JPH11281360A - 角速度検出センサのドリフトキャンセル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角速度検出センサのドリフトキャンセルの誤
動作を防止する。 【解決手段】 基準レベル出力部２は、圧電振動方式等
によるヨー軸角速度検出センサ１のセンサ出力信号を所
定期間Ｔ_o にわたって取り込んで基準レベルを検出し、
角速度検出信号出力部３に出力する。角速度検出信号出
力部３は、センサ出力信号とホールドされた基準レベル
との差に基づいて角速度検出信号を出力する。センサ出
力レベル判定部４は、センサ出力信号が所定期間Ｔ_o 内
において所定のレベルを超えていないことを判定する。
操作状態判定部５は、ヨー軸操作信号を入力し、所定期
間Ｔ_o に先行する所定期間Ｔ_A 内に角速度制御のための
操作状態がないことを判定する。各判定出力は、ＡＮＤ
ゲート６に入力され、基準レベル更新可能化信号として
基準レベル出力部２に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度制御に用い
る角速度検出センサのドリフトをキャンセルする装置に
関するものであり、例えば、模型ヘリコプタ、模型飛行
機等において、ヨー軸の姿勢制御に用いることができ
る。

【０００２】

【従来の技術】模型ヘリコプタを操縦する上で、ヨー軸
制御の安定化に、ジャイロ装置（テール安定装置）は不
可欠な補助装置となっている。ヘリコプタは、ヨー軸の
自律安定性を持っていないため、ジャイロ装置が搭載さ
れていないと機首が水平に振れることになる。図４は、
模型用ジャイロ装置のブロック線図である。図中、２
１，２３，２６は加え合わせ点、２２はＰ制御器、２４
はアクチュエータ、２５はヨー軸駆動部、２７は機体、
２８はヨー軸角速度検出センサである。このヨー軸角速
度検出センサ３８が測定した角速度信号は、加え合わせ
点２１において角速度ゼロ基準値との誤差が取られてＰ
（比例）制御器２２に入力される。Ｐ制御器２２の出力
は、加え合わせ点２３においてヨー軸操作信号と加え合
わされてアクチュエータ２４に入力される。アクチュエ
ータ２４の出力は、ヨー軸駆動部２５に入力され、ここ
でテールロータのピッチ角を変化させてヨー軸まわりの
駆動力を変化させる。

【０００３】ヨー軸駆動部２５の出力は、仮想的な加え
合わせ点２６においてメインロータの反力あるいは風等
の外乱と加算され機体２７に入力される。機体２７のヨ
ー軸まわりの角速度は、ヨー軸角速度検出センサ２８に
より検出され、この検出出力が、先に説明した加え合わ
せ点２１に結合される。この図では省略しているが、模
型用ヘリコプタの操縦者が機体２７のヨー軸まわりの角
度を目視しながら、無線操縦機のスティックを操作して
リモートコントロール信号を機体側に送信することによ
り、ヨー軸操作信号を加える制御ループもある。

【０００４】従来、模型用ヘリコプタのヨー軸制御を行
うジャイロ装置においては、レートジャイロを用いてジ
ャイロ効果でヨー軸角速度を検出していた。このレート
ジャイロは、モータでコマを回転させるものであったた
め、機械的寿命があった。近年、このヨー軸角速度を検
出するセンサとして、コストパフォーマンスの優れた圧
電セラミックスを用いた圧電式振動ジャイロ（以下、圧
電振動方式角速度検出センサという）が、ビデオカメラ
の手ぶれ防止等の用途で広く普及している。この圧電振
動方式角速度検出センサは、応答特性，角速度検出分解
能について満足すべき性能を持っている。しかし、この
センサ固有の特性として、センサ出力信号にＤ．Ｃ．レ
ベルのベースライン電圧のドリフトや温度オフセットを
持っている。

【０００５】図５は、角速度検出センサのセンサ出力信
号を示す波形図である。図５（ａ）は無操作状態におけ
るセンサ出力信号、図５（ｂ）は操作信号が加わったと
きのセンサ信号出力である。模型ヘリコプタは、ホバリ
ング時に空中に停止することができる。この状態では、
ヨー軸はジャイロ装置により安定化されヨー軸まわりの
回転は静止している状態に見える。しかし、実際には、
ヨー軸は、わずかに振動しており、これは数Ｈｚのヘリ
コプタの固有振動周波数となる。その結果、センサ出力
信号は、図５（ａ）に示すように、飛行中の無操作状態
では微妙に振れ、数Ｈｚ程度の正弦波に近い振動をして
いる。また、操縦側から操作信号が加わった場合、ヨー
軸角速度、すなわち、ヨー角の角速度が変化し、センサ
出力信号は図５（ｂ）に示すように、操作信号の大きさ
や操作期間に応じて大きく正負に振れる。そして、操作
を停止してヨー軸運動が収まるときに細かなハンチング
動作がある。

