JPS63150614A - Control system for gyroscope - Google Patents

Control system for gyroscope

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Publication number
JPS63150614A
JPS63150614A JP29834386A JP29834386A JPS63150614A JP S63150614 A JPS63150614 A JP S63150614A JP 29834386 A JP29834386 A JP 29834386A JP 29834386 A JP29834386 A JP 29834386A JP S63150614 A JPS63150614 A JP S63150614A
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JP
Japan
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actuator
gimbal
gimbals
angular velocity
gyroscope
Prior art date
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Pending
Application number
JP29834386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Asakawa
浅川 和雄
Hideki Yoshizawa
英樹 吉沢
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63150614A publication Critical patent/JPS63150614A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an angular speed having no noise, to suppress vibrations, and to stably and accurately perform swiveling and measurement by directly measuring an angular speed for servocontrol which holds a gimbals at a constant angle of rotation. CONSTITUTION:A gyroscope 1 consists of the gimbals 12 which supports a rotating rotor 10, a detecting means 16 which detects the angle of rotation of the gimbals 12, and an actuator 14. In this constitution, the angle theta of rotation of the gimbals 12 from the detecting means 16 of the gyroscope 1, the angular speed theta of the gimbals 12 from an actuator 14b, and a current (i) from an actuator 14a are fed back to a servocontrol part 2 respectively and the actuator 14 is brought under servocontrol so as to hold the gimbals 12 at a command position. Then, the actuator 14a generates torque balancing with the generated torque of the gimbals 12 by the swiveling of a moving body, so that the gimbals 12 is held at a constant position.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段(第1図)作用 実施例 (a)  一実施例の構成の説明(第2図)(b)  
一実施例の動作の説明(第3図)(C)  他の実施例
の説明 発明の効果 〔概 要〕 イナーシャルジャイロのジンバルをばねで支持し、ジン
バルの回転検出に応じてアクチュエータがジンバルの回
転位置を一定に制御するジャイロスコープの制御方式に
おいて、アクチュエータを角速度計測用とトルク発生用
に用い、アクチュエ−タの計測角速度によってアクチュ
エータをサーボ制御することにより、アクチュエータの
ジンバル制御を安定化するもの。
[Detailed description of the invention] [Table of contents] Overview Industrial field of application Conventional technology Problems to be solved by the invention Means for solving the problems (Fig. 1) Working example (a) One embodiment Explanation of the configuration (Figure 2) (b)
Explanation of the operation of one embodiment (Fig. 3) (C) Explanation of other embodiments Effects of the invention [Summary] A gimbal of an inertial gyro is supported by a spring, and an actuator rotates the gimbal in response to detection of rotation of the gimbal. In a gyroscope control method that controls the position at a constant level, the actuator is used to measure angular velocity and generate torque, and the gimbal control of the actuator is stabilized by servo-controlling the actuator based on the measured angular velocity of the actuator.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、自走ロボット等の移動体の走行方向(旋回角
速度)を計測するため移動体に搭載されるジャイロスコ
ープの制御方式に関し、特にイナーシャルジャイロのジ
ンバルをアクチュエータで一定回転位置に保持し、アク
チュエータに流れる電流で走行方向を計測するジャイロ
スコープの制御方式に関する。
The present invention relates to a control method for a gyroscope mounted on a moving body such as a self-propelled robot to measure the running direction (turning angular velocity) of the moving body, and in particular, the gimbal of the inertial gyro is held at a constant rotational position by an actuator. This invention relates to a gyroscope control method that measures the running direction using the current flowing through the actuator.

例えば、FA(ファクトリ・オートメーション)やOA
(オフィス・オートメーション)の一つとして、物品等
を搬送する自走車が用いられておし、この自走車に自律
走行機能を持つものが開発されている。
For example, FA (factory automation) and OA
As one type of office automation, self-propelled vehicles are used to transport goods, etc., and self-propelled vehicles with autonomous driving functions have been developed.

