JPH0820902B2 - 空間安定化装置 - Google Patents
空間安定化装置Info
- Publication number
- JPH0820902B2 JPH0820902B2 JP1244071A JP24407189A JPH0820902B2 JP H0820902 B2 JPH0820902 B2 JP H0820902B2 JP 1244071 A JP1244071 A JP 1244071A JP 24407189 A JP24407189 A JP 24407189A JP H0820902 B2 JPH0820902 B2 JP H0820902B2
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- Japan
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- angular velocity
- mirror
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- Gyroscopes (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は移動体搭載用撮像器の空間安定化装置に関
するものである。
するものである。
第３図は従来の空間安定化装置の構成図である。図に
おいて，（１）は移動体に取り付けられたモータ，
（２）はモータ（１）により移動体に対して相対的に回
転するジンバル回転部，（３）はジンバル回転部（２）
に固定されたミラー部，（４）はミラー部（３）に入力
される光束，（５）はミラー部（３）で反射された光束
（４）の反射光，（６）はジンバル回転部と機械的に結
合され反射光（５）の慣性空間における角速度を検出す
るジャイロ部，（７）はジャイロ部（６）の検出した角
速度，（８）は角速度指令，（９）は角速度（７）と角
速度指令（８）の差分を増幅する誤差演算器，（10）は
角速度（７）と誤差演算器（９）の出力信号からモータ
（１）のトルク指令を演算する第１の増幅器，（11）は
反射光（５）から画像を撮影する撮像装置である。
おいて，（１）は移動体に取り付けられたモータ，
（２）はモータ（１）により移動体に対して相対的に回
転するジンバル回転部，（３）はジンバル回転部（２）
に固定されたミラー部，（４）はミラー部（３）に入力
される光束，（５）はミラー部（３）で反射された光束
（４）の反射光，（６）はジンバル回転部と機械的に結
合され反射光（５）の慣性空間における角速度を検出す
るジャイロ部，（７）はジャイロ部（６）の検出した角
速度，（８）は角速度指令，（９）は角速度（７）と角
速度指令（８）の差分を増幅する誤差演算器，（10）は
角速度（７）と誤差演算器（９）の出力信号からモータ
（１）のトルク指令を演算する第１の増幅器，（11）は
反射光（５）から画像を撮影する撮像装置である。
誤差演算器（９）において，角速度（７）と角速度指
令（８）との差がなくなるまで第１の増幅器（10）に信
号を供給する。さらに第１の増幅器（10）において，角
速度（７）と誤差演算器（９）の出力信号との差がなく
なるまでモータ（１）にトルク指令を供給する。従っ
て，角速度指令（８）がゼロの場合，移動体の動揺が存
在する場合でも，撮像装置（11）に入力される反射光
（５）を空間安定化することができる。
令（８）との差がなくなるまで第１の増幅器（10）に信
号を供給する。さらに第１の増幅器（10）において，角
速度（７）と誤差演算器（９）の出力信号との差がなく
なるまでモータ（１）にトルク指令を供給する。従っ
て，角速度指令（８）がゼロの場合，移動体の動揺が存
在する場合でも，撮像装置（11）に入力される反射光
（５）を空間安定化することができる。
次に，従来の空間安定化装置における空間安定化誤差
について説明する。
について説明する。
第４図は第３図を伝達関数によって表現したブロック
図である。図中，（７）〜（10）は第３図と同一であ
る。また，図中の記号Ｇはジャイロ部（６）によって
検出された反射光（５）の慣性空間における角速度，θ
εは誤差演算器（９）の出力信号に相当する反射光
（５）の空間安定化誤差，ωＩは積分ループゲイン，ω
Ｒはレートループゲイン,JMはジンバル回転部（２）の
イナーシャ,Sはラプラス演算子を表わす。
図である。図中，（７）〜（10）は第３図と同一であ
る。また，図中の記号Ｇはジャイロ部（６）によって
検出された反射光（５）の慣性空間における角速度，θ
εは誤差演算器（９）の出力信号に相当する反射光
（５）の空間安定化誤差，ωＩは積分ループゲイン，ω
Ｒはレートループゲイン,JMはジンバル回転部（２）の
イナーシャ,Sはラプラス演算子を表わす。
第４図において等価ブロック変換を行いＧ→θεな
