と、上記垂直ジャイロの示
す機体垂直方向よりの傾きと、レートジャイロの制御に
基づくロータ軸の回動角の差に基づいてロータ軸を垂直
に保持する制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１１】上記垂直ジャイロがローリング方向とピッ
チング方向に自由度を持つ２軸ジャイロであり、上記レ
ートジャイロがローリング方向角速度を検出するローリ
ング方向レートジャイロと、ピッチング方向角速度を検
出するピッチング方向レートジャイロである構成とす
る。
チング方向に自由度を持つ２軸ジャイロであり、上記レ
ートジャイロがローリング方向角速度を検出するローリ
ング方向レートジャイロと、ピッチング方向角速度を検
出するピッチング方向レートジャイロである構成とす
る。
【００１２】また、上記ロータ軸の回動角は、上記レー
トジャイロで検出した角速度を積分する角度検出手段に
よってなされる。
トジャイロで検出した角速度を積分する角度検出手段に
よってなされる。
【００１３】
【作用】レートジャイロで検出された角速度に対応した
大きさの反対方向の角速度がロータ軸に与えられて、機
体を起こそうとする。
大きさの反対方向の角速度がロータ軸に与えられて、機
体を起こそうとする。
【００１４】ここで、ロータ軸が傾いた角度は角度検出
手段に現れる。その角度と絶対垂直を示す垂直ジャイロ
の出力を比較して不足角を検出する。この検出された角
に従って更に、ロータ軸を垂直方向に保持する。これに
よって、機体は常に水平方向に安定を保つことになる。
手段に現れる。その角度と絶対垂直を示す垂直ジャイロ
の出力を比較して不足角を検出する。この検出された角
に従って更に、ロータ軸を垂直方向に保持する。これに
よって、機体は常に水平方向に安定を保つことになる。
【００１５】
【実施例】図２は本発明の一実施例を示す概念図であ
る。ローリング方向レートジャイロ１０ａ（ピッチング
方向レートジャイロ１０ｂ）は機体が風等の外力を受け
ると、特定の角速度でローリング（ピッチング）しよう
とするときの該角速度を検出し、該角速度に応じたアナ
ログ量を出力し、アンプ１ａ（１ｂ）に入力する。該ア
ンプ１ａ（１ｂ）では上記アナログ量を増幅するととも
に、上記角速度に応じた幅のパルスを出力する。
る。ローリング方向レートジャイロ１０ａ（ピッチング
方向レートジャイロ１０ｂ）は機体が風等の外力を受け
ると、特定の角速度でローリング（ピッチング）しよう
とするときの該角速度を検出し、該角速度に応じたアナ
ログ量を出力し、アンプ１ａ（１ｂ）に入力する。該ア
ンプ１ａ（１ｂ）では上記アナログ量を増幅するととも
に、上記角速度に応じた幅のパルスを出力する。
【００１６】すなわち、外力を受けていないときの水平
方向を基準とする出力パルス幅に対してある特定方向に
ローリング（ピッチング）しようとするときには、該基
準パルス幅より大きい幅のパルスが、また、上記方向と
逆の方向の角速度でローリング（ピッチング）している
ときには、上記基準パルス幅より小さい幅のパルスが出
力される。
方向を基準とする出力パルス幅に対してある特定方向に
ローリング（ピッチング）しようとするときには、該基
準パルス幅より大きい幅のパルスが、また、上記方向と
逆の方向の角速度でローリング（ピッチング）している
ときには、上記基準パルス幅より小さい幅のパルスが出
力される。
【００１７】図示しないサーボモータ駆動回路ではこの
パルスを受けて、該パルスが基準幅より多い場合と小さ
い場合とで逆極性となる直流値を生成して、モータに印
加することになる。
パルスを受けて、該パルスが基準幅より多い場合と小さ
い場合とで逆極性となる直流値を生成して、モータに印
加することになる。
【００１８】上記基準のパルス幅は送信機によっても変
えることができ、従ってオペレータが機体を操縦時に左
右にローリングさせること、あるいは前後にピッチング
させることはもちろん可能である。
えることができ、従ってオペレータが機体を操縦時に左
右にローリングさせること、あるいは前後にピッチング
させることはもちろん可能である。
【００１９】上記ロータ軸に加えられたローリング方向
（ピッチング方向）の角速度を積分すると、ロータ軸が
駆動された角度を検出することができる。この原理によ
って角度検出手段３ａ（３ｂ）でロータ軸の機体に対す
る角度が求められる。
（ピッチング方向）の角速度を積分すると、ロータ軸が
駆動された角度を検出することができる。この原理によ
って角度検出手段３ａ（３ｂ）でロータ軸の機体に対す
る角度が求められる。
【００２０】上記レートジャイロ１０ａ（１０ｂ）は機