この自律走行機能の実現には、自己位置計測手段が不可
欠であシ、この計測手段としてジャイロスコープが有望
視されている。特に、イナーシャルジャイロは、安価で
且つ小型化が可能な故、自走車等の適用に好適であり、
計測精度の高いものが求められている。
To realize this autonomous driving function, self-position measuring means is essential, and gyroscopes are seen as promising as this measuring means. In particular, the inertial gyro is suitable for applications such as self-propelled vehicles because it is inexpensive and can be miniaturized.
High measurement accuracy is required.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

イナーシャルジャイロは、高速回転するロータ(慣性体
)をジンバルで支持し、ジャイロを搭載した移動体が方
向を変えても慣性体の回転軸の方向が一定に保持される
ことを利用して方向計測を行なうものである。
An inertial gyro uses a gimbal to support a rotor (inertial body) that rotates at high speed, and uses the fact that the direction of the axis of rotation of the inertial body remains constant even if the moving object equipped with the gyro changes direction. This is what we do.

このようなイナーシャルジャイロでは、ジンバルの章動
軸の回転出力で旋回角を計測するものであるが2章動軸
の回転摩擦によって計測誤差が生じる。
In such an inertial gyro, the turning angle is measured by the rotational output of the nutation axis of the gimbal, but a measurement error occurs due to the rotational friction of the two nutation axes.

これを防止するため、特開昭60−253912号公報
(特願昭59−111796号明細書)等において第4
図に示すジャイロスコープが提案されている0 即ち、第4図(A)K示す如く、ロータ1(12)をス
ピン軸11を介し支持したジンバル12を自走車等のフ
レームtsa、15bに対しトーションバー等のばね部
材13a、13bで固定してなるものである。
In order to prevent this, the fourth
The gyroscope shown in FIG. 4 has been proposed. In other words, as shown in FIG. It is fixed with spring members 13a and 13b such as torsion bars.

換言すれば、ジンバル” 2 O章’lh軸13 a 
In other words, the gimbal" 2 O'lh axis 13 a
.

13bをばね部材で構成し1章動軸13a、13bをフ
レーム15a 、15bに対し回転させないようにして
9章動軸の回転摩擦をなくしたものである。
13b is made of a spring member to prevent the first nutation shafts 13a and 13b from rotating relative to the frames 15a and 15b, thereby eliminating rotational friction of the ninth nutation shaft.

この場合、旋回に対するロータ1oの慣性力による反力
は、ジンバル12を介しばね部材13a。
In this case, the reaction force due to the inertial force of the rotor 1o against the turning is applied to the spring member 13a via the gimbal 12.

13bをねじり、ジンバル12を回転させる。13b to rotate the gimbal 12.

この時のジンバル12の発生トルクTは、ジャイロモー
メントをMj、自走車の旋回角速度をωとすると。
The torque T generated by the gimbal 12 at this time is assumed to be the gyro moment Mj and the turning angular velocity of the self-propelled vehicle ω.

T 、= Mj・ω       ・・・・・・・・・
・・・−・・・・・・・(1)となる。
T , = Mj・ω ・・・・・・・・・
・・・-・・・・・・・・・(1)

この章動軸の固定化によっても、ばね部材13a、13
bがねじれるため、ばね特性としての非線形及びヒステ
リシス特性や外乱による振動によって誤差が生じること
から、ジンバル12の下部回転軸まわりに一対のアクチ
ュエータ14a。
By fixing this nutation shaft, the spring members 13a, 13
Since b is twisted, errors occur due to nonlinear and hysteresis characteristics as spring characteristics and vibrations due to external disturbances.

14bを設け、アクfユ1−1142 l 14bをジ
ンバル12の回転角を検出するセンサ16の出力によっ
て、ジンバル12の回転トルクにつり合うようにサーボ
駆動し、ばね部材13a、13bがねじれないようにし
ている。
14b is provided, and the actuator 1-1142l 14b is servo driven to balance the rotational torque of the gimbal 12 by the output of the sensor 16 that detects the rotation angle of the gimbal 12, thereby preventing the spring members 13a and 13b from twisting. ing.

