JPS6316969Y2 - - Google Patents
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- JPS6316969Y2 JPS6316969Y2 JP1986071344U JP7134486U JPS6316969Y2 JP S6316969 Y2 JPS6316969 Y2 JP S6316969Y2 JP 1986071344 U JP1986071344 U JP 1986071344U JP 7134486 U JP7134486 U JP 7134486U JP S6316969 Y2 JPS6316969 Y2 JP S6316969Y2
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- Japan
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- gyro
- signal
- axis
- control device
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/04—Details
- G01C19/28—Pick-offs, i.e. devices for taking-off an indication of the displacement of the rotor axis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/12—Gyroscopes
- Y10T74/1229—Gyroscope control
- Y10T74/1232—Erecting
- Y10T74/1254—Erecting by motor torque
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/12—Gyroscopes
- Y10T74/1229—Gyroscope control
- Y10T74/1257—Damping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T74/1261—Gyroscopes with pick off
- Y10T74/1275—Electrical
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は乾式の2軸同調ジヤイロの制御に関す
る。一般に、同調ジヤイロとは、2軸を自在継手
で支持するジンバルを用いる2つの自由度をもつ
ジヤイロをいう。この種のジヤイロでは、ジンバ
ルの慣性は、与えられた回転速度における自在継
手の正方向のばねトルクを打ち消すような負のば
ねトルクを発生する。一般にこのジヤイロの同調
は、通常の動作速度において負の慣性トルクが正
のばねトルクと等しくなるように、ジンバルに慣
性おもりを付加することによつて行なわれる。こ
こで正のばねトルクとはロータの変位角に比例し
て増加するトルクであり、変位角をゼロに近付け
るようにする働きをする。一方、負のばねトルク
もロータの変位角に比例して増加するトルクであ
るが、逆に変位角をゼロから離そうとする働きを
する。
る。一般に、同調ジヤイロとは、2軸を自在継手
で支持するジンバルを用いる2つの自由度をもつ
ジヤイロをいう。この種のジヤイロでは、ジンバ
ルの慣性は、与えられた回転速度における自在継
手の正方向のばねトルクを打ち消すような負のば
ねトルクを発生する。一般にこのジヤイロの同調
は、通常の動作速度において負の慣性トルクが正
のばねトルクと等しくなるように、ジンバルに慣
性おもりを付加することによつて行なわれる。こ
こで正のばねトルクとはロータの変位角に比例し
て増加するトルクであり、変位角をゼロに近付け
るようにする働きをする。一方、負のばねトルク
もロータの変位角に比例して増加するトルクであ
るが、逆に変位角をゼロから離そうとする働きを
する。
2軸ジヤイロは一般にジヤイロスコープと呼ば
れており、互いに90゜離れたX軸とY軸を有する。
ジヤイロスコープのロータは各軸に関して傾くこ
とができる。ジンバルのダンピングに液体を用い
るものを湿式ジヤイロ、それ以外のものを乾式ジ
ヤイロという。本考案は乾式のジヤイロの制御に
関するものである。
れており、互いに90゜離れたX軸とY軸を有する。
ジヤイロスコープのロータは各軸に関して傾くこ
とができる。ジンバルのダンピングに液体を用い
るものを湿式ジヤイロ、それ以外のものを乾式ジ
ヤイロという。本考案は乾式のジヤイロの制御に
関するものである。
本考案による制御は「レート捕獲」と呼ばれる
方法を用いている。
方法を用いている。
ジヤイロに傾きの“レート”(即ち、傾き率)
を入力するとトルクが発生し、ジヤイロにトルク
を入力すると傾きの“レート”が発生する。即
ち、ジヤイロはレート・トルク変換器であり、ま
た、トルク・レート変換器でもある。角速度を入
力すれば出力トルクが得られることになる。2軸
ジヤイロは3つのジンバルを有する。このジヤイ
ロは互いに90゜離れた2つの入力軸を有する。こ
の2つの入力軸はまた、ロータのスピン軸に直交
する平面内に位置することになる。ロータをこの
2つの入力軸から傾かないようにするために、一
般に2つの「レート捕獲」ループ回路が設けられ
る。このループは、あたかもロータを“捕獲”し
たかのように動作しロータが傾くのを妨げるので
ある。ジヤイロは2つの機能要素を有するものと
考えることができる。即ち、ロータの傾斜変位を
検出するピツクオフと、ロータの位置決めをする
トルカコイルである。捕獲ループの目的は、ジヤ
イロを搭載した車輌の運動によつて入力軸にレー
ト変化が発生したとき、これを検出してピツクオ
フの出力電圧を零に保つようにすることである。
ジヤイロはその性質上、慣性系において常に定常
状態を保とうとする。従つて運動中の車輌から見
れば、この運動に応じてあたかもロータが傾斜す
るように見える。ジヤイロピツクオフはロータと
車輌の特定軸との間の角度を検出し、この角度が
増加するとこれに比例してピツクオフの出力電圧
も増加する。出力電圧の符号は傾き方向を示す。
このピツクオフ出力電圧はジヤイロの捕獲ループ
を介して電流に変換されトルカコイルに与えられ
る。これによりピツクオフの出力電圧が零になる
ようにロータの角度が調整される。結局ピツクオ
フの出力電圧を零にするように維持することは、
車輌の特定軸とロータの回転軸との角度を一定に
保つことになる。このジヤイロの捕獲ループにお
いて重要な値は、トルカコイルに与えられる電流
の大きさと極性である。電流の大きさは車輌の運
動に基づいて発生した入力軸に関するレートに直
接比例した量であり、極性はこのレートの方向を
示すものである。従つてレート捕獲ループはロー
タが傾くのを妨げるとともに、ピツクオフの出力
電圧から傾き量の測定を行なうこともできる。
を入力するとトルクが発生し、ジヤイロにトルク
を入力すると傾きの“レート”が発生する。即
ち、ジヤイロはレート・トルク変換器であり、ま
た、トルク・レート変換器でもある。角速度を入
力すれば出力トルクが得られることになる。2軸
ジヤイロは3つのジンバルを有する。このジヤイ
ロは互いに90゜離れた2つの入力軸を有する。こ
の2つの入力軸はまた、ロータのスピン軸に直交
する平面内に位置することになる。ロータをこの
2つの入力軸から傾かないようにするために、一
般に2つの「レート捕獲」ループ回路が設けられ
る。このループは、あたかもロータを“捕獲”し
たかのように動作しロータが傾くのを妨げるので
ある。ジヤイロは2つの機能要素を有するものと
考えることができる。即ち、ロータの傾斜変位を
検出するピツクオフと、ロータの位置決めをする
トルカコイルである。捕獲ループの目的は、ジヤ
イロを搭載した車輌の運動によつて入力軸にレー
ト変化が発生したとき、これを検出してピツクオ
フの出力電圧を零に保つようにすることである。
ジヤイロはその性質上、慣性系において常に定常
状態を保とうとする。従つて運動中の車輌から見
れば、この運動に応じてあたかもロータが傾斜す
るように見える。ジヤイロピツクオフはロータと
車輌の特定軸との間の角度を検出し、この角度が
増加するとこれに比例してピツクオフの出力電圧
も増加する。出力電圧の符号は傾き方向を示す。
このピツクオフ出力電圧はジヤイロの捕獲ループ
を介して電流に変換されトルカコイルに与えられ
る。これによりピツクオフの出力電圧が零になる
ようにロータの角度が調整される。結局ピツクオ
フの出力電圧を零にするように維持することは、
車輌の特定軸とロータの回転軸との角度を一定に
保つことになる。このジヤイロの捕獲ループにお
いて重要な値は、トルカコイルに与えられる電流
の大きさと極性である。電流の大きさは車輌の運
動に基づいて発生した入力軸に関するレートに直
接比例した量であり、極性はこのレートの方向を
示すものである。従つてレート捕獲ループはロー
タが傾くのを妨げるとともに、ピツクオフの出力
電圧から傾き量の測定を行なうこともできる。
米国特許第3354726号には浮揚流体およびそれ
に関連する欠点のない2軸装置が開示されてい
る。上述のようなレート捕獲ループでは、傾き角
の大きさおよび方向の正確な取扱いが必要にな
る。捕獲ループの出力段においては前述のように
ジヤイロトルカに与える電流が供給される。これ
までの捕獲ループでは、この電流を非常に高精度
の電流検出用抵抗で計測し、電流を電圧に変換
し、この変換電圧を高精度のアナログ−デイジタ
ル(A/D)変換器でデジタル化し、このデジタ