【０００６】そして、圧電振動方式角速度検出センサの
センサ信号出力においては、上述したように、ベースラ
イン電圧（以下、基準レベルという）が温度および時間
によって予測不可能な変化をし、図示の信号波形全体が
上下に動き、時間的に数１０ｍＶ／分程度の変化をする
ことがある。一方、ヨー軸制御を行う際には、Ｄ．Ｃ．
レベルからヨー軸の固有振動周波数までの広い範囲で角
速度を検出する必要がある。しかし、ドリフトやオフセ
ットがあると、センサ出力信号が操作信号で変化したの
か、ドリフトやオフセットによって変化したのかが区別
できなくなる。したがって、姿勢制御装置に圧電振動方
式角速度検出センサをそのまま使用すると、誤動作する
ことになる。

【０００７】そのため、上述したドリフトやオフセット
をかなりの精度でキャンセルできるドリフトキャンセル
装置があり、例えば、特開平６−９４７３４号公報等で
知られている。この従来のドリフトキャンセル装置は、
角速度検出センサの出力信号が角速度ゼロを基準に振動
している点に着目したものである。この角速度ゼロのポ
イントが角速度検出センサの基準レベルとなるため、こ
のポイントの電圧を基準レベルとして取り出し、センサ
出力からキャンセルするというものである。

【０００８】図６は、従来の圧電振動方式角速度検出セ
ンサのドリフトキャンセル装置の一例を示す概要ブロッ
ク構成図である。図中、１はヨー軸角速度検出センサ、
３１は微分回路、３２は比較回路、３３はパルス選択回
路、３４はサンプルホールド回路、３５は差動増幅回路
である。ヨー軸角速度検出センサ１に上述した圧電振動
方式角速度検出センサを用いる。センサ出力信号は微分
回路３１に入力される。

【０００９】図７は、図６中の微分回路の特性図であ
る。微分回路３１は、周波数Ｆ₁ 以下のドリフト帯域に
おいてはゲインがＧ_a であり、周波数Ｆ₂ 以上の制御系
の応答周波数帯域においては、ゲインがＧ_a よりも大き
いＧ_b となる微分特性を有するものである。ただし、ゲ
インは負のゲイン−Ｇ_a ，−Ｇ_b として使用する。微分
回路３１の出力とセンサ出力信号とは比較回路３２にお
いて比較され、両者のレベルが一致した時点でパルス列
を発生させる。この時点は、後述するようにセンサ出力
信号が基準レベルとなるタイミングである。

【００１０】このパルス列はパルス選択回路３３に入力
され、入力パルス列の発生時間間隔や微分回路３１の動
作状態を監視することにより、出力すべきパルス列を選
択する。選択されたパルス列は、サンプリングパルスと
してサンプルホールド回路３４に入力され、これを用い
てセンサ出力信号をサンプルホールドする。したがっ
て、サンプルホールド回路３４は、基準レベル抽出手段
となる。センサ出力信号は、差動増幅回路３５におい
て、ホールドされた基準レベルを差し引かれて、このレ
ベルを基準にした角速度検出信号となって出力される。
その結果、センサ出力信号に含まれる基準レベルのドリ
フトは、差動増幅回路３５においてキャンセルされるこ
とになる。

【００１１】図８は、図６に示した従来のドリフトキャ
ンセル装置の動作特性図である。図中、横軸はセンサ入
力（角速度）、縦軸はセンサ出力（センサ出力信号レベ
ル）である。Ａ’は圧電振動方式角速度検出センサの入
出力特性であり、本来は、原点を通る正の傾斜直線とな
るべきであるが、この例では、基準レベルに負のオフセ
ットＣ’Ｅがある。図６の微分回路３１は、周波数Ｆ₁
以下のドリフト帯域においてはゲインが−Ｇ_a である。
オフセットＣ’Ｅの−Ｇ_a 倍であるＦ点を基準点とし
て、周波数Ｆ₂ 以上の制御系の応答周波数帯域において
は、ゲインが−Ｇ_b となる図示Ｂ₂ の特性曲線で入出力
関係が決まる。なお、周波数Ｆ₁ 以下のドリフト帯域の
信号は、ゲインが−Ｇ_a である図示Ｂ₁ の特性曲線で入
出力関係が決まる。