体を水平に保つように作用しているのであるから、上記
角度検出手段３ａは理想的には零になるべきであるが、
現実にはレートジャイロ１０ａ（１０ｂ）の精度誤差、
増幅回路の精度誤差等に起因して、正確に零にはならな
い。この状態を放置すると機体が不安定になり、ローリ
ング（ピッチング）しようとし、このとき再びレートジ
ャイロが作動し、この結果機体を前後左右に振るチャタ
リング現象が発生する。
体を水平に保つように作用しているのであるから、上記
角度検出手段３ａは理想的には零になるべきであるが、
現実にはレートジャイロ１０ａ（１０ｂ）の精度誤差、
増幅回路の精度誤差等に起因して、正確に零にはならな
い。この状態を放置すると機体が不安定になり、ローリ
ング（ピッチング）しようとし、このとき再びレートジ
ャイロが作動し、この結果機体を前後左右に振るチャタ
リング現象が発生する。
【００２１】そこで、上記角度検出手段３ａ（３ｂ）を
介して得られた角度に対して絶対基準を与えることがな
される。すなわち、垂直ジャイロ２０は、絶対垂直ある
いは水平を示す信号をアンプ２ａ（２ｂ）に入力し、該
アンプ２ａ（２ｂ）の出力は比較手段４ａ（４ｂ）に入
力される。
介して得られた角度に対して絶対基準を与えることがな
される。すなわち、垂直ジャイロ２０は、絶対垂直ある
いは水平を示す信号をアンプ２ａ（２ｂ）に入力し、該
アンプ２ａ（２ｂ）の出力は比較手段４ａ（４ｂ）に入
力される。
【００２２】該、比較手段４ａ（４ｂ）には現在のロ−
リング方向（ピロチング方向）のロ−タ軸の角度である
角度検出手段３ａ（３ｂ）の出力が入力されており、従
って、該比較手段４ａ（４ｂ）で現在の機体の角度と上
記絶対垂直（水平）との角度差が検出されることにな
る。この検出の結果は、上記レートジャイロ１０ａ（１
０ｂ）よりの出力と同様、機体が水平であるときを基準
の幅とするパルスに変換され、比較手段４ａ（４ｂ）よ
り出力され、図示しないサーボ駆動回路に入力される。
これによってレートジャイロ１０ａ（１０ｂ）の作動に
よって機体が水平にならないときであっても、ロータ軸
を絶対垂直に向けることによって機体の安定を保つこと
ができる。
リング方向（ピロチング方向）のロ−タ軸の角度である
角度検出手段３ａ（３ｂ）の出力が入力されており、従
って、該比較手段４ａ（４ｂ）で現在の機体の角度と上
記絶対垂直（水平）との角度差が検出されることにな
る。この検出の結果は、上記レートジャイロ１０ａ（１
０ｂ）よりの出力と同様、機体が水平であるときを基準
の幅とするパルスに変換され、比較手段４ａ（４ｂ）よ
り出力され、図示しないサーボ駆動回路に入力される。
これによってレートジャイロ１０ａ（１０ｂ）の作動に
よって機体が水平にならないときであっても、ロータ軸
を絶対垂直に向けることによって機体の安定を保つこと
ができる。
【００２３】本発明においても、もちろんテールロータ
を制御することによって機体をロータ軸に垂直な面での
向きを調整することができる。すなわち、レートジャイ
ロ３０によってヨー軸に対する角速度を検出し、アンプ
１ｃの出力でテールロータの回転を制御するものであ
る。
を制御することによって機体をロータ軸に垂直な面での
向きを調整することができる。すなわち、レートジャイ
ロ３０によってヨー軸に対する角速度を検出し、アンプ
１ｃの出力でテールロータの回転を制御するものであ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、レートジ
ャイロのみによる制御による不安定性を垂直ジャイロに
よって解消し、常に安定した水平制御が行うことができ
る効果がある。
ャイロのみによる制御による不安定性を垂直ジャイロに
よって解消し、常に安定した水平制御が行うことができ
る効果がある。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例ブロック図である。
【図３】従来例説明図である。
１０（１０ａ，１０ｂ） レ−トジャイロ ２０ 垂直ジャイロ
Claims (3)
- 【請求項１】 機体の特定の回転方向への角速度を検出
するレートジャイロと、 上記レートジャイロの出力に基づいて機体を水平に保つ
ようにロータ軸の方向を制御する制御手段と、 ロータ軸に垂直基準を与える垂直ジャイロと、 上記垂直ジャイロの示す機体垂直方向よりの傾きと、レ
ートジャイロの制御に基づくロータ軸の回動角の差に基
づいてロータ軸を垂直に保持する制御手段とを備えたこ
とを特徴とするラジコンヘリコプターにおける姿勢制御
装置。 - 【請求項２】 上記垂直ジャイロがローリング方向とピ
