JPS6048684B2 - gyroscope device - Google Patents

gyroscope device

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JPS6048684B2
JPS6048684B2 JP51126345A JP12634576A JPS6048684B2 JP S6048684 B2 JPS6048684 B2 JP S6048684B2 JP 51126345 A JP51126345 A JP 51126345A JP 12634576 A JP12634576 A JP 12634576A JP S6048684 B2 JPS6048684 B2 JP S6048684B2
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JP
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gyroscope
axis
output
sensitive
torque
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JP51126345A
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アラン・ポール・リービング
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Ferranti PLC
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Publication date
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Publication of JPS6048684B2 publication Critical patent/JPS6048684B2/en
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ジャイロスコープ装置に関し、特二にいわ
ゆる’’動的同調型自由ロータ(Dynamirall
ytunedfreerOtOr)’’ジャイロを含む
ジャイロスコープ装置に係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gyroscope device, particularly a so-called ``dynamically tuned free rotor''.
The present invention relates to a gyroscope device including a gyro.

動的同調型自由ロータジヤイ川よスプリングカップリン
グによつて駆動シャフト上に装着された4慣性要素を含
み、該要素が駆動シャフトによつて回転され、しかも別
の軸まわりに自由に回動しうるようになつている。この
ようなジャイロは駆動シャフトのスピン振動数がスプリ
ング支持体上で回転するときの慣性要素の固有振動数に
等しくなるように設計される。したがつて、これらの条
件の下では、慣性要素は駆動シャフトの角変位に対して
非常に敏惑である。駆動シャフトに相対的な・慣性要素
の変位は、慣性要素の回転平面内にある2つの直交軸に
関して測定され、したがつて自由ロータジヤイ川よ2つ
の単軸ジャイロの代りに使用することができる。慣性プ
ラットホームには安定化すべき3つの互に直交する軸が
ある。したがフつて、単一の自由ロータジャイロを通常
の単軸ジャイロと共に使用し、または2つの自由ロータ
ジャイロを使用することが可能である。慣性プラットホ
ームは普通航空機に取付けられ、航空機が離陸しうる前
にプラットホームを調;整するに必要な時間は非常に重
要である。
A dynamically tuned free rotor comprising four inertial elements mounted on a drive shaft by means of spring couplings, which elements are rotated by the drive shaft and are free to rotate about another axis. It's becoming like that. Such gyros are designed such that the spin frequency of the drive shaft is equal to the natural frequency of the inertial element as it rotates on the spring support. Therefore, under these conditions, the inertial element is very sensitive to angular displacements of the drive shaft. The displacement of the inertial element relative to the drive shaft is measured with respect to two orthogonal axes lying in the plane of rotation of the inertial element, so a free rotor can be used instead of two single-axis gyros. The inertial platform has three mutually orthogonal axes to stabilize. Therefore, it is possible to use a single free rotor gyro with a conventional single axis gyro, or to use two free rotor gyros. Inertial platforms are commonly attached to aircraft and the time required to adjust the platform before the aircraft can take off is critical.

プラットホームは航空機が離陸しうる前に一連の操作を
受けなければならず、この操作は数分を要する。この時
間の一部はジャイロの速度が上がるのを待つために費さ
れる。またレベリングサーボループJのゲインを段階的
に変えることも普通行なわれ、これにもまた時間がかか
る。この発明の一目的は、少なくとも1つの動的同調型
自由ロータジャイロを有しかつより迅速に調整されうる
3軸慣性プラットホーム、およびこのような調心を行な
う方法を提供することである。
The platform must undergo a series of maneuvers that take several minutes before the aircraft can take off. Part of this time is spent waiting for the gyro to speed up. It is also common practice to change the gain of the leveling servo loop J in steps, which also takes time. It is an object of the present invention to provide a three-axis inertial platform having at least one dynamically tuned free rotor gyro and which can be adjusted more quickly, and a method for performing such alignment.