ル信号に基づく電流をトルカに与えて制御を行な
つていた。ところがこのようなA/D変換器を捕
獲ループの他に設けることはジヤイロ全体のコス
トを高くすることになる。このA/D変換器が不
必要となればジヤイロの費用が低減する。そこで
本考案はA/D変換器が不要なジヤイロ制御装置
を提供することを目的とする。
に関連する欠点のない2軸装置が開示されてい
る。上述のようなレート捕獲ループでは、傾き角
の大きさおよび方向の正確な取扱いが必要にな
る。捕獲ループの出力段においては前述のように
ジヤイロトルカに与える電流が供給される。これ
までの捕獲ループでは、この電流を非常に高精度
の電流検出用抵抗で計測し、電流を電圧に変換
し、この変換電圧を高精度のアナログ−デイジタ
ル(A/D)変換器でデジタル化し、このデジタ
ル信号に基づく電流をトルカに与えて制御を行な
つていた。ところがこのようなA/D変換器を捕
獲ループの他に設けることはジヤイロ全体のコス
トを高くすることになる。このA/D変換器が不
必要となればジヤイロの費用が低減する。そこで
本考案はA/D変換器が不要なジヤイロ制御装置
を提供することを目的とする。
本考案はレート捕獲ループ制御装置を有する乾
式同調2自由度ジヤイロを開示するものである。
この構成は、ジヤイロが定電流源を用いてのパル
ス周波数でトルクを与えられるからアナログ−デ
イジタル変換器を必要としない。2個のジヤイロ
入力軸の変化はX,Yピツクオフにより検出され
る。これら信号は増幅されそしてXおよびYチヤ
ンネルにおいて復調される。XおよびY復調器か
らのこれら信号はフイルタを通されて整形回路に
加えられる。これらフイルタの出力はまたクロス
チヤンネル減衰回路にも加えられて誤差信号の電
子的な減衰を行なう。クロスチヤンネル減衰回路
と整形回路の出力はXおよびY比較器に加えられ
る。これら比較器は他方において斜波発生器信号
を入力信号としている。比較器の出力においてそ
れらの入力からの信号の和を表わす信号がパルス
幅変調された信号となり、これが論理回路を通じ
て正から負のトルク電流の切換えを与える。
式同調2自由度ジヤイロを開示するものである。
この構成は、ジヤイロが定電流源を用いてのパル
ス周波数でトルクを与えられるからアナログ−デ
イジタル変換器を必要としない。2個のジヤイロ
入力軸の変化はX,Yピツクオフにより検出され
る。これら信号は増幅されそしてXおよびYチヤ
ンネルにおいて復調される。XおよびY復調器か
らのこれら信号はフイルタを通されて整形回路に
加えられる。これらフイルタの出力はまたクロス
チヤンネル減衰回路にも加えられて誤差信号の電
子的な減衰を行なう。クロスチヤンネル減衰回路
と整形回路の出力はXおよびY比較器に加えられ
る。これら比較器は他方において斜波発生器信号
を入力信号としている。比較器の出力においてそ
れらの入力からの信号の和を表わす信号がパルス
幅変調された信号となり、これが論理回路を通じ
て正から負のトルク電流の切換えを与える。
このような構成の制御装置をパルス再平衡レー
ト捕獲ループ制御方式による制御装置と呼ぶこと
にする。
ト捕獲ループ制御方式による制御装置と呼ぶこと
にする。
第1図は本考案の2軸乾式同調ジヤイロのパル
ス再平衡レート捕獲ループ制御方式のブロツク図
である。このジヤイロは車輌に搭載され、車輌の
運動状態の測定に利用される。即ち、この2軸ジ
ヤイロを2組用意して車輌に搭載することによ
り、この車輌の4方向(ジヤイロの4軸に相当)
に関する移動レートを測定することができる。実
際には三次元空間においては独立した3方向に関
する移動レートが測定できれば十分であるが、4
方向についての測定を行なうことによつて冗長度
をもたせることができる。
ス再平衡レート捕獲ループ制御方式のブロツク図
である。このジヤイロは車輌に搭載され、車輌の
運動状態の測定に利用される。即ち、この2軸ジ
ヤイロを2組用意して車輌に搭載することによ
り、この車輌の4方向(ジヤイロの4軸に相当)
に関する移動レートを測定することができる。実
際には三次元空間においては独立した3方向に関
する移動レートが測定できれば十分であるが、4
方向についての測定を行なうことによつて冗長度
をもたせることができる。
車輌が運動すると、前述のように運動方向に関
する軸が傾斜する。この傾斜量は、ピツクオフの
出力に基づいて測定できる。レート捕獲ループに
よつてこの傾斜量は零にもつてゆかれる。従つて
車輌の各時点ごとの移動レートを常に測定するこ
とができるようになる。
する軸が傾斜する。この傾斜量は、ピツクオフの
出力に基づいて測定できる。レート捕獲ループに
よつてこの傾斜量は零にもつてゆかれる。従つて
車輌の各時点ごとの移動レートを常に測定するこ
とができるようになる。
例えば第1図で、ジヤイロ10についてX入力
軸またはY入力軸に関してレートが与えられた場
合、即ちジヤイロ10のロータの回転軸がX軸ま
たはY軸に関して傾斜した場合、ジヤイロピツク
オフ13と14はこの傾きに比例する電気信号を
交流増幅器16と17に与える。増幅器16と1
7からの信号は復調器18と19、ノツチフイル
タ20と21、クロスチヤンネル減衰補償回路2
4と25、を通される。主チヤンネル整形回路2
2,23の出力は比較器27と28によりクロス
チヤンネル減衰補償回路と斜波発生器信号26の
出力と加算される。この斜波発生器信号は強制リ
ミツトサイクル周波数である基本周波数を有する
パルス幅変調信号を発生するためのものである。
主チヤンネル整形回路22と23はループの安定
化と帯域幅調整を与える。クロスチヤンネル減衰
補償回路24と25の目的は乾式同調ジヤイロに
は新規である電子的減衰を与えるためである。ノ
ツチフイルタ20と21はホイールの動作により
誘起されるピツクオフ信号を最少にするためのも
のである。
軸またはY入力軸に関してレートが与えられた場
合、即ちジヤイロ10のロータの回転軸がX軸ま
たはY軸に関して傾斜した場合、ジヤイロピツク
オフ13と14はこの傾きに比例する電気信号を
交流増幅器16と17に与える。増幅器16と1
7からの信号は復調器18と19、ノツチフイル
タ20と21、クロスチヤンネル減衰補償回路2
4と25、を通される。主チヤンネル整形回路2
2,23の出力は比較器27と28によりクロス
チヤンネル減衰補償回路と斜波発生器信号26の
出力と加算される。この斜波発生器信号は強制リ
ミツトサイクル周波数である基本周波数を有する
パルス幅変調信号を発生するためのものである。
主チヤンネル整形回路22と23はループの安定
化と帯域幅調整を与える。クロスチヤンネル減衰
補償回路24と25の目的は乾式同調ジヤイロに
は新規である電子的減衰を与えるためである。ノ
ツチフイルタ20と21はホイールの動作により
誘起されるピツクオフ信号を最少にするためのも
のである。
以下、比較器27と28の動作についてより詳
しく述べる。これらの各比較器は、実際には直列
に接続された2つの回路から構成される。すなわ
ち、加算増幅器とコンパレータとである。第1図
では、この2つの回路が直列接続されたものをま
とめて比較器27あるいは28として示してあ
る。加算増幅器には3つの入力が与えられる。す
なわち、主チヤンネル整形回路22,23の出
力、クロスチヤンネル減衰補償回路24,25
の出力、斜波発生器信号26、の3つである。
クロスチヤンネル減衰補償回路は、Y軸の制御に
X軸のピツクオフ出力を考慮し、X軸の制御にY
軸のピツクオフ出力を考慮するといういわゆる
XY間のクロス制御を行うものであり、所定の減
衰補償を行つている。したがつて、クロスチヤン
ネルの誤差信号は、減衰された後に主チヤンネル
の誤差信号に加えられる。結局、加算増幅器の出
力は、主チヤンネル成分とクロスチヤンネル成分
との和に相当する誤差信号に、斜波信号が加えら
れたものとなる。
しく述べる。これらの各比較器は、実際には直列
に接続された2つの回路から構成される。すなわ
ち、加算増幅器とコンパレータとである。第1図
では、この2つの回路が直列接続されたものをま
とめて比較器27あるいは28として示してあ
る。加算増幅器には3つの入力が与えられる。す
なわち、主チヤンネル整形回路22,23の出
力、クロスチヤンネル減衰補償回路24,25
の出力、斜波発生器信号26、の3つである。
クロスチヤンネル減衰補償回路は、Y軸の制御に
X軸のピツクオフ出力を考慮し、X軸の制御にY
軸のピツクオフ出力を考慮するといういわゆる
XY間のクロス制御を行うものであり、所定の減
衰補償を行つている。したがつて、クロスチヤン
ネルの誤差信号は、減衰された後に主チヤンネル
の誤差信号に加えられる。結局、加算増幅器の出
力は、主チヤンネル成分とクロスチヤンネル成分
との和に相当する誤差信号に、斜波信号が加えら
れたものとなる。
この様子は、第2図によく示されている。第2
図は斜波発生器と記されたグラフは、斜波発生器
信号26の波形を示しており、合成誤差電圧と記
されたグラフは、主チヤンネル成分とクロスチヤ
ネル成分との合成誤差信号電圧を示している。し
たがつて、これらの加算結果は、同図の合成斜波
誤差と記したグラフのようになる。
図は斜波発生器と記されたグラフは、斜波発生器
信号26の波形を示しており、合成誤差電圧と記
されたグラフは、主チヤンネル成分とクロスチヤ
ネル成分との合成誤差信号電圧を示している。し
たがつて、これらの加算結果は、同図の合成斜波
誤差と記したグラフのようになる。
この加算増幅器の後段に接続されたコンパレー
タは、加算増幅器の出力が正のときは論理“1”
を、負のときは論理“0”を出力する。この様子
は、第3B図に示されている。同図で斜波信号と
示した波形は、斜波発生器信号26であり、加算
増幅器出力と表示した波形は、加算増幅器の出力
の正負を反転させた信号に相当する。この加算増
幅器出力では、破線のレベルが零レベルである。
斜波の中心線は実線で示されているが、破線のレ
ベルと実線のレベルとの差が誤差信号の値、すな
わち主チヤンネル成分とクロスチヤンネル成分と
の和に相当する。この加算増幅器出力がコンパレ
ータに与えられる。したがつて、このコンパレー
タの出力、すなわち比較器27,28としての出
力は、第3B図に比較器と表示した波形となる。
図の加算増幅器出力は、前述のように正負を反転
させた表示になつているので、破線レベルより下
の区間では論理“1”、上の区間では論理“0”
となる。このようにして、比較器27,28の出
力パルスは、主チヤンネル成分とクロスチヤンネ
ル成分との誤差に応じてデユーテイ比が定まる
PWM(パルス幅変調)信号となる。誤差が零で
あれば、デユーテイ比が50%のパルス信号とな
る。
タは、加算増幅器の出力が正のときは論理“1”
を、負のときは論理“0”を出力する。この様子
は、第3B図に示されている。同図で斜波信号と
示した波形は、斜波発生器信号26であり、加算
増幅器出力と表示した波形は、加算増幅器の出力
の正負を反転させた信号に相当する。この加算増
幅器出力では、破線のレベルが零レベルである。
斜波の中心線は実線で示されているが、破線のレ
ベルと実線のレベルとの差が誤差信号の値、すな
わち主チヤンネル成分とクロスチヤンネル成分と
の和に相当する。この加算増幅器出力がコンパレ
ータに与えられる。したがつて、このコンパレー
タの出力、すなわち比較器27,28としての出
力は、第3B図に比較器と表示した波形となる。
図の加算増幅器出力は、前述のように正負を反転
させた表示になつているので、破線レベルより下
の区間では論理“1”、上の区間では論理“0”
となる。このようにして、比較器27,28の出
力パルスは、主チヤンネル成分とクロスチヤンネ
ル成分との誤差に応じてデユーテイ比が定まる
PWM(パルス幅変調)信号となる。誤差が零で
あれば、デユーテイ比が50%のパルス信号とな
る。
この比較器27,28の出力であるPWM信号
は、論理回路29,30に与えられ、この論理回
路29,30の出力によつて出力電流源31,3
2が制御される。出力電流源31,32は、それ
ぞれX軸ジヤイロトルカ11、Y軸ジヤイロトル
カ12に電流を供給する。かくして、誤差を零と
する方向へ閉ループ制御がなされる。
は、論理回路29,30に与えられ、この論理回
路29,30の出力によつて出力電流源31,3
2が制御される。出力電流源31,32は、それ
ぞれX軸ジヤイロトルカ11、Y軸ジヤイロトル
カ12に電流を供給する。かくして、誤差を零と
する方向へ閉ループ制御がなされる。
論理回路29,30および出力電流源31,3
2の具体的な構成を第3A図に示す。比較器2
7,28の出力は、ゲート33の一方の入力端子
に与えられる。もう一方の入力端子には高周波ク
ロツクが与えられる。この高周波クロツクは、第
2図の量子化周波数と記されたグラフのように、
論理“1”または“0”という量子化された値を
とる高周波パルス列である。したがつて、ゲート
33の出力は、この高周波クロツクに同期したも
のとなる。たとえば、第2図の合成斜波誤差なる
信号は、コンパレータでPWM変調されたのち、
ゲート33で量子化周波数による同期化が行わ
れ、同図の一番下に示すグラフのような信号とな
る。結局、フリツプフロツプ34の出力は、この
ように高周波クロツクに完全に同期し、第3B図
の一番下に示すような信号となる。フリツプフロ
ツプ36は、立上がりおよび立下がりの急峻なパ
ルスを発生することのできる電流駆動能力の高い
素子からなり、高速スイツチ回路39を駆動す
る。高速スイツチ回路39は、フリツプフロツプ
36の出力に基づいて、高速トランジスタスイツ
チ37または38(ここでは簡便のために、機械
的スイツチとして示す)のどちらか一方をオンに
する。これらスイツチは正のV+電源または負の
V−電源に接続されている。スイツチ37がオン
のときは、正のV+電源からダイオード40、
CR2を通つてジヤイロ10に正の電流が流れ、
スイツチ38がオンのときは、負のV−電源から
ダイオード40、CR1を通つてジヤイロ10に
負の電流が流れる。このようにして、ジヤイロ1
0に正または負の電流が与えられる。正または負
への切替えのデユーテイ比は、結局、比較器2
7,28の出力するPWM信号に基づくものにな
る。
2の具体的な構成を第3A図に示す。比較器2
7,28の出力は、ゲート33の一方の入力端子
に与えられる。もう一方の入力端子には高周波ク
ロツクが与えられる。この高周波クロツクは、第
2図の量子化周波数と記されたグラフのように、
論理“1”または“0”という量子化された値を
とる高周波パルス列である。したがつて、ゲート
33の出力は、この高周波クロツクに同期したも
のとなる。たとえば、第2図の合成斜波誤差なる
信号は、コンパレータでPWM変調されたのち、
ゲート33で量子化周波数による同期化が行わ
れ、同図の一番下に示すグラフのような信号とな
る。結局、フリツプフロツプ34の出力は、この
ように高周波クロツクに完全に同期し、第3B図
の一番下に示すような信号となる。フリツプフロ
ツプ36は、立上がりおよび立下がりの急峻なパ
ルスを発生することのできる電流駆動能力の高い
素子からなり、高速スイツチ回路39を駆動す
る。高速スイツチ回路39は、フリツプフロツプ
36の出力に基づいて、高速トランジスタスイツ
チ37または38(ここでは簡便のために、機械
的スイツチとして示す)のどちらか一方をオンに
する。これらスイツチは正のV+電源または負の
V−電源に接続されている。スイツチ37がオン
のときは、正のV+電源からダイオード40、
CR2を通つてジヤイロ10に正の電流が流れ、
スイツチ38がオンのときは、負のV−電源から
ダイオード40、CR1を通つてジヤイロ10に
負の電流が流れる。このようにして、ジヤイロ1
0に正または負の電流が与えられる。正または負
への切替えのデユーテイ比は、結局、比較器2
7,28の出力するPWM信号に基づくものにな
る。
この発明に係る制御装置では、クロス成分を考
慮した制御を行つているが、一般に2軸のジヤイ
ロではこのようなクロス成分を考慮した制御を行
うと、安定した制御が可能になることが知られて
いる。すなわち、ジヤイロのピツクオフ出力を
Φppとすると、クロス成分を考慮しない閉ループ
制御では、制御系の入力となるレートをωとする
と、出力となるジヤイロのピツクオフ出力Φppは、 Φpp=(1/J)/s2+ωo1 2・ω で表現される。ここで、 ωo1=H/J Hは、回転ホイールの角運動量 Jは、回転ホイールの慣性モーメント sは、ラプラス演算子 である。ここで、s=ωo1の場合を考えると、
上式の分母が零となつてしまい、制御系が不安定
になるのである。
慮した制御を行つているが、一般に2軸のジヤイ
ロではこのようなクロス成分を考慮した制御を行
うと、安定した制御が可能になることが知られて
いる。すなわち、ジヤイロのピツクオフ出力を
Φppとすると、クロス成分を考慮しない閉ループ
制御では、制御系の入力となるレートをωとする
と、出力となるジヤイロのピツクオフ出力Φppは、 Φpp=(1/J)/s2+ωo1 2・ω で表現される。ここで、 ωo1=H/J Hは、回転ホイールの角運動量 Jは、回転ホイールの慣性モーメント sは、ラプラス演算子 である。ここで、s=ωo1の場合を考えると、
上式の分母が零となつてしまい、制御系が不安定
になるのである。
ところが、クロス成分を考慮した制御系では、
Φpp=N/(s2+2δωo2s+ωo2 2)・ω
となる。ここで、
δ=KH/√2+2
ωo2=√2+2
Kは、クロス成分のゲイン
Nは、定数である。
このように、2δωo2sなる項を分母に加えるこ
とにより、分母が零となることを避けることがで
き、安定な制御が可能になる。
とにより、分母が零となることを避けることがで
き、安定な制御が可能になる。
第1図は本考案の2軸乾式同調ジヤイロのパル
ス再平衡レート捕獲ループ回路のブロツク図、第
2図はパルス幅変調波形と量子化波形のタイミン
グ図、第3A図は第1図の論理回路30の詳細
図、第3B図は論理信号の図式図である。 10……ジヤイロ、11……X軸トルカ、12
……Y軸トルカ、13,14……ジヤイロピツク
オフ、16,17……交流増幅器、18,19…
…復調器、20,21……ノツチフイルタ、2
2,23……主チヤンネル整形回路、24,25
……クロスチヤンネル減衰補償回路、27,28
……比較器、29,30……論理回路、31,3
2……出力電流源、33……ゲート、36……制
御フリツプフロツプ、37,38……トランジス
タスイツチ。
ス再平衡レート捕獲ループ回路のブロツク図、第
2図はパルス幅変調波形と量子化波形のタイミン
グ図、第3A図は第1図の論理回路30の詳細
図、第3B図は論理信号の図式図である。 10……ジヤイロ、11……X軸トルカ、12
……Y軸トルカ、13,14……ジヤイロピツク
オフ、16,17……交流増幅器、18,19…
…復調器、20,21……ノツチフイルタ、2
2,23……主チヤンネル整形回路、24,25
……クロスチヤンネル減衰補償回路、27,28
……比較器、29,30……論理回路、31,3
2……出力電流源、33……ゲート、36……制
御フリツプフロツプ、37,38……トランジス
