JPS5825290A - ばね―質量系を回転振動させるためのデイザ−・モ−タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は全体としてリング・レーザ角速度センサに関す
るものであシ、更に詳しくいえば、そのようなセンナの
ディザ−装置に関するものである。

更に本発明は、制御される正回転と逆回転が重要である
ようなばね一質量系に関するものである。

リング・レーザ角速度センサＯ面倒な特性は「ロックイ
ン」として知られていゐ現象である。

ロックインしきい値すなわち冒ツクイン速度と呼ばれる
ある臨界値以下のセンナ回転速度においては、互いに逆
向きに進むレーザ・ビームの間の振動数差が共通の値に
同期しようとすゐ傾向があり、その結果として振動数Ｏ
差が零になって全く回転が行なわれなく表つ九ことを示
すととＫなる。このロックイン特性はセンナ内で互いに
逆向きに進むビームの間の相互結合の結果として起るも
のである。主な結合源は各ビームから他のビームの向き
へのエネルギーの相互散乱である。この作用は通常の電
子的発振器において以前から理解されてい友しツクイン
結合作用すなわち引會込み作用に類似する。

ロックインの作用を小さくするか、無くすための１つの
技術は、レーザ角速度センサが大部分の時間をロックイ
ンしきい値以上で動作するようにル−ザ角速度センサを
前後あるいは回転の正の向きと逆の向きにディザ−させ
る、すなわち振動させることである。との原理を用いた
装置が本願出願人の所有すゐ米国特許第３，３７８，６
５０号に開示されていゐ、との米国特許に開示されてい
るのは、レーザ角速度センサを含んでいるばね一質量系
を振動させる九めのディザ−装置である。このディザ−
装置はレーザ角速度センサをばね一質量系のｌｉ層共振
振動数で振動させ、かつ一定のビーク−ビーク・ディザ
−角振幅で前後に振動させゐ。

リング・レーザ角速度センナ技術の最近の進歩によシ、
レーず角速度センナのディザ−運動を制御 御することが望ましいことが見出されている６本発明の
目的は、ディザ−角度振幅制御信号に応答して、レーザ
角速度センサを時計回シと逆時計間シに制御されたディ
ザ−角度振幅だけ振動させる丸めのディザ−装置を得る
ことである。

本発明は、所定のエネルギー量を有する電気エネルギー
パルスをトルク発生器に４えてばね一質量系にトルクを
加えさせ、ばね−質量系０動ｔＫ対して時間的な関係を
もってパルスを与えｈＦ−とＫよシ、レーザ角速度セン
ナＯばね一質量系を、制御された時計回シと逆時計ｌｌ
５Ｏビータ・ディザ−角振幅で振動させゐディザ−装置
を得ることである。

以下、図面を参照して本発明な詳ｌｌ５ＫＷｌｉ羽する
。

ばね−質量系を時計回ヤと逆時計１１ＤＫｍ転振動させ
る従来のディザ−装置を第１図に示す、第１図は米国特
許第３．３７２ｍ、６５Ｇ　−ｔに提示されている図面
とほぼ同じ本のでありて、ばね−質量系の一部であるレ
ーザ角速度センナ用Ｏディず一装置が示されている。第
１図で、レーザービーム媒体８０が回転ベース−８２０
上に支持１れてい為様子が示されている。ベースｓ２＠
９１め＜１８４゜８６．８８によシ３枚ＯＨばね１１１
４．Ｉ・にとシフけられる。それらの板ばね１２，１４
゜ＩＯは３つのと〉つけブロックＩ　１１　’ｔ　Ｉ　
４　、１００によ）それぞれ支持される。ブロック！Ｉ
Ｉ、１１８゜１００はベース１０２に固定されて、回転
ペース８２が固定ベース１０２からばねＫよりつるされ
て、矢印１０４で示されていゐようにベース８２が時計
回シと逆時計間シの向１１に振動饗せられるようＫなっ
ている。３枚の反射ＩＩ！１１０によってリング・レー
ザ閉ループ経路１１Ｇが形成されゐ、この閉ループ経路
１１０を光ビーム１０６　、１０８が互いに逆向きに進
む。