【００１２】圧電振動方式角速度検出センサの入出力特
性Ａ’と、特性曲線Ｂ₂ との交点であるＤ点のセンサ出
力Ｃ’Ｄ’は、ほぼゲインＧ_b が十分大きければ基準レ
ベルのオフセットＣ’Ｅにほぼ等しくなる。この基準レ
ベルのオフセットをセンサ出力信号から差し引けば、周
波数Ｆ₂ 以上のセンサ出力信号は、基準レベルのオフセ
ットの温度変化やドリフトの変動の影響を受けなくな
る。

【００１３】図９は、図６に示した従来のドリフトキャ
ンセル装置におけるセンサ出力信号、微分出力信号の波
形を模式的に示す説明図である。図中、４１はセンサ出
力信号、４２は微分出力信号、４３は基準レベル電圧、
４４は交点の電圧である。図９（ａ）は、オフセットが
ないときの説明図、図９（ｂ）はオフセットがあるとき
の説明図である。図９（ａ）に示すように、オフセット
がないときには、センサ出力信号４１と微分出力信号４
２の交点の電圧４４は基準レベル電圧４３に一致する。
図９（ｂ）のようにオフセットがあるときには、センサ
出力信号４１と微分出力信号４２の交点の電圧４４（図
８のＣ’Ｅ）は、基準レベル電圧４３（図８のＣ’
Ｄ’）に近くなる。このように、従来のドリフトキャン
セル装置は、センサ出力信号とこの出力信号をＡ．Ｃ．
結合（微分回路）した反転出力信号とがクロスするポイ
ントをゼロ角速度のポイントとして、このときの電圧を
基準レベルとしてセンサのドリフトをキャンセルする方
式である。

【００１４】このドリフトキャンセルは、Ａ．Ｃ結合の
時定数以下のドリフトに対してキャンセル動作が極めて
有効である。しかし、この時定数を超える緩やかな振動
のドリフトに対しては、Ａ．Ｃ結合によるＤ．Ｃレベル
の変動が発生するため、基準レベルが誤って検出される
おそれがあった。すなわち、図５（ａ）のような無操作
状態であっても、所定期間Ｔ_o にわたってセンサ出力信
号を取り込む際に、Ｄ．Ｃ．レベルの変動が大きいとド
リフトキャンセルが誤動作する場合があった。

【００１５】また、図５（ｂ）において、操作側から操
作信号が加わった場合、ヨー軸の角速度が変化し、セン
サ出力信号に大きな出力が検出されるが、このときに、
オフセットキャンセル動作を行うと、この大きなセンサ
出力信号を基準値として読み込んでしまうので、操作を
止めたときにヘリコプタのテールが動き、次に無操作状
態のセンサ出力信号を再読み込みするまでは、ヘリコプ
タの機体が回る動作をしてしまう。また、操作を停止し
てからヨー軸運動が収まるまでの期間において細かなハ
ンチング動作がある。このようなハンチング動作期間に
おいてセンサ出力信号を取り込んでも基準レベルが誤っ
て検出されるおそれがあり、このような基準レベルを用
いるとドリフトキャンセルは誤動作することになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、角速度制御に用
いる圧電振動方式等による角速度検出センサの出力信
号、角速度制御のための操作状態を判定してドリフトキ
ャンセルの誤動作を防止することができる角速度検出セ
ンサのドリフトキャンセル装置を提供することを目的と
するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、角速度検出センサの出力に基づいて基準レベ
ルを検出し、前記センサの出力と前記基準レベルとの差
に基づいて角速度制御に用いる角速度検出信号を出力す
る角速度検出センサのドリフトキャンセル装置であっ
て、前記センサの出力を所定期間にわたって取り込んで
前記基準レベルを検出し前記基準レベルを保持する基準
レベル出力手段と、前記センサの出力と、保持された前
記基準レベルとの差に基づいて前記角速度検出信号を出
力する出力手段と、前記センサの出力が前記所定期間の
少なくとも一部を含む期間内において所定レベルを超え
たことを判定して、前記基準レベル出力手段における保
持された前記基準レベルの更新を禁止する手段、を有す
るものである。したがって、センサ出力信号のレベルを
判定することにより、誤検出されたおそれのある基準レ
ベル信号をドリフトキャンセルに使用しないようにし
て、ドリフトキャンセルの誤動作を防止することができ
る。