る伝達関数GM（Ｓ）を求めると次のようになる。
る伝達関数GM（Ｓ）を求めると次のようになる。
第（１）式より，空間安定化誤差θεはループゲイン
ωI,ωＲを大きくすれば小さくなることがわかる。
ωI,ωＲを大きくすれば小さくなることがわかる。
しかしながら実際には機械共振の影響等の制約条件が
存在するためωI,ωＲをむやみに大きくすることは系の
安定性を損なうことになるので不可能である。つまりθ
εは機械系すなわちジンバル回転部（２）により一義的
に決まってしまう。
存在するためωI,ωＲをむやみに大きくすることは系の
安定性を損なうことになるので不可能である。つまりθ
εは機械系すなわちジンバル回転部（２）により一義的
に決まってしまう。
従来の空間安定化装置は以上の理由によりループゲイ
ンωI,ωＲを大きくすることができないため，所望する
空間安定化精度が得られないという課題があった。
ンωI,ωＲを大きくすることができないため，所望する
空間安定化精度が得られないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので，高精度な空間安定化装置を得ることを目的と
する。
たもので，高精度な空間安定化装置を得ることを目的と
する。
この発明に係る空間安定化装置は，従来のモータによ
る回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協調
制御させようとしたものである。
る回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協調
制御させようとしたものである。
この発明による空間安定化装置は，モータとは別のア
クチュエータによる回転軸に従来の空間安定化誤差を位
置指令として加えて制御するので，ジンバル回転部の機
械系に左右されない高精度な空間安定化装置が容易に提
供できる。
クチュエータによる回転軸に従来の空間安定化誤差を位
置指令として加えて制御するので，ジンバル回転部の機
械系に左右されない高精度な空間安定化装置が容易に提
供できる。
第１図はこの発明の一実施例を示すものである。図中
（１），（２），（４）〜（11）は第３図と同一であ
る。（12）はジンバル回転部（２）に取り付けられ回転
変位を生みだすアクチュエータ部，（13）はアクチュエ
ータ部（12）によりジンバル回転部（２）に対して相対
的に回転し入力する光束（４）を反射して反射光（５）
を撮像装置（11）に提供するミラー部，（14）はジンバ
ル回転部（２）に対してミラー部（13）の回転変位を検
出する角度検出器，（15）は角度検出器（14）の出力す
る角度，（16）は角度（15）と誤差演算器（９）の出力
信号の差分を増幅しアクチュエータ部（12）のトルク指
令を演算する第２の増幅器である。
（１），（２），（４）〜（11）は第３図と同一であ
る。（12）はジンバル回転部（２）に取り付けられ回転
変位を生みだすアクチュエータ部，（13）はアクチュエ
ータ部（12）によりジンバル回転部（２）に対して相対
的に回転し入力する光束（４）を反射して反射光（５）
を撮像装置（11）に提供するミラー部，（14）はジンバ
ル回転部（２）に対してミラー部（13）の回転変位を検
出する角度検出器，（15）は角度検出器（14）の出力す
る角度，（16）は角度（15）と誤差演算器（９）の出力
信号の差分を増幅しアクチュエータ部（12）のトルク指
令を演算する第２の増幅器である。
第５図は第１図を伝達関数によって表現したブロック
図である。図中，（７）〜（10），（16）は第１図と同
一である。また，図中の記号G,θε，ωI,ωR,JM,Sは
第４図と同一であり，θは角度検出器（14）の出力であ
る角度，ωｐは第２の増幅器（16）のポジションゲイ
ン，τはアクチュエータ部（12）及びミラー部（13）の
総合時定数，θε′は増幅器（16）の差分信号を表わ
す。
図である。図中，（７）〜（10），（16）は第１図と同
一である。また，図中の記号G,θε，ωI,ωR,JM,Sは
第４図と同一であり，θは角度検出器（14）の出力であ
る角度，ωｐは第２の増幅器（16）のポジションゲイ
ン，τはアクチュエータ部（12）及びミラー部（13）の
総合時定数，θε′は増幅器（16）の差分信号を表わ
す。
第５図においてＧ→θεなる伝達関数は第４図と同
一であるので第（１）式で表わされる。また，等価ブロ
ック変換を行いθε→θなる伝達関数を求めると次のよ
うになる。
一であるので第（１）式で表わされる。また，等価ブロ
ック変換を行いθε→θなる伝達関数を求めると次のよ
うになる。
ところで，θε′は θε′＝θε−θ ……（３） であるので，第（２）式を代入して を得る。従って，Ｇ→θε′なる伝達関数Ｇ′Ｍ
（Ｓ）は次のようになる。
（Ｓ）は次のようになる。
第（５）式に第（１）式，第（４）式を代入して ここにおいて，第（３）式，第（６）式からわかる通
り，θε′は本発明における反射光（５）の空間安定化
精度を示しており，また，τ，ωｐの大きさによらず定
常的にθε′は，従来の空間安定化精度θεより1/（ω
ｐ＋１）倍優れていることは明らかである。
り，θε′は本発明における反射光（５）の空間安定化
精度を示しており，また，τ，ωｐの大きさによらず定
常的にθε′は，従来の空間安定化精度θεより1/（ω
ｐ＋１）倍優れていることは明らかである。
第２図はこの発明の一実施例を示すものである。図
中，（１）〜（11）は第３図と同一であり，（16）は第
１図と同一である。（17）は移動体に取り付けられ回転
変位を生み出すアクチュエータ部，（18）はアクチュエ
ータ部（17）により移動体に対して相対的に回転し第１
のミラー部（３）に入力する光束（４）の反射光をさら
に反射して反射光（５）を撮像装置（11）に提供する第
２のミラー部，（19）は移動体に対して第２のミラー部
（18）の回転変位検出する角度検出器，（20）は角度検
出器（19）の出力する角度である。
中，（１）〜（11）は第３図と同一であり，（16）は第
１図と同一である。（17）は移動体に取り付けられ回転
変位を生み出すアクチュエータ部，（18）はアクチュエ
ータ部（17）により移動体に対して相対的に回転し第１
のミラー部（３）に入力する光束（４）の反射光をさら
に反射して反射光（５）を撮像装置（11）に提供する第
２のミラー部，（19）は移動体に対して第２のミラー部
（18）の回転変位検出する角度検出器，（20）は角度検
出器（19）の出力する角度である。
第２図の伝達関数によって表現したブロック図は第５
図になる。つまり，請求項（１）の実施例と全く同様に
してＧ→θε′なる伝達関数は第（６）式によって得
られる。
図になる。つまり，請求項（１）の実施例と全く同様に
してＧ→θε′なる伝達関数は第（６）式によって得
られる。
従って，本発明による反射光（５）の空間安定化精度
θε′は，ωp,τの大きさによらず定常的に従来の空間
安定化精度θεより1/（ωｐ＋１）倍優れていることは
明らかである。
θε′は，ωp,τの大きさによらず定常的に従来の空間
安定化精度θεより1/（ωｐ＋１）倍優れていることは
明らかである。
以上の説明により，この発明によれば従来のモータに
よる回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協
調制御するように構成したので，シンバル回転部の機械
系に左右されず，また精度の高いものが得られる効果が
ある。
よる回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協
調制御するように構成したので，シンバル回転部の機械
系に左右されず，また精度の高いものが得られる効果が
ある。
また，前者の誤差演算器，第１の増幅器及び第２の増
幅器による制御アルゴリズムは，マイクロプロセッサ等
の計算機と，アルゴリズムを記録したROMとで実現で
き，前述の発明と全く同等の効果を得ることができる。
幅器による制御アルゴリズムは，マイクロプロセッサ等
の計算機と，アルゴリズムを記録したROMとで実現で
き，前述の発明と全く同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図，第２図はそれぞれ第1,第２の発明の構成図、第
３図は従来の空間安定化装置の構成図，第４図は第３図
の伝達関数により表現されるブロック図，第５図は第１
図及び第２図の伝達関数により表現されるブロック図で
ある。 図において，（１）はモータ，（２）はジンバル回転
部，（３）は第１のミラー部，（４）は光束，（５）は
反射光，（６）はジャイロ部，（７）は角速度，（８）
は角速度指令，（９）は誤差演算器，（10）は第１の増
幅器，（11）は撮像装置，（12），（17）はアクチュエ
ータ部，（13）はミラー部，（14），（19）は角度検出
器，（15），（20）は角度，（16）は第２の増幅器、
（18）は第２のミラー部である。 なお，各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
３図は従来の空間安定化装置の構成図，第４図は第３図
の伝達関数により表現されるブロック図，第５図は第１
図及び第２図の伝達関数により表現されるブロック図で
ある。 図において，（１）はモータ，（２）はジンバル回転
部，（３）は第１のミラー部，（４）は光束，（５）は
反射光，（６）はジャイロ部，（７）は角速度，（８）
は角速度指令，（９）は誤差演算器，（10）は第１の増
幅器，（11）は撮像装置，（12），（17）はアクチュエ
ータ部，（13）はミラー部，（14），（19）は角度検出
器，（15），（20）は角度，（16）は第２の増幅器、
（18）は第２のミラー部である。 なお，各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】移動体に取り付けられたモータと、上記モ
ータにより移動体に対して相対的に回転するジンバル回
転部と、上記ジンバル回転部に取り付けられ回転変位を
生みだすアクチュエータ部と、上記アクチュエータ部に
より上記ジンバル回転部に対して相対的に回転するミラ
ー部と、上記ジンバル回転部に対して上記ミラー部の回
転変位を検出する角度検出器と、上記ジンバル回転部と
機械的に結合され上記ミラー部に入力される光軸の慣性
空間における角速度を検出するジャイロ部と、角速度指
令と上記ジャイロ部の検出する角速度の差分を増幅する
誤差演算器と、上記誤差演算器の出力信号と上記ジャイ
ロ部の検出する角速度から上記モータのトルク指令を演
算する第１の増幅器と、上記誤差演算器の出力信号と上
記角度検出器の角度から上記アクチュエータ部のトルク
指令を演算する第２の増幅器と、上記ミラー部で反射さ
れた光束から画像を撮影する撮影装置とを備えた空間安
定化装置。 - 【請求項２】移動体に取り付けられたモータと、上記モ
ータにより移動体に対して相対的に回転するジンバル回
転部と、上記ジンバル回転部に固定された第１のミラー
部と、上記ジンバル回転部と機械的に結合され上記第１
のミラー部に入力される光軸の慣性空間における角速度
を検出するジャイロ部と、上記移動体に取り付けられ回
転変位を生みだすアクチュエータ部と、上記アクチュエ
ータ部により上記移動体に対して相対的に回転する第２
のミラー部と、上記移動体に対して上記第２のミラー部
の回転変位を検出する角度検出器と、角速度指令と上記
ジャイロ部の検出する角速度の差分を増幅する誤差演算
器と、上記誤差演算器の出力信号と上記ジャイロ部の検
出する角速度から上記モータのトルク指令を演算する第
１の増幅器と、上記誤差演算器の出力信号と上記角度検
出器の角度から上記アクチュエータ部のトルク指令を演
算する第２の増幅器と、上記第１のミラー部と第２のミ
ラー部で反射された光束から画像を撮影する撮像装置と
を備えた空間安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244071A JPH0820902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 空間安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244071A JPH0820902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 空間安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105509A JPH03105509A (ja) | 1991-05-02 |
| JPH0820902B2 true JPH0820902B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17113302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1244071A Expired - Fee Related JPH0820902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 空間安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820902B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5699513A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-10 | Nec Corp | Marker tracking device |
| JPH085891B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1996-01-24 | 大日本インキ化学工業株式会社 | ビシクロ〔２．２．１〕ヘプタン−２，３，５，６−テトラカルボン酸２無水物類およびその製法 |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1244071A patent/JPH0820902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03105509A (ja) | 1991-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |