JPS60225915A - サ−ボ機構 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は車体上にある被制御体を目標方向に空間安定化
制御するための管制装置のサーボ機構に関する。

〔従来技術〕

一般に被制御体の方向制御は互いに直交し、しかも一方
が被制御体に直交する二軸の回転制御軸を有している。

この制御を行う管制装置のサーボ機構は各々の回転制御
軸回りの被制御体の空間回転角速度及び指令された目標
からの空間誤差角を検出する角速度検出器及び角度検出
器と、各回転制御軸ごとに補償回路と駆動信号発生回路
とを有して検出器出力信号から各制御軸ごとの回転駆動
信号を発生する制御装置と、各制御軸回りの被制御体の
駆動トルクを発生する回転駆動装置とを備え、各回転制
御軸ごとに独立な制御を行っている。

この方式は車体が静止している場合はうまく機能するが
、車体が走行し２つの回転制御軸に直交する軸回りに車
体傾斜した場合、角度検出器及び角速度検出器ともにこ
の傾斜角を検知できないため傾斜分の誤差が出る。従来
のサーボ機構ではとの問題を解決するために指向軸に直
交しない方の回転制御軸回りの角速度検出器及び角度検
出器の検出軸を他方の回転制御軸と被制御体の指向軸と
に直交するように配置した。これにより車体傾斜等の外
乱に対して角速度検出器及び角度検出器の検出不感軸が
指向軸に一致するようになるため方向制御誤差を零にす
る制御が可能になる。

第１図、第２図及び第３図によって従来のサーボ機構の
一例を説明する。ｇ１図において、第１の軸（１）及び
第２の軸（２］は車体上にある被制御体の直交する２つ
の回転制御軸である。被制御体の空間回転角速度及び指
令された目標方向からの空間誤差角を検出する角速度検
出器及び角度検出器の検出軸は第１の軸（１）とそれに
直交する第３の軸（３）の２軸ある。ここに第４の軸（
４）は第１の軸（１）と第２の軸（２）とに直交する軸
であり、指向軸（５）は第１の軸（１）と第３の軸（３
）とに直交している。Ｗｌ、Ｗ３は各々第１の軸（１）
、第３の軸（３１回りの被制御体の空間回転角速度であ
り、ム１．ム３は各々第１の軸（１）、第３の軸（３）
回りの被制御体の指令された目標方向からの空間誤差角
である。またｌは指向軸（５）と第４の軸（４）とのな
す角度である。

このサーボ機構は第２図に示す構成を有している。被制
御体（６；の空間回転角速度Ｗ１及び空間誤差角Ａ１は
各々角速度検出器（７）及び角度検出器（８）によって
角速度検出信号ｆ１及び角度検出信号ｌとして検出され
る。

又被制御体（６１の空間回転角速度Ｗ５及び空間誤差角
Ａ６は各々角速度検出器（９）及び角度検出器ｕｔｉに
よって角速度検出信号ｆ３及び角度検出信号ｉとして検
出される。これらの検出信号は制御装置（ｌυに入力さ
れる。検出信号Ｗ１とム１は補償回路ａｚにおいて方向
を示す空間角度指令信号Ｒ１とともにサーボ補償が加え
られた後、第１の軸（１）回りに関する回転制御信号Ｃ
１に変換される。又検出信号Ｗ３とＡ３は補償回路０に
おいて方向を示す空間角度指令信号Ｒ２とともにサーボ
イ償が加えられた後、第２の軸（２）回りに関する回転
制御信号Ｃ２に変換される◎回転制御信号Ｃ１は駆動信
号発生回路（４によって回転駆動装置ｔＬｅを駆動する
回転駆動信号Ｄ１に変換され３回転制御信号０２は駆動
信号発生回路四によって回転駆動装置ａηを駆動する回
転駆動信号Ｄ２に変換される。回転駆動装置ａｅは制御
装置収りの出力信号である回転駆動信号Ｄ１を受け、こ
れに比例する駆動トルクＴ１を被ｍＵＩ１体（６）の第
１の軸（１）回りに加え９回転駆動装置ａηは制御装置
Ｉの出力信号である回転駆動信号Ｄ２を受け、これに比
例する駆動トルクで２を被制御体（６）の第２の軸（２
）回りに加える。ここに補償回路０及びａ湯の構成例を
第３図に示す、第３図（、）は補償回路ａａの構成例で
あり、加算点舖において角度指令信号Ｒ１と角度検出信
号ｉとの差をとり、その出力に補償ゲインα１を乗じて
角速度指令信号Ｓ１を発生し、加算点（至）において角
速度指令信号Ｓ１と角速度検出信号ｆ１との差をとり、
その出力に補償ゲインｔａｎを乗じて回転制御信号０１
を発生する。同様に第３図（ｂ）は補償回路＋１１の構
成例であり、加算点（支）において角度指令信号Ｒ２と
角度検出信号０との差をとり、その出力に補償ゲイン０
を乗じて角速度指令信号ｓ２を発生し。

加算点ｃ！４において角速度指令信号Ｓ２と角速度検出
信号Ｗ５との差をとり、その出力に補償ゲイン（ハ）を
乗じて回転制御信号０２を発生する。このサーボ機構に
よると車体傾斜等に基づく外乱トルクが被制御体に加わ
ることによって発生する空間回転角速度及び空間誤差角
は指向軸（６）に直交する第１の軸（ｒ）及び第３の軸
（３）回りに関する角速度検出器＋７１　、　（９）及
び角度検出器（８）、Ｑ（ｌによって検出されるため、
原理的に指向軸（５）の目標方向からの空間誤差角を零
にする制御が可能となる。

この従来のサーボ機構の欠点は、第２の軸（２）回りの
サーボループの応答時定数よりも早く変化する単体傾斜
等に基づく外乱トルクが被制御体の第４の軸（４）回り
に加わった場合、角度冨が零でないとき、指向軸（５）
は直ちに目標方向からずらされ空間誤差角を生じてしま
うことである。第４図のサーボ機構は被制御体（６）の
第１の軸（１）及び第２の軸ｔ２）回りの制御機構であ
り、被制御体（６１はこれらの軸回りに回転自由度を有
しているためこれらの軸回りに作用する単体傾斜等に基
づく外乱トルクの影響￥ｌまり受けない。他方このサー
ボ機構は被制御体（６膜（第４０軸（４）回りの回転自
由度を有していないため車体傾斜等に基づく第４の軸（
４）回りの外乱トルクの影響を直接受けるため空間誤差
角の発生を許容することになる。

〔発明の概要〕

本発明は被制御体の第４の軸回りに作用する車体傾斜等
に基づく外乱トルクに対して、この車体傾斜角等を直接
検出し、それに比例した駆動トルクを、外乱トルクを打
ち消すよ′）な形で直接被制御体に加えるようなサーボ
ループを付加することによって従来のサーボ機構の欠点
を除去するものである。

〔発明の実施例〕

本発明のサーボ機構の一例を第４図及びｊＩ５図によっ
て説明する。被制御体（８）の第１の軸（１）回り及び
＄３０軸（３）回りの角度検出器と角速度検出器とは従
来のサーボ機ｌｉｌ七同じでめるが、これに第４０軸（
４）回りの空間基準位１１（一般に水平基準）からの被
制御体（ａ）ｃＤ　ａ間傾斜角ム４を検出する傾斜角検
出器（２）及び角度２を検出する角度検出器（イ）を付
加する。制御装置Ｉの補償回路α３は従来のものと同様
に検出信号ｌと讐）及び角度指令信号Ｒ１とから回転制
御信号０１を発生する。

これに対して補償回路Ｏは検出信号Ａ５とＷ６及び角度
指令信号Ｒ２に加えて傾斜角検出器（至）の出力である
傾斜角検出信号ム４及び角度検出器（支）の出力である
角度検出信号ｉを取り込み適当なサーボ補償後１回転制
御傭号Ｃ２を発生する。回転制御信号Ｃ１及び０２以降
の駆動信号発生回路ａ４ｉ及びαり１回転駆動装置ａｍ
及びａηは従来のサーボ機構と同じである。

第５図に本発明における補償回路Ｉの一構成例を示す＠
加算点ｑにおいては角度指令信号Ｒ２と角度検出信号０
との差をとるとともに演算回路（２）の出力信号である
ブースト信号Ｂを加算するＯ演算回路（２）は傾斜角検
出信号ム４と角度検出信号ｉとから次式の演算を施こし
てブースト信号Ｂを発生する。

Ｂ：に、ム４−−−　（Ａ４　）　−５ａｐ（１）改ｔ ここにＫは定数ゲインである。加算点＠以降の補償ゲイ
／ａ３．加算点（２）、補償グイ／四の構成は第３図（
すの従来の補償回路側に同じでるる。このサーボ機構に
よれは、被制御体（６３の第４０軸（４）回りに加わる
車体傾斜等に基づく外乱トルクに対して。

それを直接打ら消すような形でのサーボ補償トルクを従
来のサーボ補償系に重畳することができるので、従来の
ナーボ機＃Ｏ欠点でｂる指向軸（５）の空間誤差角の発
生を抑える事ができる。