この発明により、3軸ジンバル系において担持されるプ
ラットホーム、ジンバル系の各軸に接続されたシャフト
エンコーダおよびトルクモータ、プラットホーム上に担
持されかつ2つの受感軸を有する少なくとも1つの動的
に同調される自由ロータジャイロ、ジャイロの各受感軸
上に担持されたのジャイロビックオフ、プラットホーム
上に担持されかつジャイロの2つの受惑軸と整合した惑
性軸を有する2つの加速度計、ジャイロの各受感軸上の
のジャイロビックオフの出力に応答して適切なジンバル
トルクモータに分解信号を加えるレゾルバ装置、および
ジャイロモータがその正規動作速度まで加速しつつある
ときに、各シヤイロピツクオフの出力と他のジャイロ受
感軸上の加速度計の出力とを結合するように動作する信
号結合装置、を含むジャイロスコープ装置が提供される
。またこの発明により、下記の工程段階を含む前記ジャ
イロスコープ装置を調整する方法が提供される。すなわ
ち、(a)ジャイロモータの速度がその正規動作速度に
達する前に、各ジンバル軸上のシャフトエンコーダの出
力を該軸上のトルクモータに接続すること;(b旧由ロ
ータジャイロの2つの受感軸のおのおのにおいてジャイ
ロビックオフの出力と他の軸上の加速度計の出力とを結
合し、2Zつに軸に関する2つの結合出力を分解し、ジ
ャイロスピンモータがその正規動作速度まで加速しつつ
ある間に、分解成分を2つの軸上のジンバルトルクモー
タに加えること;(c)ジャイロスピンモータがその正
規動作速度て運転しつつあるときに各J軸上のジャイロ
ビックオフの出力を同軸上のトルクモータに接続し、ジ
ャイロトルク装置に制御信号を加えること。つぎに添付
図面の第1,2図を参照してこの発明を説明する。
The invention provides a platform carried in a three-axis gimbal system, a shaft encoder and a torque motor connected to each axis of the gimbal system, at least one dynamically tuned motor carried on the platform and having two sensitive axes. a free rotor gyro carried on each sensitive axis of the gyro, two accelerometers carried on a platform and having sensitive axes aligned with the two sensitive axes of the gyro, two accelerometers carried on each sensitive axis of the gyro; a resolver device that applies a resolution signal to the appropriate gimbal torque motor in response to the output of the gyroscopic off on the sensitive axis, and the output of each gyroscope off as the gyromotor is accelerating to its normal operating speed; and a signal combining device operative to combine the output of an accelerometer on another gyro sensitive axis. The invention also provides a method for adjusting the gyroscope device, which includes the following process steps. (a) connecting the output of the shaft encoder on each gimbal axis to the torque motor on that axis before the speed of the gyro motor reaches its normal operating speed; (b) connecting the output of the shaft encoder on each gimbal axis to the torque motor on that axis; At each sensitive axis, the gyroscopic spin motor is accelerating to its normal operating speed by combining the output of the gyroscopic off with the output of the accelerometer on the other axis and decomposing the two combined outputs on the two Z axes. (c) applying the decomposition components to the gimbaled torque motors on the two axes; (c) adding the output of the gyrobic off on each J-axis to the torque on the coax when the gyro spin motor is running at its normal operating speed; 1 and 2 of the accompanying drawings.

図面には2つの自由ロータジャイロを使用する慣性プラ
ットホームの各種部品がブロック線図で示されている。
二重線はたとえばジンバル軸、シャフトエンコーダおよ
びトルクモータ間の機械的連結を示す。2つの自由ロー
タジャイロの1つ、ジャイロ1−は2つの直交軸GIX
)GIYを有し、各軸はジャイロビックオフおよびトル
ク装置を備えている。
The drawings show in block diagram form the various parts of an inertial platform using two free rotor gyros.
Double lines indicate mechanical connections between, for example, gimbal axes, shaft encoders, and torque motors. One of two free rotor gyros, Gyro 1- has two orthogonal axes GIX
) GIY, each axis is equipped with a gyrobic off and torque device.

これらの軸は好適にはプラットホームのX,Y軸と一致
し、各軸は加速度計を備えている。第二の自由ロータジ
ャイロ、ジャイロ2’もまた2つの直交軸を有する。こ
れらの1つ、軸G2Zはプラットホームの第Ξ軸と一致
し、やはりビックオフおよびトルク装置を備えている。
ジャイロ2の他の軸、軸G2Rは余分のものてあり、そ
のビックオフとトルク装置は閉ループに連結されてその
零点のふらつきを防止するようになつている。プラット
ホームの3つのジンバル軸、すなわちGMI,GM2,
GM3はそれぞれシャフトエンコーダおよびトルクモー
タを備えている。
These axes preferably coincide with the X and Y axes of the platform, each axis being equipped with an accelerometer. The second free rotor gyro, gyro 2', also has two orthogonal axes. One of these, axis G2Z, coincides with the Ξ axis of the platform and also includes a big-off and torque device.
The other axis of the gyro 2, axis G2R, is redundant and its big-off and torque device are connected in a closed loop to prevent its zero point from wandering. The three gimbal axes of the platform, namely GMI, GM2,
Each GM3 is equipped with a shaft encoder and a torque motor.