ッチング方向に自由度を持つ２軸ジャイロであり、 上記レートジャイロがローリング方向角速度を検出する
ローリング方向レートジャイロと、ピッチング方向角速
度を検出するピッチング方向レートジャイロである請求
項１に記載のラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装
置。 - 【請求項３】 上記ロータ軸の回動角を検出する角度検
出手段を備えた請求項１に記載のラジコンヘリコプター
における姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181415A JP2793962B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181415A JP2793962B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843104A true JPH0843104A (ja) | 1996-02-16 |
| JP2793962B2 JP2793962B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=16100373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6181415A Expired - Fee Related JP2793962B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | ラジコンヘリコプターにおける姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2793962B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008201183A (ja) * | 2007-02-17 | 2008-09-04 | Morioka Seiko Instruments Inc | 姿勢制御装置 |
| JP2016501154A (ja) * | 2012-12-07 | 2016-01-18 | デロリアン エアロスペース リミテッド ライアビリティ カンパニー | 垂直離着陸機 |
| WO2020098561A1 (zh) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 深圳市斯威普科技有限公司 | 无人机水面翻转装置及系统 |
| US10994838B2 (en) | 2012-12-07 | 2021-05-04 | Delorean Aerospace, Llc | Vertical takeoff and landing aircraft |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP6181415A patent/JP2793962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008201183A (ja) * | 2007-02-17 | 2008-09-04 | Morioka Seiko Instruments Inc | 姿勢制御装置 |
| JP2016501154A (ja) * | 2012-12-07 | 2016-01-18 | デロリアン エアロスペース リミテッド ライアビリティ カンパニー | 垂直離着陸機 |
| US10994838B2 (en) | 2012-12-07 | 2021-05-04 | Delorean Aerospace, Llc | Vertical takeoff and landing aircraft |
| US11912404B2 (en) | 2012-12-07 | 2024-02-27 | Delorean Aerospace, Llc | Vertical takeoff and landing aircraft |
| WO2020098561A1 (zh) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 深圳市斯威普科技有限公司 | 无人机水面翻转装置及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2793962B2 (ja) | 1998-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |