JPS6316689B2 - - Google Patents

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JPS6316689B2
JPS6316689B2 JP54049172A JP4917279A JPS6316689B2 JP S6316689 B2 JPS6316689 B2 JP S6316689B2 JP 54049172 A JP54049172 A JP 54049172A JP 4917279 A JP4917279 A JP 4917279A JP S6316689 B2 JPS6316689 B2 JP S6316689B2
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motor
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Furanshisu Shureedaa Jooji
Josefu Kurupitsuku Uorutaa
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Singer Co
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    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using supply voltage with constant frequency and variable amplitude
    • H02P27/026—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using supply voltage with constant frequency and variable amplitude whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にはジヤイロスコープに関し、詳
細には精密型ジヤイロスコープ用の改良されたモ
ータ駆動方式に関する。
精密型ジヤイロスコープにおけるジヤイロホイ
ールの駆動に交流周波数により制御される同期モ
ータを使用するのが普通である。これは基本的に
は満足すべき方法であるが、同期モータの磁気極
の位置とジヤイロホイールの相互作用に関係する
種々の条件により除去の困難なジヤイロのドリフ
ト現象が生じる。もしこれを修正しないままでい
るとジヤイロのドリフトにより不正確が生じる。
かくして、上記の問題のない精密型ジヤイロス
コープのジヤイロホイール用のより良い駆動方式
を与える必要があることは明らかである。
本発明は同期モータにより駆動における問題を
有しない、精密型ジヤイロスコープのジヤイロホ
イールの駆動方式を提供する。
基本的にはこれは回転する固定子磁束がジヤイ
ロホイールに対して相関をとかれるようにホイー
ルを駆動するために例えば誘導電動機である非同
期モータを使用することにより達成される。これ
はかくしてドリフトの原因を取り除くものであ
る。すなわち、誘導電動機では、回転子は固定子
の発生する回転磁界に非同期であり、ドリフトの
原因となる回転半径方向に働く磁気吸引力の方向
が刻々と変化するため、全体としてドリフト原因
が平均化されてしまうのである。ジヤイロホイー
ルの所望の定速性を維持するために、誘導電動機
は例えば周波数または位相のような適当な制御量
に基準づけられる、例えばPLLのような閉じた
サーボループにより駆動制御される。
この制御量はその量の検知された実際の値と発
生したエラーとで比較され、そしてこれが実際値
を基準値に対応させるべくこの閉じたサーボルー
プ内で使用される。タコメータ発生器、パルス発
生器、シヤフトエンコーダ等であつてもよい検知
器がモータに結合される。その制御量は例えば速
度、周波数、位相あるいはパルス間の時間であつ
て、そのいずれもモータの速度の制御を可能にす
るものである。図示の実施例では検知器はモータ
上に設けられてその回転子の回転速度と位相を検
知する。出力パルス列を出すこの検知器は、基準
入力として所望の回転基準周波数を有する位相検
出器の入力に接続される。この位相検出器はそれ
らの間の差を決定し、そしてこの差が電圧制御発
振器を駆動するために用いられる。電圧制御発振
器の出力はモータ制御装置に接続されており、こ
の制御装置はモータの固定子巻線への直流電流を
２相波形でスイツチする固体スイツチよりなるブ
リツジを制御するように作用する。このように基
準位相と周波数に従うサーボ位相固定ループが得
られる。
他の形式のサーボループも他の形式のモータ制
御装置と同様に本発明において使用出来る。図示
の実施例は良好な結果をもたらすものの一例にす
ぎない。
この構成により、正確な速度の達成、固定子、
回転子およびジヤイロホイール間の同期した電気
的相互作用の除去および簡単であり通常用いられ
る交流増幅器を必要とせずに直流源からとり出さ
れた電子を用いて効率のよいモータ制御を行うこ
とが可能となる。更に、位相固定ループは容易に
入手可能な集積回路で構成出来、そしてミニコン
ピユータあるいはマイクロコンピユータをジヤイ
ロに関連させて使用する場合にはそのコンピユー
タの補助機能としてこの制御を与えることが出来
る。
第１図に示すように精密型ジヤイロにおけるジ
ヤイロホイール１１は誘導電動機１３により駆動
される。このモータ１３は従来のごとく回転子１
５と固定子巻線１７，１９を有する。回転子の位
置を検出するために、補助磁石２１がこのモータ
に設置される。この磁石の通過がコイル２３によ
りピツクアツプされ、そしてパルス列の形でライ
ン２５上に信号を与える。この信号の周波数は回
転子の回転速度を、そしてその位相は回転子の角
位置を示す。磁気的なピツクアツプをここに示す
が光電効果、ホール効果等のような他のものも使
用出来る。
ライン２５上のパルス（その周波数および位相
は回転速度に応じて決定される）は位相検出器２
７の一方の入力となる。他方の入力は後述するよ
うに所望のモータ速度に関係した基準周波数であ
る。周知のようにこの位相検出器はライン２９上
の基準周波パルスとライン２５上のモーターから
のパルスとの間の位相差に比例する信号を差発生
する。この差信号はこれに含まれる高調波成分を
取除くためにフイルタ３０を介して電圧制御発振
器３１に送られる。したがつて、回転子が所望の
速度で回転していれば、この差信号はDC信号と
なる。発信器３１は差信号に基づいた周波数の
AC信号を出力し、この出力はモータの制御器３
３の入力となり、そして直流電力を巻線１７，１
９に結合させるために使用されるブリツジ３５へ
の制御信号を与える。ブリツジに従つてこれら巻
線に加えられる周波数は発振器３１の周波数（実
際には分周されたもの）である。この発振器周波
数はライン２５上の出力のピツクアツプ周波数が
ライン２９上の基準周波数と合うまで少量加減さ
れて調整される。ある特定の位相差に達したとき
に、発信器３１の出力を所望周波数に保つような
差信号が得られる。あるいはフイルタ３０を積分
器としてもよく、その場合には位相差は従来のサ
ーボ設計技術を用いて与えられた条件において望
まれるサーボ性能の形を与えるように選ばれる。
巻線１７，１９への給電用に利用されるブリツ
ジは第２図に示してある。各ブリツジは４個の固
体スイツチを有し、そしてこれらスイツチは３７
−４０で示してある。スイツチ３７は入力Ａをス
イツチ３８は入力B′を、スイツチ３９は入力
A′を、そしてスイツチ４０は入力Ｂを夫々有す
る。巻線１７または１９はこのブリツジの一方の
対角にまたがり接続されそして直流電圧が他の対
角に接続される。巻線１７についてはスイツチＡ
とA′は電圧制御発振器の電圧の位相が0゜のときに
閉じる。これらは180゜のときに開く。すなわち、
0゜と180゜の間の期間だけ閉じていることになる。
巻線１７についてはスイツチＢとB′は180゜と0゜の
間で閉じる。巻線１９に関連したブリツジ３５で
はスイツチＡとA′は90゜と270゜の間で閉じ、スイ
ツチＢとB′は270゜と90゜の間で閉じる。これを第
３ａ図に示してある。
第３図に示すように、電圧制御発振器の周波数
は第１フリツプフロツプ４５を介して２分周する
ように接続される。フリツプフロツプ４５の出力
５１と５３に生じる２つの信号は第３ａ図の信号
４１と４３である。発振器３１の信号もインバー
タ４９により反転される。この信号は他方のフリ
ツプフロツプ４７の入力となる。ライン５５と５
７上のその出力は第３ａ図の信号５８と６０であ
る。図示のように出力５１は巻線１７に関連した
スイツチＡとA′を駆動する。出力５３は巻線１
７に関連したスイツチＢとB′を駆動する。出力
５５は巻線１９に関連したスイツチＡとA′を、
出力５７は巻線１９に関連するスイツチＢと
B′を、夫々駆動する。これら巻線での波形を第
３ａ図に６１と６３で示してある。
動作を述べると、ライン２５上のパルス周波数
は回転子速度に比例する。モータが回転すると、
これらパルスの位相は位相比較器２７においてラ
イン２９上の基準位相と比較されて差信号を発生
し、これが発振器３１に送られる。発振器３１は
他がすべて正しければモータの回転周波数のそれ
の２倍である出力周波数を発生する（２倍にする
のは、後で分周するためである）。この周波数は
次に第３図のフリツプフロツプ４５と４７により
図示のごとくに２分周されて第３ａ図の２相信号
を発生する。
第４図は典型的な誘導モータの速度トルク曲線
である。全モータ負荷トルクがT1でモータが速
度S1で回転しているとすると、図の条件となる。
回転子の理論的最大モータ速度は励起周波数に関
係し、この速度を同期速度という。負荷がかかる
と回転子は△Ｓで示す或る量のスリツプをもつ。
かくして図示のように、同期速度はS1＋△Ｓに等
しい。電圧制御発振器入力における増加した差に
応じてこの発振器の周波数も増加する。これによ
りモータの励起周波数が増加しそれにより同期速
度が増加する。同期速度の増加の効果によりスリ
ツプ△Ｓが増加する。この曲線からこれによりモ
ータがより大きなトルクを発生して加速を始める
ことは明らかである。モータが加速すると再び適
正な速度が得られそして差は発振器の励起周波数
のずれもなくなるように少くなる。同様にこの逆
も真である。すなわち、モータ速度が大きくなり
すぎると、逆方向の差変化が生じこれにより励起