尚第４図、第５図の構成例では車体傾斜等に基づく外乱
トルクに対する直接的サーボ補償ループの付加を第２の
軸（２）回りについてのみ実施したが。

第１０軸（１）回りについても同様に実施できる。

〔発明の効果〕

このように、この発明によれば車体傾斜等に基く外乱ト
ルクが被制御体に加わっても指向軸の空間誤差角の発生
を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被制御体の座標系の定義図、第２図は従来のサ
ーボ機構の構成図、第３図は従来のサーボ機構の補償回
路の構成図、第４図は本発明のサーボ機構の構成図、第
５図は本発明のサーボ機構の補償回路の構成図でめる。 （１）は第１の軸、（２）は第２の軸、　１３）、は第
３の軸。 （４）は第４の軸、（ωは指向軸、　１６７は被制御体
、（７）は第１の軸回りの角速度検出器、（８）は第１
の軸回りの角度検出器、（９）は第３の軸回りの角速度
検出器。 霞は第３の軸回りの角度検出器、　ａｌｌは制御装置。 ０は第１の軸に関する補償回路９輪は第２の軸に関する
補償回路、１４は第１の軸に関する駆動信号発生回路、
ａＳは第２の軸に関する駆動信号発生回路、α０は第１
の軸に関する回転駆動装置、Ｑηは第２の軸に関する回
転駆動装置、　Ｑ８は第１の軸に関する補償回路の加算
点、　ａＳは補償ゲイ／、［株］は加算点、　ａＸｌは
補償ゲイン、＠は第２の軸に関する補償回路の加算点、
　ｇ３Ｆｉ補償ゲイン、ｔ２４は加算点。 （ハ）は補償ゲイン、ｍは第４の軸回りの傾斜角検出器
、＠は角度検出器、＠は演算回路である。 ム１は第１の軸回りの指向軸の目標方向からの窒掴娯差
角、Ｗ１は第１の軸回りの空間回転角速度、ム３は第３
の軸回りの指向軸の目標方向からの空間誤差角、ｗｓＦ
ｉ第３の軸回りの空間回転角速度、Ｂは指向軸と第４の
軸とのなす角度、　ＡＩはム１の角度検出信号、Ｗｌは
ｗｌの角速度検出信号、０はム５の角度検出信号、６は
ｗ６の角速度検出信号、０１は第１の軸回りの回転制御
信号、０２は第２の軸回りの回転制御信号、　ＤＩは第
１の軸回りの回転駆動信号、Ｄ２は第２の軸回りの回転
駆動信号、Ｔ１は第１の軸回りの駆動）ル／、Ｔ２４ｄ
第２の軸回りの駆動トルク、Ｒ１は第１の軸回りの角度
指令信号、Ｒ２は第２の軸回りの角度指令信号、８１は
第１の軸回りの角速度指令信号、８２は第２の軸回りの
角速度指令信号、ム４は第４の軸回りの空間基準位置か
らの被制御体の空間傾斜角、Ａ４はム４の傾斜角検出信
号、Ｂは１０角度検出信号、Ｂは第２の軸回りの補償回
路に加算されたブースト信号である・なお８図中同一あ
るいは相当部分には同一符号を付して示しである。 代理人大岩増雄 第１図 ＾ １２図 第３図 （ａ） ゛（ｂ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車体上にあって、第１の軸及び第２の軸の２つの互に直
   交する回転軸を有し、指向方向制御を必要とする被制御
   体を、これらの軸回りに回転駆動制御することによって
   指令された目標方向に空間安定化制御する管制装置のサ
   ーボ機構において。 被制御体の指向軸に直交する第１の軸回りの指向軸の空
   間回転角速度を検出する角速度検出器と。 目標方向からの指向軸の第１の軸回りの空間誤差角を検
   出する角度検出器と、第１の軸及び指向軸に直交する第
   ３の軸回りの指向軸の空間回転角速度を検出する角速度
   検出器と、目標方向からの指向軸の第３の軸回りの空間
   誤差角を検出する角度検出器と、第１の軸と第２の軸に
   直交する第４の軸回りの空間基準位置からの指向軸の空
   間傾斜角を検出する傾斜角検出器と、指向軸と第４の軸
   とのなす角度を検出する角度検出器と、第１の軸回りの
   角速度検出器出力信号及び角度検出器出力信号及び＃１
   １の軸回りの角度指令信号から適当なサーボ補償を施し
   た後回転制御信号に変換する補償回路と、第３の軸回り
   の角速度検出器出力信号及び角度検出器出力信号及びｌ
   ／Ｘ２の軸回りの角度指令信号及び第４の軸回りの傾斜
   角検出器出力信号及び指向軸と第４の軸とのなす角の角
   度検出器出力信号から適当なサーボ補償を施した後回転
   制御信号に変換する補償回路と、第１の軸回りの回転制
   御信号から第１の軸回りの回転駆動装置に供給する回転
   駆動信号に変換する駆動信号発生回路と。 第２の軸回りの回転制御信号から第２の軸回りの回転駆
   動装置に供給する回転駆動信号に変換する駆動信号発生
   回路と、第１の軸回りの回転駆動信号を受け第１の軸回
   りの駆動トルクを発生する回転駆動装置と、第２の軸回
   りの駆動トルクを発生する回転駆動装置とから構成され
   たことを特徴とするサーボ機構。