タスイツチ。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 1 2軸ジヤイロのジヤイロロータの回転軸方向
を前記ジヤイロの入力軸に関して安定化する機
能を有し、ジヤイロロータの位置を検出してこ
れに比例する電気的な誤差信号を発する装置1
3,14を備えるジヤイロ制御装置において、 1軸についての前記誤差信号と、他の軸につ
いての前記誤差信号と、周期的な斜波発生器か
らの信号26と、を合成させる第1の手段2
4,25,27,28と、 前記第1の手段による合成信号に基づいて、
前記ジヤイロのトルカ11,12に交互に正お
よび負のトルク発生電流を与えて前記誤差信号
を減少させる第2の手段29,30と、を備え
ることを特徴とするジヤイロ制御装置。 2 実用新案登録請求の範囲第1項記載の制御装
置において、第1の手段が前記検出装置からの
前記誤差信号を増幅するための2つの交流増幅
器16,17と、上記増幅器の出力信号を処理
するための2つの復調器18,19と、この復
調器の出力信号を波するための2つのフイル
タ回路20,21と、このフイルタ回路の出力
信号を整形するための2つの主チヤンネル整形
回路22,23と、前記両ジヤイロ軸からの誤
信号を交換するための2つのクロスチヤンネル
整形回路24,25と、斜波電圧信号線と、上
記主チヤンネルと上記クロスチヤンネルの出力
および上記斜波電圧信号を処理するための2つ
の加算回路27,28と、を有することを特徴
とするジヤイロ制御装置。 3 実用新案登録請求の範囲第2項記載の制御装
置において、第2の手段が前記加算回路27,
28の出力に応答して前記ジヤイロに交互に正
又は負のトルク電流を与える2つの論理装置2
9,30と、上記論理装置に応答してパルス変
調されたトルク電流を与える2つの定電流源3
1,32と、を有することを特徴とするジヤイ
ロ制御装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/869,898 US4255979A (en) | 1978-01-16 | 1978-01-16 | Pulse width modulated binary rebalance rate capture loop control for two-degree-of-freedom dry tuned gyro |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61205018U JPS61205018U (ja) | 1986-12-24 |
JPS6316969Y2 true JPS6316969Y2 (ja) | 1988-05-13 |
Family
ID=25354428
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15872978A Pending JPS5498468A (en) | 1978-01-16 | 1978-12-25 | Loop control apparatus for capturing pulse rebalance rate for doubleeaxis dry tuning gyro |
JP1986071344U Expired JPS6316969Y2 (ja) | 1978-01-16 | 1986-05-14 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15872978A Pending JPS5498468A (en) | 1978-01-16 | 1978-12-25 | Loop control apparatus for capturing pulse rebalance rate for doubleeaxis dry tuning gyro |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4255979A (ja) |
JP (2) | JPS5498468A (ja) |
CA (1) | CA1098738A (ja) |
DE (1) | DE2901503A1 (ja) |
FR (1) | FR2414716A1 (ja) |
GB (1) | GB2012998B (ja) |
IL (1) | IL56223A (ja) |
NO (1) | NO150456C (ja) |
SE (1) | SE447509B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62251614A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-02 | Mitsubishi Precision Co Ltd | 飛翔体の角度変化及び角速度測定装置 |