このアクチュエータ14a、14bは、ジンバル12側
の可動子(磁石)140.141と、フレーム15b側
の固定子(コイル)142.143で構成された平板直
流モータであり、このモータの発生トルクTは、モータ
のトルク定数をBl 、モータに流れる電流をiとする
と。
The actuators 14a and 14b are flat DC motors composed of a mover (magnet) 140, 141 on the gimbal 12 side and a stator (coil) 142, 143 on the frame 15b side, and the generated torque T of this motor is , the torque constant of the motor is Bl, and the current flowing through the motor is i.

T=Bl−i        ・・・・・・・・・・曲
・曲・・(2)である。サーボ制御は、ジンバル12が
回転しないように行なわれるため、(1)式及び(2)
式よりM」・ω= Bl・i ω= i −Bl/Mj     ・・・・・・・・・
・・・曲回・(3)となって、モータ14に流れる電流
iによって。
T=Bl-i... Song, song... (2). Servo control is performed so that the gimbal 12 does not rotate, so equations (1) and (2)
From the formula, M''・ω= Bl・i ω= i −Bl/Mj ・・・・・・・・・
. . . (3) due to the current i flowing through the motor 14.

ジャイロを搭載した移動体の旋回角速度ωが得られる。The turning angular velocity ω of a moving body equipped with a gyro can be obtained.

このようなアクチュエータ14a、14bのサーボ制御
は第4図(B)のブロック図に示す9位置θ(回転角)
、角速度δ、雷電流のフィードバック制御によって行な
われる。
Such servo control of the actuators 14a and 14b is performed at nine positions θ (rotation angle) shown in the block diagram of FIG. 4(B).
, angular velocity δ, and lightning current feedback control.

第4図(B)において、Lはアクチュエータ14のイン
ダクタンス、Rはアクチュエータ14の抵抗。
In FIG. 4(B), L is the inductance of the actuator 14, and R is the resistance of the actuator 14.

Jは可動部のイナーシャ、Dは粘性制動係数、にはばね
部材13a、13bのばね定数、F−は角度指令値、 
Ks、 K2− Ksは各々電流帰還ゲイン、速度帰還
ゲイン、回転角帰還ゲインで6Lksはパワーアンプの
開ループゲイン、Sはラグラス演算子である。
J is the inertia of the movable part, D is the viscous damping coefficient, is the spring constant of the spring members 13a and 13b, F- is the angle command value,
Ks, K2-Ks are a current feedback gain, a speed feedback gain, and a rotation angle feedback gain, respectively, 6Lks is an open loop gain of the power amplifier, and S is a Lagrass operator.

又9図において、TFで示す部分がばね部材13a 、
13bで支持されたアクチュエータ14の伝達特性であ
り9回転角θはセンサ16の検出出力、角速度δはセン
サ16の出力の微分値より得ていた。
Also, in FIG. 9, the portion indicated by TF is the spring member 13a,
The transmission characteristic of the actuator 14 supported by the actuator 13b is the rotation angle θ obtained from the detection output of the sensor 16, and the angular velocity δ obtained from the differential value of the output of the sensor 16.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、係るジャイロスコープにおいては、自走
車等による振動の影響等によって高周波域の動作が生じ
易く、これを抑えるには正確な速度フィードバックを必
要とするが、従来の高周波域の回転角信号を微分すると
1回転角にノイズが乗シ易く正確な角速度が得られず、
振動の抑圧が不可能であるという問題があった。
However, such gyroscopes tend to operate in a high frequency range due to the influence of vibrations from self-propelled vehicles, etc., and accurate speed feedback is required to suppress this. When differentiated, noise is easily multiplied by one rotation angle, making it difficult to obtain accurate angular velocity.
There was a problem in that it was impossible to suppress vibrations.

又、ノイズ軽減のため、ローパスフィルタ等ヲ設け、高
周波域のゲインを落とすと1位相も回転し、サーボ特性
が安定なものにならないという問題もあり、高精度な旋
回計測が困難であった。
Furthermore, if a low-pass filter or the like is installed to reduce noise and the gain in the high frequency range is reduced, the servo characteristics will not be stable due to rotation by one phase, making it difficult to measure turning with high precision.