便宜上、ジンバル軸GMI,GM2,GM3はそれぞれ
方位、ロール、ピッチとみなされる。図示のように、ジ
ンバル徊ρM1すなわち方位軸はジャイロ2の軸G2Z
と一致している。
For convenience, gimbal axes GMI, GM2, and GM3 are considered azimuth, roll, and pitch, respectively. As shown in the figure, the gimbal movement ρM1, that is, the azimuth axis is the axis G2Z of the gyro 2.
is consistent with

この軸上にシャフトエンコーダ10とジンバルトルク
うモ・一タ11がある。シャフトエンコーダ10の出力
は加算器12、スイッチSAおよび増幅器13を介して
トルクモータ11に加えられる。加算器12の他の入力
は外部基準信号である。ジンバル軸GM2はそのシャフ
トエンコーダ14がスイッチSBおよび増幅器15を介
してトルクモータ16に接続され、ジンバル軸GM3は
そのシャフトエンコーダ17がスイッチSCおよび増幅
器18を介してトルクモータ19に接続されている。前
述したように、ジャイロ2の他軸G2Rはそのビックオ
フ20およびトルク装置21が増幅器22を介して閉ル
ープに接続されている。このループは単軸ジャイロがジ
ャイロ2に使用された場合には必要でない。2つのジャ
イロ軸GIX,GIYはジャイロ1と関連し、このジヤ
イ川まこの発明の目的のために動的同調型自由ロータジ
ャイロでなければならない。
On this axis there is a shaft encoder 10 and a gimbal torque
There is Umo Ichita 11. The output of shaft encoder 10 is applied to torque motor 11 via adder 12, switch SA and amplifier 13. The other input to adder 12 is an external reference signal. The shaft encoder 14 of the gimbal shaft GM2 is connected to a torque motor 16 via a switch SB and an amplifier 15, and the shaft encoder 17 of the gimbal shaft GM3 is connected to a torque motor 19 via a switch SC and an amplifier 18. As described above, the other axis G2R of the gyro 2 has its big-off 20 and torque device 21 connected in a closed loop via the amplifier 22. This loop is not necessary if a single axis gyro is used for gyro 2. The two gyro axes GIX, GIY are associated with gyro 1, which for the purposes of this invention must be a dynamically tuned free rotor gyro.

軸GIX上のジャイロビックオフ23は信号を加算器2
4の一人力に加える。この加算器の出力はレゾルバ25
に加えられる。同様に、軸GIY上のジャイロビックオ
フ26は信号を加算器27に加え、この加算器の出力も
レゾルバ25に接続されている。プラットホームの軸x
上には加速度計28が装着されている。この加速度計は
実際にはプラットホームのY軸に沿うプラットホームの
加速度に応答するように配置されているが、X軸のまわ
りに傾いたときは重力を検知する。加速度計の出力はレ
ベリングフィルタ29と航行コンピュータ30とに接続
されている。レベリングフィルタ29の出力はスイッチ
SDを介してX軸上のジャイロトルク装置31に接続さ
れ、かつまたスイッチSEを介して加算器27の第二の
入力に接続されている。同様に、プラットホームの軸Y
は加速度計32を担持し、この加速度計はプラットホー
ムのX軸に沿うプラットホーム加速度に応答しかつY軸
のまわりに傾いたとき重力を検知するように配置されて
いる。
Gyrobic off 23 on axis GIX sends the signal to adder 2
Add to 4's solo power. The output of this adder is the resolver 25
added to. Similarly, gyrobic off 26 on axis GIY applies a signal to adder 27 whose output is also connected to resolver 25 . platform axis x
An accelerometer 28 is mounted on top. This accelerometer is actually arranged to respond to the acceleration of the platform along its Y axis, but senses gravity when tilted about the X axis. The output of the accelerometer is connected to a leveling filter 29 and a navigation computer 30. The output of the leveling filter 29 is connected via a switch SD to a gyrotorque device 31 on the X-axis and also to a second input of an adder 27 via a switch SE. Similarly, the platform axis Y
carries an accelerometer 32 that is arranged to respond to platform acceleration along the X-axis of the platform and to sense gravity when tilted about the Y-axis.

この加速度計の出力はレベリングフィ・ルタ33と航行
コンピュータ30とに接続されている。レベリングフィ
ルタ33の出力はスイッチSFを介してY軸上のジャイ
ロトルク装置34に接続され、かつまたスイッチSGを
介して加算器24の第二の入力に接続されている。航行
コンピュータ30の出力もまたスイッチSD,SFを介
してジャイロトルク装置31,34に加えることができ
る。
The output of this accelerometer is connected to a leveling filter 33 and a navigation computer 30. The output of the leveling filter 33 is connected via a switch SF to a gyrotorque device 34 on the Y-axis, and also to a second input of a summer 24 via a switch SG. The output of navigation computer 30 can also be applied to gyrotorque devices 31, 34 via switches SD, SF.

レゾルバ25は入力を直交ジンバル軸GM2,GM3の
まわりの成分に分解し、適切な成分をスインチSB,B
Cを介してジンバルトルクモータ16,19にそれぞれ
加える。
The resolver 25 decomposes the input into components around the orthogonal gimbal axes GM2 and GM3, and converts the appropriate components into swings SB and B.
C to the gimbal torque motors 16 and 19, respectively.

スイッチSAは軸G2Z上のジャイロビックオフ35を
ジンバル剌ρM1上のジンバルトルクモータ11に直接
に接続するために作動させることができ、該軸上のジャ
イロトルク装置36は航行コンピュータ30に直接に接
続される。
Switch SA can be actuated to directly connect the gyroscopic off 35 on axis G2Z to the gimbal torque motor 11 on gimbal mount ρM1, and the gyrotorque device 36 on that axis is connected directly to the navigation computer 30. Ru.

7つのスイッチSA〜SGのおのおのは4位置スイッチ
であり、2つのスイッチSE,SGの場合には位置3,
4への接続がない。
Each of the seven switches SA to SG is a four-position switch, and in the case of two switches SE and SG, the position is 3,
There is no connection to 4.

各スイッチはプラットホーム調整操作において一連の段
階に従つて作動され、段階の数はスイッチ接点の横に図
示されている。つぎにプラットホーム調整操作について
詳述する。
Each switch is actuated according to a series of steps in the platform adjustment operation, the number of steps being illustrated next to the switch contact. Next, the platform adjustment operation will be explained in detail.

ジャイロはスイッチオフされかつプラットホームは静止
し、すべての軸が調整されてない状態にあると仮定する
。調整操作は航行コンピュータの制御の下に正規の’゛
航行’’モードに従い3段階で行なわれる。第一段階は
すべてのスイッチSA−SGが位置1にあることを要求
する。
Assume that the gyro is switched off and the platform is stationary, with all axes unadjusted. Adjustment operations are carried out in three stages according to the normal ``navigation'' mode under the control of the navigation computer. The first stage requires all switches SA-SG to be in position 1.

この位置において、軸GM2,GM3上のシャフトエン
コーダは対応するジンバルトルクモータに直接に接続さ
れる。軸GMI上のシャフトエンコーダ10は、加算器
12を介する外部基準信号の制御の下に、同軸上のトル
クモータ11に接続される。3つのシヤフトエンコーグ
はジンバル軸とその担体(Vehicle)軸間の不整
合を指示する出力を供給し、したがつてこの段階の効果
は、ジンバル軸が少なくとも大体に担体軸と整合するま
で、トルクモータを駆動.することである。
In this position, the shaft encoders on axes GM2, GM3 are directly connected to the corresponding gimbal torque motors. A shaft encoder 10 on axis GMI is connected to a coaxial torque motor 11 under the control of an external reference signal via an adder 12. The three shaft encoders provide outputs that indicate misalignment between the gimbal axis and its vehicle axis, so the effect of this step is to reduce the torque until the gimbal axis is at least approximately aligned with the vehicle axis. Drives the motor. It is to be.

これは非常に速い操作であり、僅か1秒ないし2秒を要
し、通常のジャイロを使用するプラットホームの場合に
も採用しうる。この段階において、ジャイロビックオフ
からの出力はトルクモータに接続されず、したがつて効
果を二持たない。またこの段階中にジャイロスピンモー
タがスイッチオンされ、正規の速度まで運転を開始する
ことができる。
This is a very fast operation, taking only 1 to 2 seconds, and can be employed even on conventional gyro-based platforms. At this stage, the output from the gyrobic off is not connected to the torque motor and therefore has no effect. Also during this phase the gyro spin motor is switched on and can begin running up to normal speed.

調整操作の次の段階では、スイッチが位置2へ4動かさ
れる。
The next step in the adjustment operation is to move the switch 4 positions to position 2.

これはスイッチSBとSCを接続するにすぎない。した
がつて安定化されるのはジャイロ1のみであり、ジャイ
ロ2は外部基準信号の制御の下にある。担体軸と鉛直軸
間には不整合が存在するため、2つの加速度計はピッチ
軸およびロール軸のまわりの静止プラットホームの傾き
を指示する。前述したように、プラットホームのx軸上
の加速度計28はこの軸のまわりの傾きとY軸に沿う実
際の加速度とを感知する。この加速度計の出力はレベリ
ングフィルタ29とスイッチSEを介して加算器27に
加えられる。ここで該出力はプラットホームのY軸上の
ジャイロビックオフ26の出力に加算され、該ジャイロ
軸の実際のオフフセツトを指示する。加算信号はレゾル
バ25に加えられる。レゾルバの出力は通常のサーボ式
にジンバルトルクモータ16,19に加えられ、加算器
27からの小出力を維持する。かくして、ジャイロ軸は
加算器への加速度計入力を依存する量フだけオフセット
される。ジャイロがその正規運転速度に達していない限
り、そのサスペンションは運転速度に同調させられず、
そのためにジャイロ内にスプリングカプリングが存在す
る。かくしてジャイロのオフセットはこのスプリングカ
プリンzグに作用し、それによりジャイロロータに軸G
lXまわりのプレセツシヨンを起させ、それにより加速
度計28で検知された傾きを低減する。同様に、プラッ
トホームのY軸まわりの傾きは加速度計32で検知され
、その出力は加算器24によつてジャイロビックオフ2
3の出力に加算される。加算信号はレゾルバ25によつ
て分解され、ジンバルトルクモータ16,19に加えら
れてX軸を偏位させ、それにより軸GIYのまわりのプ
レセツシヨンを発生して傾きを低減する。ジャイロ内の
スプリングカプリングの力はジャイロスピンモータがそ
の正規速度に接近するにしたがつて減小し、したがつて
モータの加速率はこの段階が完了するための時間を与え
るように設定されている。上記操作中加速度計出力はま
たレベリングフィルタを介してジャイロトルク装置に加
えられるが、これらの信号はスプリングカプリングによ
つて発生されるプレセツシヨンと比較すると非常に小さ
い。はじめの2段階中ジャイロ2は外部基準信号により
軸G2Zまわりに調整される。
This only connects switches SB and SC. Therefore, only gyro 1 is stabilized, and gyro 2 is under the control of an external reference signal. Since there is a misalignment between the carrier axis and the vertical axis, the two accelerometers indicate the tilt of the stationary platform about the pitch and roll axes. As previously mentioned, the accelerometer 28 on the x-axis of the platform senses the tilt about this axis and the actual acceleration along the y-axis. The output of this accelerometer is applied to adder 27 via leveling filter 29 and switch SE. The output is then added to the output of the gyroscopic off 26 on the Y axis of the platform to indicate the actual offset of the gyro axis. The sum signal is applied to resolver 25. The output of the resolver is applied to the gimbal torque motors 16, 19 in a conventional servo manner to maintain a small output from the adder 27. Thus, the gyro axis is offset by an amount that depends on the accelerometer input to the adder. Unless the gyro has reached its normal operating speed, the suspension will not be synchronized to the operating speed.
For this purpose, a spring coupling exists within the gyro. Thus, the gyro offset acts on this spring coupling, which causes the gyro rotor to have an axis G.
This causes a preset around lX, thereby reducing the tilt sensed by accelerometer 28. Similarly, the tilt of the platform about the Y axis is sensed by an accelerometer 32, the output of which is sent to the gyrobic off 2 by an adder 24.
It is added to the output of 3. The summation signal is resolved by resolver 25 and applied to gimbal torque motors 16, 19 to deflect the X axis, thereby producing a preset about axis GIY to reduce tilt. The force of the spring coupling within the gyro decreases as the gyro spin motor approaches its normal speed, so the motor acceleration rate is set to allow time for this stage to complete. . During operation, the accelerometer outputs are also applied to the gyrotorque device through leveling filters, but these signals are very small compared to the presets produced by the spring couplings. During the first two stages, the gyro 2 is adjusted around the axis G2Z by an external reference signal.

調整操作の段階3はジャイロスピンモータがその正規速
度で運転しつつありかつ各スイッチが位置3へ動かされ
たときに起こる。
Stage 3 of the adjustment operation occurs when the gyro spin motor is running at its normal speed and each switch is moved to position 3.

この場合にはジャイロ軸間にスプリングカプリングがな
く、段階2の技術はもかや利用できない。この場合には
スイッチによつて3つの軸全部がジャイロビックオフに
より直接に制御される。傾き誤差ははじめの2段階の結
果として非常に小さく、したがつて加速度計出力は小さ
くまたは存在しない。各軸においてジャイロビックオフ
信号は適切なジンバルトルクモータに加えられる。この
場合レベリングループはジャイロトルク装置の制御下に
あり、これらのトルク装置はかなり長い時定数を持つよ
うに配置されており、したがつてプラットホームの担体
の運動はプラットホーム調整に影響を及ぼさない。この
ような運動は航空機エンジンの始動、人の移動などに起
因する。この場合レベリングフィルタの出力は航行コン
ピュータによつて処理され、たとえばジャイロコンパス
のさらに精密な調整を行なう。上述した3段階によつて
調整操作が完了する。
In this case there is no spring coupling between the gyro axes and the technique of stage 2 is no longer available. In this case, all three axes are directly controlled by the gyroscopic off switch. The tilt error is very small as a result of the first two steps, so the accelerometer output is small or non-existent. In each axis a gyrobic off signal is applied to the appropriate gimbaled torque motor. In this case the leveling loops are under the control of gyrotorque devices, these torque devices being arranged with fairly long time constants, so that movements of the platform carrier do not influence the platform adjustment. Such movements result from starting aircraft engines, moving people, etc. In this case, the output of the leveling filter is processed by the navigation computer, for example to provide a more precise adjustment of the gyrocompass. The adjustment operation is completed through the three steps described above.