JP2002228450A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-14 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ装置およびそれを用いた電子装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3238791A (en) * | 1962-09-10 | 1966-03-08 | Gen Precision Inc | Digital rate gyro |
US3354726A (en) * | 1965-09-02 | 1967-11-28 | Gen Precision Inc | Two-axis gyro |
US3670578A (en) * | 1970-10-08 | 1972-06-20 | Trw Inc | Current pulse generator |
FR2145067A5 (ja) * | 1971-07-08 | 1973-02-16 | Fabr Instr Mesure | |
US3902374A (en) * | 1973-10-19 | 1975-09-02 | Singer Co | Electrostatic rate gyroscope |
US3918310A (en) * | 1974-06-14 | 1975-11-11 | Singer Co | Capacitive sensing system |
US4125799A (en) * | 1977-07-29 | 1978-11-14 | Mcdonnell Douglas Corporation | Gyro caging loop system |
-
1978
- 1978-01-16 US US05/869,898 patent/US4255979A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-12-15 IL IL56223A patent/IL56223A/xx unknown
- 1978-12-20 GB GB7849270A patent/GB2012998B/en not_active Expired
- 1978-12-25 JP JP15872978A patent/JPS5498468A/ja active Pending
-
1979
- 1979-01-09 CA CA319,340A patent/CA1098738A/en not_active Expired
- 1979-01-12 NO NO790106A patent/NO150456C/no unknown
- 1979-01-12 FR FR7900752A patent/FR2414716A1/fr active Granted
- 1979-01-15 SE SE7900342A patent/SE447509B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-01-16 DE DE19792901503 patent/DE2901503A1/de active Granted
-
1986
- 1986-05-14 JP JP1986071344U patent/JPS6316969Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL56223A (en) | 1982-03-31 |
NO150456C (no) | 1984-10-17 |
FR2414716B1 (ja) | 1984-01-20 |
SE7900342L (sv) | 1979-07-17 |
FR2414716A1 (fr) | 1979-08-10 |
DE2901503C2 (ja) | 1988-07-07 |
JPS5498468A (en) | 1979-08-03 |
SE447509B (sv) | 1986-11-17 |
NO790106L (no) | 1979-07-17 |
DE2901503A1 (de) | 1979-07-19 |
JPS61205018U (ja) | 1986-12-24 |
CA1098738A (en) | 1981-04-07 |
US4255979A (en) | 1981-03-17 |
GB2012998B (en) | 1982-05-06 |
GB2012998A (en) | 1979-08-01 |
NO150456B (no) | 1984-07-09 |
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