本発明は、ジャイロスコープのジンバルを安定にサーボ
制御し、高精度の旋回計測可能なジャイロスコープの制
御方式を提供することを目的とする0 〔問題点を解決するための手段〕 第1図は本発明の原理説明図である。
An object of the present invention is to stably servo control the gimbal of a gyroscope and provide a gyroscope control method capable of measuring rotation with high precision. [Means for solving the problems] FIG. FIG. 2 is a diagram explaining the principle of the present invention.

図中、第4図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、2はサーボ制御部であし、検出手段16の
検出回転角、θと、アクチュエータ14の一方のアクチ
ュエータ14bの計測角速度dK基いてアクチュエータ
14aをサーボ制御するものである。
In the figure, the same parts as those shown in FIG. The actuator 14a is servo-controlled based on the measured angular velocity dK.

本発明では、複数のアクチュエータ14a。In the present invention, a plurality of actuators 14a.

14bの一つ14bをジンバル120角速度計測用に、
他14aを回転角制御トルク発生用に用いている。
One of the 14b is used for gimbal 120 angular velocity measurement.
The other part 14a is used for generating rotation angle control torque.

〔作 用〕[For production]

本発明では、ジンバル12を一定角に保持制御するため
のサーボ制御に必要な角速度をジンバル12の回転軸ま
わりに設けられたアクチュエータの一つを用いて得てい
る。
In the present invention, the angular velocity necessary for servo control to maintain and control the gimbal 12 at a constant angle is obtained using one of the actuators provided around the rotation axis of the gimbal 12.

即ち、検出手段16の検出回転角を微分して角速度を得
るものでないから、高周波域で生じ易いノイズが角速度
に乗ることがなく、安定なサーボ制御ができる。又、ア
クチュエータの一部を用いているので、正確にジンバル
の角速度を検出でき。
That is, since the angular velocity is not obtained by differentiating the rotation angle detected by the detection means 16, the angular velocity is not affected by noise that tends to occur in a high frequency range, and stable servo control can be performed. Also, since a part of the actuator is used, the angular velocity of the gimbal can be accurately detected.

高精度の旋回計測が可能となる。Highly accurate turning measurement becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

(a)  一実施例の構成の説明 第2図は本発明の一実施例構成図でおる。 (a) Description of the configuration of one embodiment FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

図中、第1図及び第4図囚で示したものと同一のものは
同一の記号で示してあり、130.131は各々ラジア
ル(十字)バネであり、各々章動軸13a 、13bを
支持するもの、16aは歪ゲージであり2章動軸13b
を介するジンバル12の回転力(トルク)によるラジア
ルバネ13)の変形量(即ち、ジンバル12の回転角)
を検出するものである。
In the figure, the same parts as those shown in Figures 1 and 4 are indicated by the same symbols, and 130 and 131 are radial (cruciform) springs that support the nutation shafts 13a and 13b, respectively. 16a is a strain gauge, and 2 nutation shafts 13b
The amount of deformation of the radial spring 13 (i.e., the rotation angle of the gimbal 12) due to the rotational force (torque) of the gimbal 12
This is to detect.

20は完全積分部であり2図示しないプロセッサ(CP
U)から成る制御部よシ抵抗R1を介し与えられる角度
指令値′r(=o)と、歪ゲージ16aから抵抗R1を
介して与えられるジンバル12の回転角θとの差(θ−
卜)をオペアンプOP3とコンデンサCで完全積分して
出力するもの。
20 is a complete integration section, and 2 is a processor (not shown) (CP
The difference (θ-
卜) is completely integrated by operational amplifier OP3 and capacitor C and output.