正常な使用においては、スイッチは位置4へ動かされ、
したがつて3つの軸上のジャイロトルク装置は航行コン
ピュータ30によつて制御される。コンピュータは加速
度計からの入力を受け、このモードにおいてはレベリン
グフィルタは通常無視される。上述した操作における主
な時間の節減は、動的同調型自由ロータジャイロがその
設計速度以下で運転しているときに存在するスプリング
カプリングに、第二段階が依存する事実に起因する。
In normal use, the switch is moved to position 4;
The gyrotorque devices on the three axes are therefore controlled by the navigation computer 30. The computer receives input from the accelerometer and the leveling filter is usually ignored in this mode. The main time savings in the operation described above is due to the fact that the second stage relies on a spring coupling that is present when the dynamically tuned free rotor gyro is operating below its design speed.

したがつて、モータの加速時間は最初に速いレベリング
応答を与えるために利用され、それによりその応答時間
が担体運動の影響を最小にするのに必要な遅い応答まで
自動的に延長される。鉛直調整はジャイロのランアップ
時間内に実質的に完了される。ジャイロトルクモータの
みを使用する通常の方式においては、ランアップ時間は
通常高いドリフト率に起因する浪費時間であり、このド
リフト ′率は、動的同調型自由ロータジャイロにおい
ては、その設計速度で運転していないときに起こりうる
。この理由は、ジャイロビックオフがジャイロサスペン
ションの不偏向位置の真の指示を必ずしも与えないから
である。発生した偏向およびスプリングレートは、レベ
リンググループを、加速度計が真の鉛直位置であるとし
て指示した位置から変位する方向にバイアスするように
作用する。ジャイロモータが加速するにしたがつてスプ
リングレートが時間と共に変化するため、従来の技術で
はこの効果を考慮に入れることが困難である。これに対
し、この発明では調整操作を通じてビックオフ誤差に比
例する固定誤差が導入され、これは小さくかつ容易に考
慮に入れることができる。別の利点は、この発明の方法
を使用することにより従来のジャイロトルク装置を使用
する場合よりはるかに高いプレセツシヨンレートが達成
されることである。これにより、より大きい初期不整合
のより速い除去が可能になり、これは操作の第一段階が
より速く行なわれうることを意味する。上述した操作は
、第Ξ軸の安定化は外部源から通常得られるから、プラ
ットホームが1個のみの動的同調型自由ロータジャイロ
を持つ場合にも適用できる。
Therefore, the acceleration time of the motor is initially utilized to provide a fast leveling response, which is then automatically extended to the slow response necessary to minimize the effects of carrier motion. Vertical adjustment is substantially completed within the gyro run-up time. In conventional schemes using only gyrotorque motors, run-up time is usually wasted time due to high drift rates, which in dynamically tuned free rotor gyros are limited to operating at their design speed. It can happen when you don't. The reason for this is that gyrobic off does not necessarily give a true indication of the undeflected position of the gyro suspension. The deflection and spring rate produced act to bias the leveling group in a direction that displaces it from the position that the accelerometer indicates to be the true vertical position. Because the spring rate changes over time as the gyro motor accelerates, conventional techniques have difficulty taking this effect into account. In contrast, in the present invention, a fixed error proportional to the big-off error is introduced through the adjustment operation, which is small and can be easily taken into account. Another advantage is that much higher preset rates are achieved using the method of the present invention than when using conventional gyrotorque devices. This allows faster removal of larger initial misalignments, which means that the first stage of the operation can be performed faster. The operations described above are also applicable when the platform has only one dynamically tuned free rotor gyro, since the Ξ-axis stabilization is usually obtained from an external source.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1,2図は2つの自由ロータジャイロを使用・する慣
性プラットホームの各種部品を示すブ上ツク線図てある
。 GIX,GIY,G2Z,G2R・・・・・・ジャイロ
軸、GMI,GM2,GM3・・・・・・ジンバル軸、
SA〜SG・・・・・・スイッチ、10,14,17・
・・・・・シヤフフトエンコーダ、11,16,19・
・・・・・トルクモータ、13,15,18・・・・・
・増幅器、23,26・・・・・・ビックオフ、12,
24,27・・・・・・加算器、25・・・・・ルゾル
バ、28,32・・・・・・加速度計、29,33・・
・・・ルベリングフイルタ、30・・・・・・航行5コ
ンピュータ、31,34,36・・・・・・ジャイロト
ルク装置。