周波数も減少する。同期速度の減少およびそれに
関連した減速はモータを所望の速度にもどすこと
になる。かくして、このモータは位相固定サーボ
ループに組込まれて常時所望の速度を正確に維持
する。この装置を設計する際に考えなければなら
ぬ唯一のことは△Ｓの範囲がトルク速度曲線の膝
の部分を過ぎないように選ぶということであり、
何となれば同期速度の増加によりトルクが増加し
減少によりトルクが減少するからである。この膝
部より下になると逆の動作が生じてこの装置が不
安定になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のジヤイロモータ制御装置のブ
ロツク図、第２図は第１図におけるブリツジの回
路図、第３図は第１図の論理回路図、第３ａ図は
第３図の論理回路と第２図のブリツジのタイミン
グ図、第４図は誘導モータのトルク−速度曲線で
ある。 １１……ジヤイロホイール、１３……誘導モー
タ、１５……回転子、１７，１９……固定子巻
線、２１……磁石、２３……コイル、２７……位
相検出器、３０……フイルタ、３１……電圧制御
発振器、３３……モータの制御装置、３７，３
８，３９，４０……スイツチ、４５，４７……フ
リツプフロツプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 精密型ジヤイロスコープにおけるジヤイロホ
    イールの駆動装置であつて、 (a) 第１および第２の固定子巻線と、前記ジヤイ
    ロホイールに機械的に接続された回転子と、を
    有する誘導電動機と、 (b) 前記回転子の回転周波数と位相とを検出する
    検知装置と、 (c) 基準周波数を供給する装置と、 (d) 前記回転子の検知された位相と、前記基準周
    波数とを入力し、これらの位相差を表わす出力
    を与える位相検出器と、 (e) 前記位相検出器の前記出力を入力し、これに
    関係した周波数を有する信号を出力する電圧制
    御発振器と、 (f) 前記電圧制御発振器に接続され、前記第１お
    よび第２の固定子巻線を附勢するための２相信
    号を発生するための装置であつて、 (i) それぞれ４個の固体スイツチをブリツジ構
    成して成る第１および第２のブリツジであつ
    て、前記第１の固定子巻線が前記第１のブリ
    ツジの一方の対角にまたがつて接続され、前
    記第２の固定子巻線が前記第２のブリツジの
    一方の対角にまたがつて接続され、前記第１
    のブリツジの他方の対角にまたがつて直流電
    圧が印加され、前記第２のブリツジの他方の
    対角にまたがつて直流電圧が印加された構成
    をもつた第１および第２のブリツジと、 (ii) 前記電圧制御発振器の出力に基づいて、互
    いに90゜位相がずれ、所望の動作周波数を有
    し、前記ブリツジの前記スイツチを駆動する
    ための２つの信号を発生する装置と、 を有する電動機制御装置と、 を備えることを特徴とする駆動装置。 ２ 検知装置が前記回転子上の磁石と前記固定子
    上の検知コイル装置とからなり、前記回転子の回
    転速度に比例した周波数を有すると共に、与えら
    れた回転サイクル内での前記電動機の位相に関係
    した位相を有するパルス列を出力することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の駆動装置。 ３ 電圧制御発振器がフイルタを介して位相差を
    入力することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    または第２項記載の駆動装置。
JP4917279A 1978-04-24 1979-04-23 Method of and apparatus for driving gyro wheel of gyroscope Granted JPS54141963A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US05/899,352 US4266432A (en) 1978-04-24 1978-04-24 Gyro motor control

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JPS54141963A JPS54141963A (en) 1979-11-05
JPS6316689B2 true JPS6316689B2 (ja) 1988-04-11

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US (1) US4266432A (ja)
JP (1) JPS54141963A (ja)
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DE (1) DE2914495A1 (ja)
FR (1) FR2424659A1 (ja)
GB (1) GB2019617B (ja)
NO (1) NO791323L (ja)
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