【００１８】請求項２に記載の発明においては、角速度
検出センサの出力に基づいて基準レベルを検出し、前記
センサの出力と前記基準レベルとの差に基づいて角速度
制御に用いる角速度検出信号を出力する角速度検出セン
サのドリフトキャンセル装置であって、前記センサの出
力を所定期間にわたって取り込んで前記基準レベルを検
出し前記基準レベルを保持する基準レベル出力手段と、
前記センサの出力と、保持された前記基準レベルとの差
に基づいて前記角速度検出信号を出力する出力手段と、
前記所定期間の少なくとも一部を含む期間内に前記角速
度制御のための操作状態が存在することを判定して、前
記基準レベル出力手段における保持された前記基準レベ
ルの更新を禁止する手段、を有するものである。したが
って、角速度制御のための操作状態を判定することによ
り、誤検出されたおそれのある基準レベル信号をドリフ
トキャンセルに使用しないようにして、ドリフトキャン
セルの誤動作を防止することができる。

【００１９】請求項３に記載の発明においては、角速度
検出センサの出力に基づいて基準レベルを検出し、前記
センサの出力と前記基準レベルとの差に基づいて角速度
制御に用いる角速度検出信号を出力する角速度検出セン
サのドリフトキャンセル装置であって、前記センサの出
力を第１の所定期間にわたって取り込んで前記基準レベ
ルを検出し前記基準レベルを保持する基準レベル出力手
段と、前記センサの出力と、保持された前記基準レベル
との差に基づいて前記角速度検出信号を出力する出力手
段と、前記センサの出力が前記第１の所定期間の少なく
とも一部を含む第２の所定期間内において所定レベルを
超えたことを判定するとともに、前記第１の所定期間の
前の第３の所定期間内に前記角速度制御のための操作状
態が存在することを判定し、少なくとも一方の判定条件
を満たす場合に、前記基準レベル出力手段における保持
された前記基準レベルの更新を禁止する手段、を有する
ものである。したがって、センサ出力信号のレベルおよ
び角速度制御のための操作状態を判定することにより、
誤検出されたおそれのある基準レベル信号をドリフトキ
ャンセルに使用しないようにして、ドリフトキャンセル
の誤動作を防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の角速度検出セン
サのドリフトキャンセル装置の実施の一形態を説明する
ためのブロック構成図である。図中、１は図６にも示し
たヨー軸角速度検出センサ、２は基準レベル出力部、３
は角速度検出信号出力部、４はセンサ出力レベル判定
部、５は操作状態判定部、６はＡＮＤゲートである。

【００２１】ヨー軸角速度検出センサ１の出力であるセ
ンサ出力信号は、基準レベル出力部２および角速度検出
信号出力部３に入力される。基準レベル出力部２は、セ
ンサ出力信号を所定期間Ｔ_o にわたって取り込んで基準
レベルを検出する。ヨー軸角速度検出センサ１は、例え
ば、圧電振動方式角速度検出センサであり、基準レベル
出力部２は、従来例として図６に示した微分回路３１，
比較回路３２，パルス選択回路３３，サンプルホールド
回路３４の機能に対応するブロックであり、角速度検出
信号出力部３は、従来例として図６に示した差動増幅回
路３５の機能に対応するブロックであるが、必ずしも同
一である必要はない。

【００２２】したがって、一具体例としては、センサ出
力信号が基準レベルとなるタイミングを検出し、このタ
イミングでパルス列を生成し、このパルス列でセンサ出
力信号をサンプリングして基準レベルをホールドする。
基準レベル出力部２の出力は、角速度検出信号出力部３
に入力される。角速度検出信号出力部３は、センサ出力
信号とホールドされた基準レベルとの差に基づいてドリ
フトがキャンセルされた角速度検出信号を出力する。

【００２３】センサ出力信号は、また、センサ出力レベ
ル判定部４にも入力される。センサ出力レベル判定部４
は、センサ出力信号が上述した所定期間Ｔ_o 内において
予め設定された所定のレベル範囲を超えていないかどう
かを判定し、超えていないときには「１」を出力する。
ヨー軸操作信号は、操作状態判定部５に入力される。操
作状態判定部５は、所定期間Ｔ_o に先行する所定期間Ｔ
_A 内に角度操作状態がないかどうかを判定し、角度操作
状態ない場合には「１」を出力する。この例では、この
角度操作状態の判定を角度操作信号の存在によって判定
する。センサ出力レベル判定部４および操作状態判定部
５の各判定出力は、ＡＮＤゲート６に入力され、ＡＮＤ
ゲート６の出力は、基準レベル更新可能化信号として基
準レベル出力部２に入力される。

【００２４】上述した構成により、図５（ａ），図５
（ｂ）に示したＴ₀ の期間のように、センサ出力信号が
わずかに振動している期間であって、かつ、センサ出力
信号を取り込む前の所定期間にわたってヨー軸が無操作
状態である期間のセンサ出力信号を取り込んで検出した
基準信号のみによって、保持された基準信号の更新を可
能として、この保持信号によりドリフトをキャンセルさ
せる。模型ヘリコプタの制御系の電源をオンにしたとき
に、最初の基準レベルがサンプルホールドされ、その
後、ヘリコプタを飛行させて上述したように基準レベル
を逐次更新させる。

【００２５】図２は、図１に示したセンサ出力レベル判
定部および操作状態判定部の一具体例の説明図である。
図３は、本発明の実施の一形態を説明するためのセンサ
出力信号およびヨー軸操作信号の波形図である。図２
中、１１はＡ／Ｄ変換器、１２はセンサ出力記憶レジス
タ、１３はセンサ出力レベル判定レジスタ、１４は負論
理入力のＡＮＤゲート、１５は操作信号記憶レジスタ、
１６は操作状態判定レジスタ、１７は負論理入力のＡＮ
Ｄゲート、１８はＡＮＤゲートである。回路図的に図示
はしているが、実際には、マイクロコンピュータ内部で
処理プログラムによって各機能が実行される。この処理
プログラムは、ＲＯＭに記憶されＲＡＭにロードされて
ＣＰＵによって実行される。

【００２６】センサ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１１に入
力され、所定のサンプリングタイミングでディジタル信
号に変換されて、センサ出力記憶レジスタ１２に順次記
憶される。センサ出力記憶レジスタ１２は、サンプル信
号を受け入れながら常時、所定期間Ｔ_o に相当する複数
のサンプル信号を保持している。センサ出力記憶レジス
タ１２の並列出力は、図１に示した基準レベル出力部２
と角速度検出信号出力部３とに共通して使用される。セ
ンサ出力記憶レジスタ１２の各レジスタ段のサンプル信
号は、そのレベルを判定されて、その判定出力がセンサ
出力レベル判定レジスタ１３に並列出力される。

【００２７】図３（ａ）に示すように、この判定では、
ドリフトキャンセル可能なセンサ出力信号の振幅上限に
正負のスレッシホールドレベルを設定し、センサ出力信
号がこの値を超えているか否かを判定する。正負のスレ
ッシホールドレベルを超えているときには「１」を、セ
ンサ出力レベル判定レジスタ１３の対応する段に記憶さ
せる。負論理入力のＡＮＤゲート１４は、センサ出力レ
ベル判定レジスタ１３の各段の出力を入力する。所定期
間Ｔ_o 内においてスレッシホールドレベルを超えるサン
プルがないときには、負論理入力のＡＮＤゲート１４は
「１」を出力し、所定期間Ｔ_o の間において、センサ出
力信号の振動がこのスレッシホールド以下であると判定
する。

【００２８】逆に、所定期間Ｔ_o 内において、スレッシ
ホールドを超えるサンプルが１つでもあれば、負論理入
力のＡＮＤゲート１４は「０」を出力し、アンドゲート
１８を介して基準レベルの更新を禁止することになる。
この所定期間Ｔ_o のサンプルは、上述したように基準レ
ベルの更新処理に用いられるものであるため、この所定
期間Ｔ_o 中にスレッシホールドレベルを超えるサンプル
が１つでもあれば、これに基づいて生成された基準レベ
ルは誤検出されたおそれがあるので、既にホールドされ
ていた基準レベルの更新を禁止する。

【００２９】図３（ｂ）に示すヨー軸操作信号は、操作
信号記憶レジスタ１５に入力される。操作信号記憶レジ
スタ１５の各段は、Ａ／Ｄ変換器１１のサンプルタイミ
ングに同期して、ヨー軸操作信号をサンプリングして順
次取り込み、次段にシフト動作させる。図示の例では、
操作信号記憶レジスタ１５は、所定期間（Ｔ_o ＋Ｔ_A）
に相当するヨー軸操作信号を保持しながらシフト動作を
している。

【００３０】操作信号記憶レジスタ１５の内、入力段か
ら所定期間Ｔ_o までに相当する前段は、センサ出力信号
の出力レベル判定のタイミングに対し、ヨー軸操作状態
の判定のタイミングを遅らせるためのものである。入力
段から所定期間Ｔ_o に続く所定期間Ｔ_A に対応する複数
の各レジスタ段においてヨー軸操状態の有無を判定す
る。操作信号があるときには「１」を操作状態判定レジ
スタ１６の対応する段に入力する。なお、ヨー軸の操作
状態は、必ずしもヨー軸操作信号に基づいて判定する必
要はなく、アクチュエータの出力変化状態を検出するな
ど、何らかの手段で操作状態であることが検出されれば
よい。

【００３１】図３（ｃ）には、センサ出力レベル判定レ
ジスタ１３と操作状態判定レジスタ１６とを図示してい
る。波形図に対してセンサ出力レベル判定レジスタ１３
が、時間経過とともに図示右方向に移動するものとし
て、図３（ａ）のセンサ出力信号と対比することによ
り、出力レベル判定レジスタ１３が判定しているセンサ
出力信号の期間がわかる。また、同様に、操作状態判定
レジスタ１６が、時間経過とともに右方向に移動するも
のとして、図３（ｂ）のヨー軸操作信号の波形と対比す
ることにより、操作状態判定レジスタ１６が判定してい
るヨー軸操作信号のサンプリング期間がわかる。

【００３２】負論理入力のＡＮＤゲート１７は、操作状
態判定レジスタ１６の各段の出力を入力し、所定期間Ｔ
_A 内において操作信号がないときには、負論理入力のＡ
ＮＤゲート１７は「１」を出力し、操作状態が所定期間
Ｔ_o に先行する所定期間Ｔ_Aにわたって存在しないと判
定する。

【００３３】逆に、所定期間Ｔ_A 内において、操作信号
のサンプルが１つでも存在すれば、負論理入力のＡＮＤ
ゲート１７は「０」を出力し、アンドゲート１８を介し
て基準レベルの更新を禁止することになる。したがっ
て、基準レベルの出力処理に用いられる所定期間Ｔ_o の
サンプルの直前の所定期間Ｔ_A において操作信号が存在
するときには、所定期間Ｔ_A 間のサンプルに基づいて生
成された基準レベルは誤って検出されたおそれがあると
みて、既に保持されていた基準レベルの更新を禁止す
る。この所定期間Ｔ_A は、図３（ａ）に示したハンチン
グ現象が生じる期間に対応して設定されているため、こ
の期間を過ぎていない所定期間Ｔ_A のサンプルから得ら
れた基準レベルを用いないことを意味する。一具体例と
して、この所定期間Ｔ_A は例えば１秒程度に設定され、
所定期間Ｔ_o もこれにほぼ等しく設定される。

【００３４】上述したように、センサ出力記憶レジスタ
１２の並列出力は、基準レベル出力部２および角速度検
出信号出力部３にも共通して使用される。したがって、
基準レベル出力部２は、センサ出力記憶レジスタ１２に
取り込まれた所定期間Ｔ_o のサンプル信号に基づいて基
準レベルを検出している。センサ出力記憶レジスタ１２
は、ディジタルフィルタのシフトレジスタとしても使用
され、タップ係数によりローパスフィルタとして機能さ
せている。その後段に、図６に示した微分回路３１の機
能を果たすハイパス型のディジタルフィルタが接続され
る。上述したローパスフィルタは、角速度検出センサの
自体の振動周波数（一例として、１．５ｋＨｚ）の信
号、その他のノイズ信号をカットするためのものであ
り、同時に、後続するハイパスフィルタの動作可能周波
数帯域内に信号を制限する役割も果たしている。