Figures 1 and 2 are block diagrams showing the various components of an inertial platform using two free rotor gyros. GIX, GIY, G2Z, G2R... Gyro axis, GMI, GM2, GM3... Gimbal axis,
SA~SG...Switch, 10, 14, 17.
...Shaft encoder, 11, 16, 19.
...Torque motor, 13, 15, 18...
・Amplifier, 23, 26... Big off, 12,
24, 27... Adder, 25... Resolver, 28, 32... Accelerometer, 29, 33...
... Rebeling filter, 30 ... Navigation 5 computer, 31, 34, 36 ... Gyrotorque device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 3軸ジンバル系において担持されたプラットホーム
;ジンバル系の各軸に接続されたシャフトエンコーダお
よびトルクモータ;プラットホーム上に担持されかつジ
ャイロスコープスピンモータおよび2つの受感軸を有す
るところの少なくとも1つの動的に同調される自由ロー
タジャイロスコープ;ジャイロスコープの各受感軸に接
続されたピックオフおよびトルク装置;プラットホーム
上に担持されかつジャイロスコープの2つの受感軸と整
合した受感軸を有する2つの加速度計;ジャイロスコー
プの各受感軸上のジャイロスコープピックオフの出力に
応答して適切なジンバルトルクモータに分解信号を加え
るレゾルバ装置;ジヤイロスコープスピンモータがその
正規動作速度以下の速度で運転しつつあるときにのみ、
各のジャイロスコープピックオフの出力とジャイロスコ
ープの他の受感軸上の加速度計の出力とを結合して、ジ
ャイロスコープの受感軸間にスプリングカップリングが
存在するように動作する信号結合装置;を含むジャイロ
スコープ装置。 2 信号結合装置が、ジャイロスコープの各感性軸にお
いて、前記2つの出力信号を結合するように動作する加
算器と、加速器の出力が適切な加算器に加えられるよう
にするためのフィルタ装置と、ジャイロスコープスピン
モータがその正規動作速度で運転しつつあるときにのみ
前記フィルタ装置の出力を適切な加算器に接続するよう
に動作するスイッチ装置とを含む特許請求の範囲第1項
記載のジャイロスコープ装置。 3 スイッチ装置が、ジャイロスコープスピンモータの
速度が上がる前に、各ジンバル軸シャフトエンコーダの
出力を該軸上のジンバルトルクモータに接続するように
動作する特許請求の範囲第2項記載のジャイロスコープ
装置。 4 3軸ジンバル系において担持されたプラットホーム
;ジンバル系の各軸に接続されたシャフトエンコーダお
よびトルクモータ;プラットホーム上に担持されかつジ
ヤイロスコープスピンモータおよび2つの受感軸を有す
るところの少なくとも1つの動的に同調される自由ロー
タジヤイロスコープ;ジャイロスコープの各受感軸に接
続されたピックオフおよびトルク装置;5 プラットホ
ーム上に担持されかつジヤイロスコープの2つの受感軸
と整合した受感軸を有する2つの加速度計;ジャイロス
コープの各受感軸上のジャイロスコープピックオフの出
力に応答して適切なジンバルトルクモータに分解信号を
加えるレゾルバ装置;ジャイロスコープスピンモータが
その正規動作速度以下の速度で運転しつつあるときにの
み、各のジャイロスコープピックオフの出力とジャイロ
スコープの他の感性軸上の加速度計の出力とを結合して
、ジャイロスコープの受感軸間にスプリングカップリン
グが存在するように動作する信号結合装置;を含むジャ
イロスコープ装置を調整する方法において、(a)ジャ
イロスコープスピンモータの速度がその正規動作速度に
達する前に、各ジンバル軸上のシャフトエンコーダの出
力を該軸上のジンバルトルクモータに接続すること;(
b)ジャイロスコープの2つの受感軸のおのおのにおい
てのジャイロスコープピックオフの出力と他の軸上の加
速度計の出力とを結合し、2つの軸に関する2つの結合
出力を分解し、ジャイロスコープスピンモータがその正
規動作速度以下の速度で運転しつつあるときにのみ分解
成分を2つの軸上のジンバルトルクモータに加えること
;(c)ジャイロスコープスピンモータがその正規動作
速度で運転しつつあるとき、各軸上ののジャイロスコー
プピックオフの出力を同軸上のジンバルトルクモータに
接続し、ジャイロスコープトルク装置に制御信号を加え
ること;以上の逐次工程からなるジャイロスコープ装置
を調整する方法。
[Claims] 1. A platform carried on a three-axis gimbal system; a shaft encoder and a torque motor connected to each axis of the gimbal system; carried on the platform and having a gyroscope spin motor and two sensitive axes; at least one dynamically tuned free rotor gyroscope; a pick-off and torque device connected to each sensitive axis of the gyroscope; a receiver carried on the platform and aligned with the two sensitive axis of the gyroscope; two accelerometers with sensitive axes; a resolver device that responds to the output of the gyroscope pickoff on each sensitive axis of the gyroscope and applies a resolved signal to the appropriate gimbaled torque motor; a gyroscope spin motor at its normal operating speed; Only when you are driving at a speed of
a signal coupling device operative to couple the output of each gyroscope pickoff with the output of an accelerometer on another sensitive axis of the gyroscope such that a spring coupling exists between the sensitive axes of the gyroscope; including gyroscope equipment. 2. a signal combining device, in each sensitive axis of the gyroscope, an adder operative to combine said two output signals, and a filter device for ensuring that the output of the accelerator is applied to the appropriate adder; a switch device operative to connect the output of the filter device to a suitable summer only when the gyroscope spin motor is operating at its normal operating speed. Device. 