JPS5994104A - 補助安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両又は船舶に搭載した探索装置のための補助
安定化装置に関する。かかる探索装置は車両又は船舶上
でプラットホームの上に装着し、このプラットホームを
水平面に対し安定化するのが普通である。探索装置は別
にして、追跡装置及び光・電子観察装置が探索及び追跡
装置に未だ設けられていない場合、追跡装置及び光・電
子観察装置を安定化プラットホーム上に装着すると、付
加された重量及び重量分布を介して安定化系の重量が重
くなるという欠点がある。米国特許第３３５８２８５号
では、プラットホームの上下両側のうちその上側に追跡
装置が設置されかつその下側に探索装置を設置されるプ
ラットホームをレードーム場内の安定止枠に懸架するこ
とによって上記欠点を除去するようにしている。しかし
かかる安定化装置は、追跡装置及び探索装置に含まれて
いない光・電子観察装置をレードーム内のプラットホー
ム上に設置できないという欠点と、レードーム従って内
部にプラットホームを懸架した安（８） 定化枠が著しいロール運動を行う場合、探索装置の視界
が妨害され、探索過程に当り盲点を生ずるという欠点を
有している。本発明の目的は既知のものとは全く異なる
安定化方式により上記欠点を除去する補助安定化装置を
提供するにある。

かかる目的を達成するため本発明の補助安定化装置は、
探索軸の周りで回転する探索装置の部分に装着した２つ
の互に垂直な軸（Ｓｏ及びＳ、）の周りで探索装置の観
察部を安定化する第１及び第２サーボ機構を備えたこと
を特徴とする。従って探索装置の観察部は別個に安定化
される。観察部に対してはレーダー・アンテナ系又はテ
レビジョンもしくは赤外線カメラを使用することができ
る。

斜面において探索運動を行わせることができる構成とす
る。

次に、図面につき本発明を説明する。

第１図において探索装置の探索軸を数字１で示す。探索
装置はプラットホーム２上に装着し、これ、車両もしく
は船舶と共に揺動する回転自在支持部で構成する。地球
に対し固定された基準軸例えば垂直線に対するプラット
ホーム２の瞬時傾斜角をαで示す。探索軸１の周りで回
転する探索装置の部分上には２つの互に垂直な軸Ｓ　及
びＳｇを設け、これらの軸の周りにおいて探索装置の観
察部８を回転自在としかつ安定化する。探索装置の観察
部ａは平面４においてその探索動作を行う。

観察部８の安定化は平面４の方位を地球に対し固定され
た吠態に維持するために行われる。

探索装置が傾斜したブラットホーム２上で回転する場合
、探索運動において不均一運動が起る。

この不均一運動により、軸Ｓ□及びＳ２の周りに作用す
る擾乱トルクが生ずる。探索軸１の周りにおける観察部
３の回転速度ω−ｉが一定であり、かつ平面４が垂直線
に対し垂直であると仮定すると、軸Ｓ□の周りでの擾乱
トルクＭｓは次式で表わすことができ、ここでＪは探索
装置の安定化される部分即ち懸架された観察部８の安定
化軸の周りでの慣性モーメントである。従って擾乱トル
クは２つの周波数成分を含んでいる。探索動作における
不均一運動を介して生ずるこの擾乱トルクとは別に、他
の擾乱トルクが発生する。しかしこれら他の擾乱トルク
は大きさが小さく、かつ摩擦トルク、プラットホームの
ロール・レートに起因するジャイロ・トルク、及び風ト
ルクを含んでいる。これら擾乱トルクのすべてがサーボ
機構における制御誤差の第１の原因になる。かかる制御
誤差の第２の原因は軸Ｓ□及びＳ２上におけるサーボモ
ータの四−夕に対する各ステータの回転速度にある。平
面４の方位及び上記ロータの方位は地球に対し固定され
るから、ステータは、傾斜回転軸１の周りにおける観察
部３の回転に当りそれぞれのロータの周りを回転する。

従って、軸Ｓ０の周りにおけるサーボ機構におけるこの
回転によって導入される擾乱成分ψ８は次式 ％式％ によって表わすことができる。Ｍｓ及び小。にょる制御
誤差への影響は、平面４が地球に対し固定されており通
常水平である方位に修正されるにも拘らず、この平面を
依然としてこの方位からずれた状態ならしめることであ
る。しかしある種の補正方法によれば制御誤差を大幅に
低減することができ、特に、サーボ機構においてα及び
Ｂの値に応じてフィードフォワード制御を適用すること
によりＭｓ及び会。のω成分の影響を打消すことができ
る。フィードフォワード制御においては平面４を適切に
所望方位からずれた状態に強制的に安定化して、上記擾
乱が発生しても所望平面における安定化が依然として実
現されるようにする。直接駆動サーボモータを使用した
場合この補正は付加的なモータ・トルクを必要としない
。しがしＭ６の８ω成分によって生ずる制御誤差の補正
には付加的モータ・トルク及び付加的計算が必要になる
。

しかし、３ω成分によって起る制御誤差は実際上は大き
さが限られているから、かかる制御誤差は通常補正する
必要がない。

第２図のブロック図は制御製差補正手段の一例と共に一
つの安定化軸に対するサーボ機構を示すａサーボ機構は
少なくともサーボ増幅器及びモータから成る位置帰還装
置を以って構成する。この位置帰還装置を直結負荷と共
に数字５で示す。サーボ増幅器及びモータから成る位置
帰還装置は伝達関数を決定できるようにするため機能的
にのみ示しである。制御電圧Ｅｉとは別に、擾乱トルク
の和が位置帰還装置において作用し、これらトルクのう
ち不均一トルクＭ８だけ考慮する。更に、逆電圧を発生
するステータ回転擾乱成分ψ８はモータの駆動に作用す
る。本例ではサーボ増幅器は電流帰還回路を備えている
。モータに負荷が加えられた場合の位置帰還装置の入力
Ｅｉ　、　ＭＳ及び小。並に出力ψ１の間の関係は次式 ％式％） によって表わすことができ）ここでＫｅはサーボ増幅器
のフォワード利得、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｒｍは
電流帰還定数、Ｒはモータ電機子紙゛抗、Ｌはモータの
自己インタリタンス、Ｋｖは逆は電気的時定数であり、
τ８く〈τ。である。

位置帰還回路においてはその入力信号をψｉ′で示し、
かつロータ及びステータの間の角度差を入力端子に帰還
し、この位置帰還回路におけるψｉ／。

Ｍ及びψ　並に９１の間の関係は次式 によって表わされ、ここでＦ（Ｓ）はフィードフォワー
ド回路におけるフィルタ６の伝達関数であり、所要のモ
ータ・トルクを低く維持し、しかも制御誤差が著しく大
きい値に達することがないようにし、かつ所望の軽量構
造従って比較的弱い構造における機械的共振を防止する
ため、本例では擾乱Ｍ８及び小。の周波数範囲の近くの
比較的狭いサーボ帯域幅を使用する。この周波数範囲で
はＦ（ｓ）：　Ｋ−ｓとなり（但しＫは定数）、この周
波数範囲は周波数間隔 の間の前記関係式は次の近似式 によって表わすことができる。

回転軸が垂直状態の場合ψ土′＋ψ８−０゜Ｍ８−０及
び＜’Ｓ−ｏｒ従ってψアー０となる。従って平面４は
この軸の周りにおいて所望（水平）位置において安定化
される。回転軸が傾斜状態の場合、上記周波数範囲内に
おける制御誤差Δψ１はに等しくなる。平面４を当該軸
の周りで所望値に安定化するため、サーボ機構の入力信
号ψｉ／は、当該軸についてのロータ及びステータの間
の制御される角度差の所望値を示す信号ψｉと、制御誤
差に対する補正信号ψ。とで構成される。この補正信号
ψ。はプラットホームの傾斜状態αと、プウットオ−Ｊ
、（Ｄ平面いｉいて測定した回転軸。状態Ｂとに依存し
、ψ。−Ｆ（α、　Ｂ　）＝Δψ１で表わされる。

サーボ機構の入力信号ψｉ／はコンピュータ７によって
供給する。このコンピュータは信号変換器８及びフィー
ドフォワード回路９を備えている。信号変換器８では、
地球に対し固定された基準軸について測定したプラット
ホームの傾斜状態αと、回転軸の状態Ｂとから信号ψｉ
を発生するＯフィードフォワード回路９は角速度Ｃｖ”
９’ｉに依存する速度フィードフォワード部を備える。

一層精密な制御誤差補正は角加速度Ｃａ・ψ土に依存す
る加速度フィードフォワード部を付加することによって
得られる。かかる場合には補正信号ψ。は次式ψ。−（
ｃｖ＋ｃａ−ｓ　）ｓψｉによって表わすことができ、
ここでＣｖ及びＣａはα及びｉに依存するか、又は実際
上ｉの変動及びαの値が著しく小さい場合には一定と仮
定することができる。コンピュータ７においてＣｖ及び
Ｃａを正しく決定することにより、Δψ１におけるω成
分を大幅に補正することができ入光に述べたように８ω
成分は補正する必要がない。

従って、α及びＢ並にψｉの間の確立された関係からコ
ンピュータ７により、α及びＢの各瞬時値に関連する瞬
時値ψ。を計算する。速度及び加速度フィードフォワー
ド制御量に代えコンピュータ７によりα及びＢ並にψ。

或はΔψ１の間の固定された数学的関係又は実験的に確
立された関係からψｉの各修正された値を計算すること
もできる。

この目的のためコンピュータ７は一連のα及びＢの値に
対するψ。の対応値を含むメモリを備えることができる
。

更に第２図の例にはコンピュータ及び特定のサーボ機構
の間を接続するディジタル・アナログ・コンバータ１０
及びアナログ・ディジタル・コンバータ１１を示しであ
る。なお本例ではサーボ機構は電気・機械式のものを示
したが、液体又は気体式のサーボ機構を使用することも
できＺ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、 第２図は本発明の実施例のブロック図である。 １・・・探索軸　　　　　　２・・・プラットホーム３
・・・観察部　　　　　　６・・・フィルタ７・・・コ
ンピュータ　　　８・・・信号変換器９・・・フィード
フォワード回路 １０・・・Ｄ／Ａコンバータ １１・・・Ａ／Ｄコンバータ。 特許出願人　　ホランドセ・シグナールアパラーテン・
ビー・ベー （１５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　車両又は船舶に搭載した探索装置用の補助安定化装
   置において、探索軸の周りで回転する探索装置の部分に
   装着した２つの互に垂直な軸（Ｓ　及びＳ、）の周りで
   探索装置の観察部を安定化する第１及び第２サーボ機構
   を備えたことを特徴とする補助安定化装置。 区　軸Ｓよの周りで所望角度値ψｉ□においてかつ軸Ｓ
   ２の周りで所望角度値ψｉ、における安定化を達成する
   ためコンピュータを備え、コンピュータにより、地球に
   対し固定された基準軸に対する、探索装置を支持するブ
   ラットホームのｉｎ傾斜角αと、プラットホームの平面
   において測定した、探索軸の周りでの探索装置の瞬時角
   度位置Ｂとから、それぞれ第１及び第２サーボ機構に対
   する入力信号ψ土□十Ｆ、（α、Ｂ）及びψ１２十Ｆ２
   （α、Ｂ）を決定し、ここでＦ□（α、Ｂ）及びＦ２（
   α、Ｂ）がそれぞれ第１及信号であり、制御誤差の主な
   原因が探索運動における不均一性によって生ずる擾乱ト
   ルクと、軸Ｓ□及びＳ２におけるサーボ機構モータのロ
   ータに対する各ステータの回転速度である特許請求の範
   囲第１項記載の補助安定化装置。 ＆　第１及び第２サーボ機構を少なくともサーボ増幅器
   及びモータを含む位置帰還装置で構成する特許請求の範
   囲第２項記載の補助安定化装置。 ４、　コンピュータが、所望角度値ψｉ□及びψ１２か
   ら第１及び第２サーボ機構に対する前記入力信号を決定
   するためのフィードフォワード回路を備える特許請求の
   範囲第８項記載の補助安定化装置。 氏　フィードフォワード回路が、第１サーボ機構に対し
   て、コンピュータによって計算した角速度Ｃｖ□・φ１
   ０に依存する速度フィードフォワード部と、第２サーボ
   機構に対して、コンピユータによって計算した角度Ｃｖ
   □・会１２に依存する速度フィードフォワード部とを備
   える特許請求の範囲第４項記載の補助安定化装置。 ａ　フィードフォワード回路が、第１サーボ機構に対し
   て、コンピュータによって計算した角加速度Ｃａｌ・ψ
   １０に依存する加速度フィードフォワード部と、第２サ
   ーボ機構に対して、コンピュータによって計算した角加
   速度ｃａ２・ψ１２に依存する加速度フィードフォワー
   ド部とを備える特許請求の範囲第５項記載の補助安定化
   装置。 ７、　コンピュータが、瞬時傾斜角度α及び瞬時角変位
   １ｔＢから、α及びＢ並にＦ□（α、Ｂ）及びＦ２（α
   、Ｂ）の間の確立された関係を用いて、Ｆｌ（α、Ｂ）
   及びＦ２（α、Ｂ）の瞬時値を決定する手段を備える特
   許請求の範囲第８項記載の補助安定化装置。