【００３５】上述した例では、操作信号記憶レジスタ１
５を用いている。しかし、ヨー軸操作信号に基づいて操
作状態を先に判定し、操作信号記憶レジスタ１５に代え
て、これと同じ段数の操作状態判定レジスタ１６を用
い、その後半の期間Ｔ_A に相当する複数段の出力を負論
理入力のＡＮＤゲート１７に入力するようにしてもよ
い。また、上述した例では、所定期間Ｔ_o と所定期間Ｔ
_A の時間関係を規定するのに、操作信号記憶レジスタ１
５の前半の段数により実現したが、これに限られない。
例えば、ヨー軸操作信号を入力する操作信号記憶レジス
タ１５を所定期間Ｔ_A に相当する段数とし、この判定出
力を操作状態判定レジスタ１６に出力してもよい。この
場合にも、負論理入力ＡＮＤゲート１７の出力を所定期
間Ｔ_o に相当する期間だけ遅延させてＡＮＤゲート１８
に入力させれば、全く同じ基準レベル更新信号を得るこ
とができる。

【００３６】ここで、図１の基準レベル出力部２がセン
サ出力信号を取り込む期間（Ｔ_o ）、センサ出力レベル
判定部４によりセンサ出力信号がスレッシホールド値以
下であると判定する期間、操作状態判定部５により操作
状態が存在しないと判定する期間（Ｔ_A ）、これらの相
互の関係を検討する。

【００３７】センサ出力信号がスレッシホールド値以下
であることを検出する期間は、上述の例では、センサ出
力信号の取り込み期間（Ｔ_o ）に一致させた。しかし、
この取り込み期間（Ｔ_o ）の少なくとも一部の期間にお
いてスレッシホールド以下であると判定すれば、直流レ
ベル検出の誤動作を改善することができる。また、セン
サ出力信号の取り込み期間（Ｔ_o ）の直前または直後の
期間を含んだ期間について、スレッシホールド以下であ
ると判定すれば、前後の影響も考慮することになるの
で、直流レベル検出の誤動作を改善することができる。

【００３８】一方、操作状態が存在しないと判定する期
間（Ｔ_A ）は、上述の例では、センサ出力信号の取り込
み期間（Ｔ_o ）の直前の期間であって、ハンチングの発
生が予想される期間とした。しかし、センサ出力信号の
取り込み期間（Ｔ_o ）の少なくとも一部の期間を含んだ
期間において操作状態を判定しても、直流レベル検出の
誤動作を改善することができる。

【００３９】また、上述した説明は、センサ出力レベル
判定部４および操作状態判定部５を併用した例を示した
が、いずれか一方を用いてもよい。例えば、センサ出力
レベル判定部４のみを用いる場合に、センサ出力信号が
スレッシホールド値以下であることを検出する期間は、
センサ出力信号の取り込み期間（Ｔ_o ）の少なくとも一
部の期間でもよい。さらに、この直前の期間（Ｔ_A ）を
含む期間とすれば、ハンチング発生期間での直流レベル
の取り込みを多少は避けることができる。一方、操作状
態判定部５のみを用いる場合には、センサ出力信号の取
り込み期間（Ｔ_o ）の少なくとも一部の期間を含めた期
間とすればよい。さらに、センサ出力信号の取り込み期
間（Ｔ_o ）の直前の期間であって、ハンチングの発生が
予想される期間を加えた期間とするとさらによい。

【００４０】上述した説明では、センサ固有のドリフト
や温度オフセットの顕著な圧電振動型角速度検出センサ
を用いたものを説明したが、他の角度検出センサであっ
ても、センサ固有のドリフトや温度オフセットをキャン
セルすることができる。上述した説明では、本発明を、
模型用ヘリコプタのヨー軸のジャイロ制御に角速度検出
センサを用いた場合について説明したが、模型ヘリコプ
タの他の２軸の制御、ロール軸、ピッチ軸のジャイロ制
御に用いてヘリコプタの姿勢制御を行なうのに用いても
よい。模型飛行機の同様な姿勢制御の場合に用いてもよ
い。空撮用，農薬散布等の遠隔制御ヘリコプタや遠隔制
御飛行機の姿勢制御、模型ボートや模型自動車の方向制
御のほか、角速度検出センサを角速度制御に用いる場合
に、本発明を採用することができる。

【００４１】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、本発
明によれば、角速度検出センサのドリフトキャンセル装
置において、基準レベルの誤検出を防止することがで
き、この角速度検出出力を用いた制御の安定動作が可能
となるという効果がある。無線操縦されるヘリコプタや
飛行機等の飛行体のヨー軸制御に用いれば、安定した姿
勢制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を説明するためのブロッ
ク構成図である。

【図２】図１に示したセンサ出力レベル判定部および操
作状態判定部の一具体例の説明図である。

【図３】本発明の実施の一形態を説明するためのセンサ
出力信号およびヨー軸操作信号の波形図である。

【図４】模型用ジャイロ装置のブロック線図である。

【図５】角速度検出センサのセンサ出力信号を示す波形
図である。

【図６】従来の角速度検出センサのドリフトキャンセル
装置の一例を示す概要ブロック構成図である。

【図７】図６中の微分回路の特性図である。

【図８】図６に示した従来のドリフトキャンセル装置の
動作特性図である。

【図９】図６に示した従来のドリフトキャンセル装置に
おけるセンサ出力信号、微分出力信号の波形を模式的に
示す説明図である。

【符号の説明】

１ ヨー軸角速度検出センサ、２ 基準レベル出力部、
３ 角速度検出信号出力部、４ センサ出力レベル判定
部、５ 操作状態判定部、６ ＡＮＤゲート、１１ Ａ
／Ｄ変換器、１２ センサ出力記憶レジスタ、１３ セ
ンサ出力レベル判定レジスタ、１４ 負論理入力のＡＮ
Ｄゲート、１５ 操作信号記憶レジスタ、１６ 操作状
態判定レジスタ、１７ 負論理入力のＡＮＤゲート、１
８ ＡＮＤゲート、４１ センサ出力信号、４２ 微分
出力信号、４３ 基準レベル電圧、４４ 交点の電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｐ 21/00 Ｇ０１Ｐ 21/00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角速度検出センサの出力に基づいて基準
   レベルを検出し、前記センサの出力と前記基準レベルと
   の差に基づいて角速度制御に用いる角速度検出信号を出
   力する角速度検出センサのドリフトキャンセル装置であ
   って、 前記センサの出力を所定期間にわたって取り込んで前記
   基準レベルを検出し前記基準レベルを保持する基準レベ
   ル出力手段と、 前記センサの出力と、保持された前記基準レベルとの差
   に基づいて前記角速度検出信号を出力する出力手段と、 前記センサの出力が前記所定期間の少なくとも一部を含
   む期間内において所定レベルを超えたことを判定して、
   前記基準レベル出力手段における保持された前記基準レ
   ベルの更新を禁止する手段、 を有することを特徴とする角速度検出センサのドリフト
   キャンセル装置。
2. 【請求項２】 角速度検出センサの出力に基づいて基準
   レベルを検出し、前記センサの出力と前記基準レベルと
   の差に基づいて角速度制御に用いる角速度検出信号を出
   力する角速度検出センサのドリフトキャンセル装置であ
   って、 前記センサの出力を所定期間にわたって取り込んで前記
   基準レベルを検出し前記基準レベルを保持する基準レベ
   ル出力手段と、 前記センサの出力と、保持された前記基準レベルとの差
   に基づいて前記角速度検出信号を出力する出力手段と、 前記所定期間の少なくとも一部を含む期間内に前記角速
   度制御のための操作状態が存在することを判定して、前
   記基準レベル出力手段における保持された前記基準レベ
   ルの更新を禁止する手段、 を有することを特徴とする角速度検出センサのドリフト
   キャンセル装置。
3. 【請求項３】 角速度検出センサの出力に基づいて基準
   レベルを検出し、前記センサの出力と前記基準レベルと
   の差に基づいて角速度制御に用いる角速度検出信号を出
   力する角速度検出センサのドリフトキャンセル装置であ
   って、 前記センサの出力を第１の所定期間にわたって取り込ん
   で前記基準レベルを検出し前記基準レベルを保持する基
   準レベル出力手段と、 前記センサの出力と、保持された前記基準レベルとの差
   に基づいて前記角速度検出信号を出力する出力手段と、 前記センサの出力が前記第１の所定期間の少なくとも一
   部を含む第２の所定期間内において所定レベルを超えた
   ことを判定するとともに、前記第１の所定期間の前の第
   ３の所定期間内に前記角速度制御のための操作状態が存
   在することを判定し、少なくとも一方の判定条件を満た
   す場合に、前記基準レベル出力手段における保持された
   前記基準レベルの更新を禁止する手段、 を有することを特徴とする角速度検出センサのドリフト
   キャンセル装置。