3. The gyroscope apparatus of claim 2, wherein the switch device is operative to connect the output of each gimbal axis shaft encoder to the gimbal torque motor on that axis before the speed of the gyroscope spin motor increases. . 4. A platform supported on a 3-axis gimbal system; a shaft encoder and a torque motor connected to each axis of the gimbal system; at least one supported on the platform and having a gyroscope spin motor and two sensitive axes; a dynamically tuned free rotor gyroscope; a pickoff and torque device connected to each sensitive axis of the gyroscope; 5 sensitive axes carried on a platform and aligned with the two sensitive axes of the gyroscope; two accelerometers having: a resolver device that applies a resolved signal to the appropriate gimbaled torque motor in response to the output of the gyroscope pickoff on each sensitive axis of the gyroscope; a speed at which the gyroscope spin motor is below its normal operating speed; There is a spring coupling between the sensitive axes of the gyroscope, coupling the output of each gyroscope pickoff with the output of the accelerometer on the other sensitive axis of the gyroscope only when driving at (a) before the speed of the gyroscope spin motor reaches its normal operating speed, the output of a shaft encoder on each gimbal axis is adjusted to Connecting to the gimbal torque motor on; (
b) Combine the output of the gyroscope pickoff in each of the two sensitive axes of the gyroscope with the output of the accelerometer on the other axis, decompose the two combined outputs for the two axes, and generate the gyroscope spin motor. (c) applying the resolved components to the gimbaled torque motors on the two axes only when the gyroscope spin motor is running at a speed less than its normal operating speed; (c) when the gyroscope spin motor is running at its normal operating speed; Connecting the output of the gyroscope pickoff on each axis to a gimbal torque motor on the same axis and applying a control signal to the gyroscope torque device; A method for adjusting a gyroscope device comprising the above sequential steps.
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GB43429/75A GB1514780A (en) 1975-10-22 1975-10-22 Gyroscopic apparatus
GB43429/75 1975-10-22

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Publication Number Publication Date
JPS5267467A JPS5267467A (en) 1977-06-03
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DE (1) DE2647849C2 (en)
FR (1) FR2328947A1 (en)
GB (1) GB1514780A (en)
IT (1) IT1073763B (en)
NL (1) NL7611608A (en)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2006026A1 (en) * 1970-02-11 1971-08-26 Bodenseewerk Geraetetech Device for aligning a circularly stabilized inertial platform
DE2056997A1 (en) * 1970-11-20 1972-05-25 Bodenseewerk Geraetetech Device for the automatic alignment of a gyro-stabilized inertial platform
DE2237069A1 (en) * 1972-07-28 1974-02-07 Bodenseewerk Geraetetech GYROSTABILIZED PLATFORM

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NO145032C (en) 1981-12-28
FR2328947B1 (en) 1982-09-10
FR2328947A1 (en) 1977-05-20
IT1073763B (en) 1985-04-17
DE2647849C2 (en) 1983-11-10
NL7611608A (en) 1977-04-26
GB1514780A (en) 1978-06-21
DE2647849A1 (en) 1977-04-28
NO145032B (en) 1981-09-14
JPS5267467A (en) 1977-06-03
NO763554L (en) 1977-04-25

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