21は回転角帰還部であり、歪ゲージtaaから抵抗R
2を介して与えられる回転角θをオペアンプOP4で増
幅するもの、22は角速度帰還部であり、ジャイロ)の
アクチュエータの一方14bを発電機として用い2発電
機のコイル143の誘起電圧を角速度dとし、オペアン
プOPsで抵抗R4を介し与えられる角速度δと2回転
角帰還部2)の出力とを加算して出力するもの、23は
パワーアンプ部であシ、完全積分部20の位置偏差の完
全積分量、角速度帰還部22の角速度1回転角及びアク
チュエータの他方14a()ルク発生用)の電流iを抵
抗R7を介し合成し、アクチュエータ14の他方14a
のコイル142を電流icで駆動するものでアシ、プリ
アンプとしてのオペレーシヲナルアンプoP1と、一対
の駆動トランジスタTr1.Tr2と、アンプOPIと
トランジスタ’rr11 Tr2の出力端との間に設け
られたコンデンサC1を有しているものである。尚、R
8はアクチュエータの電流検出抵抗である。
21 is a rotation angle feedback section, which is connected to the resistance R from the strain gauge taa.
The operational amplifier OP4 amplifies the rotation angle θ given through the gyro. 22 is an angular velocity feedback section, and one of the actuators 14b of the gyro is used as a generator, and the induced voltage in the coil 143 of the gyro is set as the angular velocity d. , an operational amplifier OPs which adds the angular velocity δ given through the resistor R4 and the output of the two-rotation angle feedback section 2) and outputs the result, 23 is a power amplifier section, and complete integration of the positional deviation of the complete integration section 20. , the angular velocity of the angular velocity feedback section 22, and the current i of the other actuator 14a (for torque generation) are combined via the resistor R7, and the other 14a of the actuator 14 is
The coil 142 is driven by a current IC, and includes an operational amplifier oP1 as a preamplifier, and a pair of drive transistors Tr1. Tr2, and a capacitor C1 provided between the amplifier OPI and the output terminal of the transistor 'rr11 Tr2. Furthermore, R
8 is a current detection resistor of the actuator.

この実施例では、ジャイロスコープ1において。In this example, in gyroscope 1.

ばね部材として十字バネ130.131を用いて章動軸
13a、13bを支え、ジンバル120回転角を十字バ
ネ131に設けた歪ゲージ16aによりて検出するよう
にし9回転角を高精度に検出するようにしている。
Cross springs 130 and 131 are used as spring members to support the nutation shafts 13a and 13b, and the rotation angle of the gimbal 120 is detected by the strain gauge 16a provided on the cross spring 131, so that the nine rotation angles can be detected with high precision. I have to.

又、アクチュエータは回転軸である章動軸13bの回シ
に一対14a、14b設け、磁石140゜141を固定
部、コイル142.143を可動部とし、アクチュエー
タ14aをトルク発生用、アクチュエータ14bを角速
度検出用としている。
In addition, a pair of actuators 14a and 14b are provided at the rotation of the nutation shaft 13b, which is a rotating shaft, and the magnet 140° 141 is a fixed part, and the coils 142 and 143 are movable parts.The actuator 14a is used for torque generation, and the actuator 14b is used for angular velocity. It is used for detection.

制御回路2では、電流iと角速度δが負帰還。In the control circuit 2, the current i and the angular velocity δ are negatively fed back.

回転角θが正帰還、更に位置偏差(p−θ)の完全積分
値が正帰還されている。
The rotation angle θ is fed back positively, and furthermore, the complete integral value of the positional deviation (p−θ) is fed back positively.

(b)  一実施例の動作の説明 第3図は第2図構成の説明図である。(b) Description of operation of one embodiment FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration shown in FIG.

第2図の実施例では、ジャイロスコープ)の歪ゲージ1
6aからジンバル12の回転角θが、アクチュエータ1
4bからジンバル120角速度δが、アクチュエータ1
4aのコイル142よシミ流iがサーボ制御部2に帰還
され、ジンバル12は指令位置を保持すべくアクチュエ
ータ14aがサーボ制御される。
In the embodiment shown in FIG. 2, the strain gauge 1 of the gyroscope
The rotation angle θ of the gimbal 12 from the actuator 1
4b to the gimbal 120 angular velocity δ, the actuator 1
The stain flow i from the coil 142 of 4a is fed back to the servo control section 2, and the actuator 14a is servo-controlled to maintain the gimbal 12 at the commanded position.

即ち、移動体■旋回によるジンバル12の発生トルクに
つ、D6うトルクがアクチュエータ14aから発生され
、ジンバル12は一定位置に保持される。
That is, in contrast to the torque generated by the gimbal 12 due to the rotation of the moving body 1, a torque D6 is generated from the actuator 14a, and the gimbal 12 is held at a constant position.

この時、角速度dを他方のアクチュエータ14bから直
接得ているので、高周波域の動作をしても、ノイズがの
らず、安定にサーボ制御できる。
At this time, since the angular velocity d is directly obtained from the other actuator 14b, stable servo control is possible without noise even when operating in a high frequency range.

又、第2図のサーボ系は第3図のブロック図で示される
。このブロック図において、角度指令値R(8)に対す
る回転角度θ(S)への伝達関数は以下の如くなる。
Further, the servo system in FIG. 2 is shown in a block diagram in FIG. 3. In this block diagram, the transfer function from the angle command value R(8) to the rotation angle θ(S) is as follows.

この時のパワーアンプにアクチュエータ14aを接続し
た時の伝達特性は第3図のPTに示す範囲となり、この
範囲でのパワーアンプへの入力電圧Vpから電流出力に
関する伝達関数を求めると以下の如くなる。
The transfer characteristic when the actuator 14a is connected to the power amplifier at this time is in the range shown by PT in Figure 3, and the transfer function regarding the current output from the input voltage Vp to the power amplifier in this range is as follows. .

即ち1時間遅れの系となシ、アクチュエータ14bの電
流値からジンバル12の回転角速度を得るのに、電流値
に実際の回転角から時間遅れが生じる。
That is, in a system with a one-hour delay, when the rotational angular velocity of the gimbal 12 is obtained from the current value of the actuator 14b, a time delay occurs in the current value from the actual rotational angle.

このことは、アクチュエータ14aのインダクタンスL
、抵抗R9逆起電力が時間遅れ要素となることを示し、
測定誤差の原因とな9且つ、これらを測定してゲインに
、等を設定する必要があることになる。
This means that the inductance L of the actuator 14a
, shows that the back electromotive force of resistor R9 becomes a time delay element,
9, which cause measurement errors, and it is necessary to measure these and set the gain, etc.

これを防止するため、パワーアンプのゲインに5を可能
な限シ大とすると(例えば100 dB ) 、 (5
)式は。
To prevent this, if the gain of the power amplifier is set to 5 as large as possible (for example, 100 dB), (5
)ceremony.

に近似できる。It can be approximated as

即ち、第3図のPTの部分は1/klという単純な比例
ゲインとして示され、遅れ要素であるアクチュエータの
電気的特性(L、R,Bl)が系から除去できる。
That is, the PT portion in FIG. 3 is expressed as a simple proportional gain of 1/kl, and the electrical characteristics (L, R, Bl) of the actuator, which are delay elements, can be removed from the system.

これは、第2図のブロック23で示す如く、ノくワーア
ンプ部を完全積分型とすることによって実現できる。
This can be realized by making the power amplifier section a completely integral type, as shown by block 23 in FIG.

即ち、アクチュエータの電気的特性に影響されずに電流
iを制御できることになる。但し、ノくワーアンプの電
源電圧はアクチュエータの逆起電圧に比し、十分高いも
のとする。
That is, the current i can be controlled without being influenced by the electrical characteristics of the actuator. However, it is assumed that the power supply voltage of the power amplifier is sufficiently higher than the back electromotive force of the actuator.

コノ時のパワーアンプの帯域ωPは、 ’l イア k
t。
The band ωP of the power amplifier at this time is 'l ia k
t.

パワーアンプの入力抵抗値R7,コンデンサC1によっ
て決まし、 1゛       ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(7)R6φC1 となる。
Determined by the input resistance value R7 of the power amplifier and capacitor C1, 1゛ ・・・・・・・・・・・・・・・
...(7) R6φC1.

例えば、に4=1/R6・C1=100 dB 、  
k、= lの場合1  (1)P: 10’ rad/
s (=15.9KHz)となり、これは実際のジャイ
ロスコープの応答が100 Hz程度であることから、
(6)式の近似は実用上誤差を生じないO 又、(5)式を(6)式に近似した時の(4)式の伝達
関数は。
For example, 4=1/R6・C1=100 dB,
If k, = l, then 1 (1) P: 10' rad/
s (=15.9KHz), which is because the response of the actual gyroscope is about 100Hz.
The approximation of equation (6) does not produce any errors in practice.O Also, when equation (5) is approximated to equation (6), the transfer function of equation (4) is:

となる。becomes.

従って、(4)式がSの4次項を含むのに対し、(8)
式がSの3次項までのため9時間遅れが少なくなる0 このゲインに、〜に4の決定には、フィードバック系に
積分要素が含まれ、高周波でのゲインも大となシ、系の
発振の可能性のあるため安定な応答を得る必要がるシ、
この代表的なものとしてバターワース型の応答がある。
Therefore, while equation (4) includes a quartic term of S, (8)
Since the formula is up to the third-order term of S, the time delay is reduced.0 This gain, to determine 4, includes an integral element in the feedback system, and the gain at high frequencies is also large, resulting in oscillation of the system. It is necessary to obtain a stable response due to the possibility of
A typical example of this is the Butterworth type response.

これを得るには。To get this.

Sの3次の項。The cubic term of S.

S02次の項。S02 Next term.

1に111D2 −(□−+ka)=〜       ・・・・・・・・
・・・・・・・ Cl0k4Bl       ω。2 Sの1次の項。
1 to 111D2 -(□-+ka)=~ ・・・・・・・・・
...... Cl0k4Bl ω. 2 The first-order term of S.

1 kt−K    2     ・・・・・・・・・
・・・・・・住υki(R7−に□)−一 の関係を満たすようにに1〜に、を設定すればよい。
1 kt-K 2 ・・・・・・・・・
. . . 1 to 1 may be set so as to satisfy the relationship υki (R7- to □)-1.

ここで、ωCは所望のバターワース応答の帯域である。Here, ωC is the band of the desired Butterworth response.

次に、角度指令値計と回転角θとの差を完全積分して正
帰還することによって、定常偏差をなくし、正確な位置
保持を可能とする。
Next, by completely integrating the difference between the angle command value meter and the rotation angle θ and providing positive feedback, steady-state deviation is eliminated and accurate position maintenance is possible.

この時1回転角θを正帰還することによって。At this time, by positive feedback of one rotation angle θ.

上述の積分要素を設けて、ゲインを犬としても。Even if we provide the above-mentioned integral element and set the gain as a dog.

ばねの共振を防止する。Prevent spring resonance.

即ち、ジャイロスコープを自走車に搭載した場合には、
飛行体と相違して外乱振動が多い。
In other words, when a gyroscope is installed in a self-propelled vehicle,
Unlike flying vehicles, there are many disturbance vibrations.

このため、ジャイロスコープのばね部材が振動すること
が考えられ、しかもばねの反力もサーボ制御系で回転角
に比例した反力として負帰還されるため、ばねが共振す
ると振動抑制の信号が発生できず、共振点付近で不安定
となる。
For this reason, the spring member of the gyroscope may vibrate, and the reaction force of the spring is also negatively fed back as a reaction force proportional to the rotation angle in the servo control system, so when the spring resonates, a vibration suppression signal cannot be generated. However, it becomes unstable near the resonance point.

このため、ジンバル120回転角を正帰還し。For this reason, the gimbal 120 rotation angle is given positive feedback.

制御上負帰還として与えられるばねの反力を打ち消す作
用を持たせている。
It has the effect of canceling out the spring reaction force given as negative feedback for control purposes.

このようにして、ばねの共振の原因となる周波数成分を
持ったトルクがアクチュエータにより抑制されるため、
ばねの共振を防止できる。
In this way, the actuator suppresses torque with frequency components that cause spring resonance.
Spring resonance can be prevented.

(4)式、(8)式でいえば、Sの一次項において角度
帰還ゲインに1によって、ばね定数Kを打ち消し。
In equations (4) and (8), the spring constant K is canceled by the angle feedback gain of 1 in the primary term of S.

共振を抑制している。Resonance is suppressed.

従って、外乱に対し共振せず且つ定常偏差を持たないサ
ーボ系のため高精度の旋回計測ができる。
Therefore, since the servo system does not resonate with disturbances and has no steady-state deviation, it is possible to perform highly accurate turning measurements.

第2図の実施例においては、帰還ゲインに4 、 kl
I 。
In the embodiment of FIG. 2, the feedback gain is 4, kl
I.

k、 、 klは次の如くである。k, , kl are as follows.

k4:1/R1・C k、 = R3/R2 に、 : R5/R4 kl == R8 (C)  他の実施例の説明 上述の実施例では、ジャイロスコープとして第2図のも
ので説明したが、ばね部材やアクチュエータを他の周知
のもので構成するようにしてもよく、サーボ系も第4図
のもの等他の周知のものであってもよい。
k4:1/R1・C k, = R3/R2, : R5/R4 kl == R8 (C) Explanation of other embodiments In the above embodiment, the gyroscope shown in Fig. 2 was explained. , the spring member and the actuator may be constructed from other known components, and the servo system may also be constructed from other known components such as the one shown in FIG.

以上本発明を実施例により説明したが2本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり。
Although the present invention has been described above using examples, the present invention can be modified in various ways according to the gist of the present invention.

本発明からこれらを排除するものではない。These are not excluded from the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に2本発明によれば、イナーシャルジャ
イルにおいて、ジンバルを一定回転角に保持するサーボ
制御用の角速度を直接計測して得ることができるので、
ノイズのない角速度を得ることができ、振動を抑圧し、
高周波域での旋回計測を安定に且つ正確に行なうことが
できるという効果を奏する。
As explained above, according to the present invention, the angular velocity for servo control that maintains the gimbal at a constant rotation angle can be directly measured and obtained in the inertial gile.
It is possible to obtain noise-free angular velocity, suppress vibrations,
This has the effect that rotation measurement in a high frequency range can be performed stably and accurately.

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

第1図は本発明の原理説明図。 第2図は本発明の一実施例構成図。 第3図は本発明の詳細な説明図。 第4図は従来技術の説明図である。 図中、1・・・ジャイロスコープ。 2・・・サーボ制御部。 10・・・ローター。 12・・・ジンバル。 13a、13b−・・ばね部材。 14・・・アクチュエータ。 16・・・検出手段。 FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the prior art. In the figure, 1... gyroscope. 2... Servo control section. 10...Rotor. 12...Gimbal. 13a, 13b--Spring members. 14...actuator. 16...Detection means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 回転するロータ(10)を支持するジンバル(12)を
ばね部材(13a、13b)によって支持し、 該ジンバル(12)の回転角を検出する検出手段(16
)と、該ジンバル(12)の回転軸まわりに配置された
複数のアクチュエータ(14)とを有するジャイロスコ
ープにおいて、 該複数のアクチュエータ(14)の少なくとも1つ(1
4b)を角速度計測用に、他(14a)を回転角制御ト
ルク発生用に用い、 該検出手段(16)の検出回転角と、該アクチュエータ
(14)の計測角速度に基いて該アクチュエータ(14
)をサーボ制御するサーボ制御部(2)を有し、該サー
ボ制御部(2)によって該アクチュエータ(14)を駆
動して該ジンバル(12)を一定角度に制御することを
特徴とするジャイロスコープの制御方式。
[Claims] A gimbal (12) supporting a rotating rotor (10) is supported by spring members (13a, 13b), and a detection means (16) for detecting the rotation angle of the gimbal (12) is provided.
) and a plurality of actuators (14) arranged around the rotation axis of the gimbal (12), at least one of the plurality of actuators (14)
4b) is used for measuring angular velocity, and the other (14a) is used for generating rotation angle control torque, and the actuator (14) is used based on the detected rotation angle of the detection means (16) and the measured angular velocity of the actuator (14).
), the servo control unit (2) drives the actuator (14) to control the gimbal (12) at a constant angle. control method.
JP29834386A 1986-12-15 1986-12-15 Control system for gyroscope Pending JPS63150614A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007130438A (en) * 2005-10-12 2007-05-31 Tokiwa Corp Container for extruding filling material

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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