回転ペース１１２を回転振動させるために発振器１２０
が用いられる。この発１１１＄１２０は電磁石１２２を
含むトルク発生器を駆動する。電磁石１２２は、板ばね
９０の一端にとシつけられているブロック１２４を肩期
的に吸引し、反撥する。板はね−００前後運動によ〉ベ
ース８２が回転振動させられて閉ループ経路がそれによ
シ回転させられるととくよｐＳ２つの波すなわちビーム
の間の振動数の差が変化させられてロックインの影響を
なくす０口ツクイン誤差を満足できるほど減少書せる九
めに第１図のリング・レーザ角速度センナ義置Ｏビーク
ービータ回転の大きさは、通常は数置より小さく、典型
的にはｉｔ以下である。

ペース１０２に対する回転ベースａｚｏｓＩ＠振動は一
般にディザ−運動と呼ばれ、このディザ−運動を用いる
りング・レーザ・ジャイロはディず−されるリング・レ
ーザ角速度センナと一般に呼ばれる０回転ペース＠２と
、固定ベース１０２と、坂ばね９Ｇ、１１２．９４およ
び対悪する留めく「で構成されている弾力結合機構との
組合わせはばね−質量系と一般に呼ばれている。ペース
Ｉｇ１２に対して回転ベース８２を回転振動させるため
の機構をことではディザ−・モータ装置と呼ぶことにす
る。このデイザー−モータ懐置紘、菖１図に示す装置の
場合には、発振器１２０と、電磁石１！２と、ブロック
１２４とを含む、第１図に示すばね一質量系はばね一質
量系の一例にすぎず、本１ｕｉａそれのみに限定される
ものではない。

第１図に示すばね一質量系はｑＯ高いばね一質量系であ
る。１債のエネルギー・パルスが電磁石１２２に加えら
れると、電磁石１２２はそのパルスの極性に応じてブロ
ック１２４を吸引または反撥し、ばね−質量系をその共
振振動数、ここでは固有共振ディザ−振動数と呼ぶ、で
振動させる。発振器１２０の発振周波数と、電磁石１２
２の磁力の強さはばね一質量系Ｏ振動数に多少とも影響
し、かつ時計回シと逆時計回シのピークロピーク・ディ
ザ−負振幅に影響を及ばず、ディザ−角のことをここで
は、ばね−質量系が静止している時にある一定の基準点
から測定した時計回シまたは逆時計回りの回転角と呼ぶ
ととくする。

１ｇ１図に示されているばね一質量系のディザ−・モー
タ装置を構成する別の技術が米国特許第３゜３７３．６
５０号に開示されている。その技術では、発振器と電磁
石で構成された駆動ユニットを各板ばねにと夛つける。

もつとも、駆動ユニットは１つあれば十分である。他の
技術は、ペース８２の回転を示す信号を発生するビラフ
ォラすなわち回転検出１）Ｋ応答して電磁石を駆動する
亀のである。

このようＫしてベース＄２はそ０ｉＩＩ有共振振動数で
振動できるから、はぼ等しいビーク・ディず一角振幅を
有する安定な振動を行なわせることがで１１ゐ。

本原出原人によ１製造されて％／％ゐ最近Ｏレーず角速
度センサは、ばね−質量系の一部であゐディザ−・モー
タ装置を構成する丸めに、前記し九〇に類似するディザ
−・モータ装置を利用している。

このディザ−・毫−夕装置は、第１図に示されている板
ばねのような弾性要素に圧電素子をと〉りけ、それらの
圧電素子に適切な電圧を印加するととくより、ばねにね
じれ応力を生じさせてばねをたわませ、ベース１０２に
対して回転ベース８２を回転させるものである。更に、
圧電素子はｉ［はねの九わみＫよりひき起される応力を
示す出力信号を生ずるから、別の圧電素子を板ばね０１
つにとシつけて回転検出素子として機能させることもで
きる。そのようなディず−・峰−タ装置０７Ｆロック図
が第２図に示されている。　　　　　・第２図において
、第１図に示すリング・レーず角速度センナのベース８
２と、ベース１０２ト、板ばねＳｏ、１１２．１４で構
成されている相互連結弾力結合機構との組合わせに類似
するばね一質量系がブロック２０Ｇで示されている。こ
のばね−質量系２００には検出１）２２１が結合される
。この検出器２２１はばね一質量系の回転を示す信号を
発生する。検出器２２１は第１図に示されている板ばね
の１枚にとシつけられ九圧電素子で構成され、可動ベー
スｓ２の回転に関連する板ばねに加えられたねじれ応力
を示す出力信号を発生する。その出力信号は増幅ａ２２
２でｉ４％されてから移相器２２３へ与えられる。移相
１）２２３の出力は増幅器２２４へ与えられる。この増
＠１）２２４の連続正弦波出力電圧がトルク発生器４２
５へ与えられる。トルク発生器２２５は正弦波状のトル
クをばね一質量系２００へ与えられる。このばね−質量
系２００　Ｏ＊きは検出器２２６によ如検出される。ト
ルク発生１）　２２５はたとえば圧電素子でも構成でき
る。この圧電素子は第１図に示されているような板ばね
にと、シつけられる。トルク発生器として圧電素子を用
いると増幅器２２４を高電圧増幅器とする必要がある。

トルク発生器２２５は第１図に示す電磁石１２４で構威
すゐこともできる。この場合には高電圧増幅−は不要で
ある。

第２図に示されているディず−・峰−タ装置は電気機械
的な振動子を構成すゐ、ばね−質量系の固有共振ディザ
−振動数で振動させるために＆移相器２２３を適切に調
節すゐ必要がある。すなわちばね−質量系に１通常はラ
ンダム・ノイズによ〉、一時的に擾乱が与えられると、
移相Ｓ宜２３が再生正帰還を与えて、増幅器の利得によ
シはぼ決電される時計回ｐと逆時計Ｉ’ｌｌのほは一定
Ｏピーターディザー角振幅でばね一質量系２００が振動
すゐようにする。そのようなばね−質量系の機械的な損
失はその系の利得に等しい、増幅器２２２壕九紘２２４
の調節でこの系の利得が高くなったとすると、この系は
依然としてその固有共振振動数で振動するが、ピークセ
ピーク・ディザ−角損輻社異る。

そのようなばね−質量系を、とくｋそＯ対称性と平衡の
面で、適切に構成することによ勤、時計−りと逆時計ｇ
！シのビータ・ディザ−負振幅を等しくできる。更に１
発生される回転運動は、第３＆図のカーブ３０Ｇで示さ
れるように、ばね−質量系の固有共振振動数においては
ほぼ正弦波状である。

Ｑの高いばね一質量系はその振動を持続するのく非常く
僅かなエネルギーを必要とするだけである。

ディザ−負振幅制御信号に応答して、時計回りと逆時計
回ｉＫピーク・ディザ−負振幅ではね−質量系を制御回
転振動させるディザ−・モータ装置を得るのが本発明の
主題である。第３図を参照して、本発明の目的は、点３
３１　、３３２　、３３３で示されている正と負のディ
ザ−負振幅の値を制御するためのデイザー−モータ装置
な得ることが本発明の目的である。ビーク・ディザ−負
振幅制御を行なう丸めの本発明のディザ−・毫−夕装置
が第４図にブロック図で示されている。

第４図で、検出１！２２１はばね゛−質量系２０Ｇに結
合さ些仝。検出器４２１の出力は増幅器２２２により増
幅される。この増幅器の出力はばね一質量系２００　Ｏ
回転を示す信号である。増幅器２２２の出力は信号処理
器４１０へ与えられる。こ０４１１号処理器４１００第
１の出力信号４１１はばね一質量系の向自の変化を示し
、第２の出力信号４１２はばね一質量系の回転の向きを
示す、第１０出力償号４１１はスイッチ制御器４２０へ
与えられる。このスイッチ制御器４２０は外部振幅制御
信号を入力信置として受ける。スイッチ制御５４２６の
出力信号４２１はスイッチ要素４８０へ与えられ石、こ
のスイッチ要素は償奇処理１）４１０の第２の出力信号
４１２を受けゐ。

スイッチ要素４３０　Ｋは一定極性の電１［４４６ｍ、
４４０ｂが接続される。これらの電源４４０ｍ、４４＠
ｂ　Ｏ亙いく異なる極性の端子が共通に接地される。各
電源の非接地端子はスイッチ８１と８２を介してトルク
発生５２２５へ接続され為、スイッチ制御＠ａＯＫよシ
制御されるスイッチ要素４１０　ｄ電＠［４４０ｍ。

４４０ｂの一方をトルク発生１１２２１ｓＫＩＩＮ的に
接続し九シ、選択的に切）離したｐする。トルク発生器
２２５はばね一質量系２Ｈを電源の極性によりｙ！！め
られる向！！に駆動するためのトルクを与え為。

信号処理＠４１０は、ディず一角一幅を示す検出器２２
１の増幅され丸め力信号を微分する。微分回路４１３の
出力はディザ−回転速度を示す出力信号でちゃ、その極
性は回転の向きを示す、微分回路４１３の出力は比較器
４１４へ与えられる。この比較器の出力４１２はばね一
質量系２００のディザ−回転の向きに応じて高電圧信号
または低電圧信号となる。比較器４１４の出力は上昇縁
部検出器４１５ａと下降縁部検出器４１５ｂにより処理
される。これらの検出器４１５ｉ、４１５ｂ　Ｏ出力は
ＯＲゲート４１６へ与えられる。このＯＲゲートの出力
４１１は比較器４１４の出力の上昇縁部または下降綴部
の発生にほぼ一致し、同期信号を構成する。比較器４１
４の出力の各縁部の発生はばね一質量系２００のディザ
−回転の向きが反転される時刻に一致する。

信号処理器４１０の主な機能は、ばね−質量系２００の
動きをモニタする速度検出器を構成することである。ば
ね−質量系２０Ｇの回転の向きが反転した時にはその動
く速さは零となゐ。この状態は状態を変える比較器４１
４の出力によシ示される。

上記の縁部検出器と１つかそれ以上の前記比較器との組
合わせを用いて、ばね−質量系ｚｏｏ　ｏ零速度以外の
選択され良状態を示す信号を発生で１１為。

スイッチ要素４３０はスイッチ制御器４１ｇＩ　Ｏ出力
と、ＯＲゲート４１６の出力信号４１２によ〉与えられ
る回転の向き信号を組合わせて、電８４４＠ＩＩＩ。

４４０ｂの一方を選択され走時間だけトルク発生器２２
５に選択的に接続する。スイッチ要素４８０は＾ＮＤゲ
ー）　４３１　、４３２よ構成るととが示されている。

それらの靜のゲー）　４３１　、４３２Ｏ出力はスイッ
チ８１．８２をそれぞれ制御する。スイッチ８１と８２
は電気機械的スイッチま九は固体スイッチのいずれかで
構成することもできる。

２人力ＡＮＤゲート４３１　、４３２の第１０入力端子
にはスイッチ制御器４２０の出力信号４２１が与えられ
る。Ｖのゲート４３１の第２の入力端子へは出力信号４
１２が与えられ、ｖＯゲート４３！Ｏ第ｇｏ入力端子へ
はインバータ４３３を介して出力信号４１２が与えられ
る。

次に、スイッチ要素４３Ｇの動作を説明する。出力信号
４１２の論理状態すなわち電圧レベルは、はね−質量系
Ｏ１１１ｇＯｒｋＪきを示し、ｍダート４＄１または４
３２を選択的に開く、出力信号４１１が「１」の時は出
力信号４１２に応じてＡ℃ゲート４３１または４３２〇
一方が常に開かれ、それからスイッチ８１゜Ｓ２の一方
を閉じる。スイッチ８１が閉じられると電源４４０１の
正電極がトルク発生器２２５　Ｋ接続され、スイッチＳ
２が閉じられると電源４４０ｂの負電極がトルク発生器
２２５に接続される。後で詳しく説明するように１出力
信号４２１は電源４４０ｍ。

４４０ｂのいずれかがトルク発生器２２ｇＫｍ続されて
いる時間の長さを制御する。スイッチ要素４３０の出力
端子からはトルク指令パルスがトルク発生器２２５へ与
えられ石。間欠的に加えられる電源の極性はトルク０向
きを決定する。

所期の機能を得る九めにスイッチ要素４８０と電源４４
０ａ　、　４４０ｂの組合せが種々ｏ＋ｂ方で達成でき
る。したがって、本発明は第４図に示されているスイッ
チ要素に隈−されるものではない。とくに、１台の一定
極性電源を一対の制御可能な双極スイッチに組合わせて
使用できる。

次に１第８ｍ、３ｂ図を参照してスイッチ制御要素４２
０の機能を説明する。スイッチ制御要素４２０はＭΦゲ
ー）　４１１　、４３２を主として制御して、それら０
０Ｒゲートのいずれかが、外部Ｏビータ拳ディザー角振
幅制御入力信号ＴＷｋよｐ決定される時間だけ出力信号
４１２によ〉開かれ為Ｏかを定める。以下の説明では、
制御入力信号ＴＶは、独立して変えることがで愈る固定
され九設定点償号のような独立変量と考えゐととかで會
る。一方、制御入力信号ＴＶは閉ループ帰還装置の一部
とすることかで１１ゐ。この制御入力信号費は連続して
変化する他のある変量の過去ｐ実行に応答して変化する
。本発明の目的紘、入力信号〒ＷＯ選択された値に応答
して対応するディず−・ピーク振幅を与える。スイッチ
制御器１叩Ｏの出力信号４宜１は、出力信号４１１から
与えられる同期パルスによ）与えられるばね一質量系２
・ＯＯ向１１０変化に同期させられる。

次に第ｓｌ＃ａｂ図を参照する。第８ｂｍはスイッチ要
素４３０とスイッチ制御器４２０　Ｋよ〉決定さたてト
ルク発生器２２５　Ｋ与えられるトルク指令パルスを表
すグ′ｙ７である。それらのパルスは選択されたパルス
幅を有する、極性が正と負で交番する電圧パルスである
。第３ａ図はトルク兼指令パルスによ）ひき起されるデ
ィザ−運動によるディザ−角を表すグラフである。スイ
ッチ制御器４２０の所期の機能拡、トルク指令パルスの
印加をばね一質量系の運動に同期させることである。と
＜Ｋ。

ばね−質量系のディザ−角度が零となる時刻を中心とす
るトルク指令パルスをトルク発生器へ与えることが望ま
しい。すなわち、トルク指令パルスは、ピーク時計回夛
ディザー角振幅とピーク逆時計回りディザ−負振幅の間
に中心を置くようにする。第３ｂ図にはトルク指令パル
ス３３８　、　＄８８　。

３４０が示されている。パルス３３８は正のピーク・デ
ィザ−負振幅３３１　Ｋ先行し、パルス３３ｓは負のピ
ーク・ディザ二角振幅３３１に先行し、パルス３４０は
正のピーク・ディず一角振幅＄３３　Ｋ先行する。第３
ｂｖ！！ＩＫ示されている各トルク指令パルスは正と員
のピーク・ディず一角振幅のほぼ中間に中心を置く。

第３ｂ図に示されているトルク指令パルスに類似する一
連のトルク指令パルスがトルク発生器２ブＳＫ与えられ
ろ状況について考えるととにする。

こやような状況において、ばね−質量系は、第３ｂ図の
カーブｓＯＯで示されているような等しい正と負のピー
ク・ディザ−負振幅を有する回転篭−ドで振動する。カ
ーブ３００上には等しい振＠＄１．１゜３３２　、３３
３が示されている。第３ｂｌｌｉＣ示畜れていゐ各トル
ク指令パルスはトルク発生器！！Ｉ　Ｋ与えられる電気
エネルギーの量を表す、そうすゐと、トルク発生器２２
５はある量Ｏ機−゛釣エネルギーなばね一質量系に与え
てそれを動作させる。トルク指令パルスの振幅を一定に
したままパルス幅を変えるものとすると、ピーク・ディ
ず一角振幅が加えられるエネルギーの量に比例して変化
す為、ｆｌｌ様に１パルス幅を一定に保ってパルス振幅
を変えると、ピーク・ディザ−負振幅を変えるとともで
きる。したがって、パルス幅とパルス振幅〇−ずれかを
変えることによシビーク・ディず一角ＩＩ＠を個々に制
御で１１ゐ。

次に、第４図に示すスイッチ要素４３０の動作を説明す
る。ばね−質量系の回転の向きを表す出力信号４１２の
論理状態によシ、Ｖのゲート４３１，４３２のうちの一
方が選択的に開かれる。出力信号４２１が「１」の時は
幻Ｏゲート４３１ｔたは４３２が開かれ、それに続いて
スイッチＳ１と８２のうちの一方が閉じられる。スイッ
チ８１が閉じられると、電源４４０ａの正極がトルク発
生器２２５に接続され、スイッチ８２が閉じられると電
源４４０ｂの負極がトルク発生器２２５　Ｋ：接続され
る。スイッチ要素４３０はスイッチ制御器４２０　Ｋよ
シ同期制御されて、トルク指令エネルギー・パルスをト
ルク発生器２２５へ与える。

第３ｂ図に示すトルク指令パルスは、そのパルスが加え
られる前のばね一質量系の回転の向きのトルクをばね一
質量系へ与えるように、極性が交ｌス、６．　出力信号
４１２　Ｆｉ　ｈ＜ケ−）　４８１　、４３２　Ｋ組合
わされて、電源４４０ｍと４４０ｂのいずれか一方の接
続を同期して適切な極性の電圧パルスをトルク発生器２
２５へ与えることによに、前記しえような向きに回輯さ
せるトルクをばね一質量系に与える。もちろん、トルク
発生饅ＵＳＯ遺択によｐ１動作に必要とされるパルスの
種類、−電極性か、交番極性か、が決定される。トルク
発生器４２ｓとして圧電素子を用いる場合鉱、交番極性
のパルスが通常必要とされる。もちろん、他０８ｔＲＯ
）ルク発生器を用いることもできる。

ここで、パルスｓ３−の幅が？ＩＫ都しい幅だけ急に拡
げられてパルスｓｓｓ’　にな抄、シかもそＯ中心が正
と負のピーク・ディず一角振幅の間にあゐ場合に、一連
の交書極性トルク指令パルｘＫ対するばね一質量系の応
答について説明する。ζＯ状況では、負のディザ−負振
幅が負ディザー角損幅３３２′　で示されているように
増大する。パルス３４０のパルス幅が変えられないとす
ゐと、すなわち、パルス３３１１　Ｏ幅と同じ幅だとす
ゐと、次Ｏ正のピーク−ディザ−角は正のピーク・ディ
ず一角（３３３）プラスある増分となる。そＯＩＩ由は
、ばね−質量系のＱが非常に高く、ダンピングが非常に
低いからである。ばね−質量系にはいくらかの損失が′
＃）ゐから、パルス３＄１１’　Ｏ九めに員のディザ−
負振幅０３ｓｘから３３２′への増分は、３３３から３
３３′へ０次の正のディザ−負振幅での増分よシ大きい
。

パルス３３９のパルス幅の変化に対するいま説明し九よ
うな応筈紘、パルス０１　、３３１　、３４０のような
同期されているパルスのパルス幅変化に対するばね一質
量系の過渡応答である。この過渡応答が既知であると、
次に生ずる正または員のピーク・ディザ−角のＩｍｒＫ
生ずる各パルスのパルス幅ＴＶを、パルスに絖いて希望
のピーク・グイザー角振幅を生ずるように、制御できる
。第３ｍ、３ｂｒ！Ａに示す実施例では、新しいパルス
３１′に続くパルス３４０のパルス幅を、パルスｊ３９
０幅を増大した影響を修正するように有限幅だけ狭くし
て、トルク指令パルスａｓｓ’　と３４０に続く正のピ
ーク・ディザ−角がある所定Ｏ値まで制御されるように
できる。パルス８４０　ｔ）代１負パルスに続いてディ
ザ−角の正の値をほぼなくすように、パルス３４０の極
性も負にで龜ることに注意すべ龜であゐ、この状況で韓
、出力信号４１２によｐ行なわれゐυΦゲー）　４８１
　、４３２の同期制御とは異って、υΦゲ−）４３１．
４３２の直接制御が求められる。

再び第４図を参照して、スイッチ制御ｓ　４２０がＡＮ
Ｄゲー）　４３１　、４８２０開放を閂期す為、この場
合、次式でほぼ記述されて−ゐスタート時刻に１出力信
号４１１によｐ与えられる同期パルスよ〉後の時＃にそ
れらの■Φゲートは開かれる。

そして、ストップ時刻は次式によ〉纜ぼ記述される。

ここに、ＴＶは個々のトルク指令パルスＯ希蓋Ｏ幅、τ
Ｄはばね一質量系Ｏ固有共１１１１１１１１ｏディザ−
周期の概算値である。

スイッチ制御器４２０はスイッチ要素４８０　Ｋ親会わ
されて、第３図に示されているパルスｓｓａ、ｓｓｓ。

３４Ｇのような、パルス幅がＴＶであるトルク指令パル
“スを発生する。出力信号４１１により与えられる同期
パルスはばね一質量系の選択された動きに時間的ＫＩ［
連させられるからそれらのパルスはばね一質量系Ｏディ
ず一這動に同期され、ばね−質量系の前記選択された動
電は、第４図に示されている実施例ではばね一質量系の
零速度運動、すなわち、回転の向きが反転される時の運
動である。

ばね−質量系の希望の応答、すなわち、希望の正と負の
ピーク・ディザ−負振幅を得るためにスイッチ制御器４
２０　Ｋ与えられる可変制御信号〒Ｗの適切な値を決定
する方法は沢山ある。そのような方法の中に杜、ばムー
質量系の伝達関数を知る方法、を九はばね一質量系に以
前に与えられたトルク指令パルスに対するばね一質量系
の応答の過去の履歴を基にすみ方法などかあゐ、以前の
履歴についての知識を用いる１つの予測子制御技術が、
ブロックに接続されて゛いる長い破線によシ示されてい
る制御ループによって第４図に示されている。

予測子制御技術の一例は、最後０２つの引き続くピーク
・ディザ−角が比較され、次に加えられるパルスがパル
ス幅増大なしに前０パルスと同じであるものとすると、
次のピークのディず一角を予測すゐためにパルス幅Ｏ最
後の増加Ｏえめに前記引き続くピーク・ディザ−角が修
正される。

この情報から、以後の新しい希望Ｏビーク・ディザ−角
を得るために新しい増加パルス幅値が決定される。

次に、この新しい増加パルス幅値Ｋｌる会称パス幅の次
の増分変化値を得るために正と負のピーク・ディザ−角
の以前の履歴が用いられる。

第４図に長い破線で示されている制御法によ〉上で述べ
たような制御が行な見る。増幅器１２２の出力端子がビ
ーク検出および格納ｓ　ｇｏｏへ接続され、この格納器
の出力端子が信号処理器４７０　Ｋ与えられる。信号処
理器４７０は次の希望Ｏ正Ｏビーク・ディザ−角＾ｐの
値、または次の希望Ｏ負Ｏビーク・ディず一角ＡｎＯ値
を入力として受ける。

ピーク検出および格納器４Ｈは、ばね−質量系２００の
ディザ−角を示す信号である増幅器２２２の出力信号に
応答する。ピーク検出および格納器は、ばね−質量系２
０ＯＯ回転の各向きごとのピーク・ディザ−角を一時的
に格納する。

信号処理器４１０は次の希望のパルス幅を計算し、前の
ピーク・ディザ−角の変化を基にして次の希望のピーク
・デイダー角Ａｐ壕九はムｎを得、値ＴＶを得る。

第４図のスイッチ制御器４２０の一例が第５図に示され
ている。トルク指令パルスをトルク発生器２２５（第４
図）を与えるようにスイッチ要素４３０を制御するため
に１スイツチ制御ＩＪ　４２Ｇは出力信号４２１を与え
逼。それらのトルク指令パルスは有限のパルス幅ＴＶを
有し、ばね−質量系２００の動きに時間的に同期される
。第５図のブロック図はスイッチ制御器４２０の前記し
九所期の機能を得るための回路の一例を示すものである
。

第５図に示すスイッチ制御器４２Ｇは複数のレジスタ５
１０　、５１１　、５１２と、計算器５２Ｇと、クロツ
り装置ｓＳＯと、カウントダウン・カウンタ１４０　。

５ＳＯと、１％／８フリップ７０ツブｂＩＯと、意入力
υのゲート５１Ｇとを含む。

＊ｆ）ｙｌｓ４０　、　！！Ｓｏｄその入力端子〇ＰＫ
４見られたクロックパルスによ〉、カウント値が減少す
る向１１にクロックされる。カウンタｓ４０線タ諺ツク
装置ｓ３０からクーツクパルスをＶΦダートｓ１０を介
して受け、ダウン−カウントすゐ、★クンー８１０はり
四ツク装置８３０からり璽ツクパルスを直接受けてカウ
ントダウンすゐ、倉？／り５４＠　ｔ）入力端子ＩＫは
レジスタｓ１１からデジタルｌｌが与えられる。カラ／
りｓｓｏ　ｏ入力端子ＩＫＩｄレジスタ！１２からデジ
タル語が与えられる。各カウンタの動作可能化入力端子
鳶に動作可能化クロツタＩ（ルスが与えられ九時に１デ
ジタルｌｌ０ｔＫ−にットされる。第６図に示すように
、各カウント・ダウン・カウンタ５４０　、　！！Ｉｓ
Ｏの各動作可能化入力端子鳶は共通に接続されて同期パ
ルス４１１を受ける。

カウンタｓｓＯの出力端子Ｃはツシッグ７ｍ１ッグＳｍ
Ｇ（Ｄ＊−）ト入力矯子１１ＫｍＩＩＩ”！れ、カウン
タ５４０の出力端子ＣはＶ８７リツプ７０ッグ５４１０
　Ｃ）リセット入力端子翼へ接続される。２リップ７日
ツブ５６０の出力線出力信号４２１である。

次に、このスイッチ制御器４２０の動作を説明する。レ
ジスタＳ１１へは次の希望のトルク指令ノ（ルスの次の
希望ＱＡルス輻丁Ｗを表すデジタル語が与えられ、レジ
スタ５１Ｇへははね一質量系の固有ディザ−周期を表す
デジタル語が与えられる。各デジタル語はそれらのレジ
スタに格納される。レジスター１０　、５１１　Ｏ出力
は計算１Ｉｓ２０へ与えられる。こＯ計算器４２０は、
出力信号４１１によシ与えられ九同期パルスとトルク指
◆パルス前級部Ｏ間に時間関係を定める遅延時間を計算
する。スターＦ時刻Ｏ値は次式でほぼ定められゐ。

Ｄ −−ＴＶ／ｇ 計算１１６２０の出力社スタート時刻のデジタル表現に
変換されて、レジスタ５１２に格納堪れる自ここで第４
．５図を参照して、ｆｆの値がレジ、ｍｕ／　５１１　
Ｋ９に格納されておシ、かつスタート時刻が計算されて
レジスタ１１２　Ｋ格納されていると仮定すＡ、ｔた、
ばね−質量系１００が正Ｏ′ｐａ亀に回転して、ちょう
ど回転０向自を嚢えるとζろであゐと仮定する。このよ
うな状況にシＶ％ズは、微分＠４１３０出力は正の値か
ら零値へ変りて比較器４１４の状態を反転する。これは
立下シ縁部検出−４１５ｂＫよシ検出される。そ〇九め
ＫＯＩゲート４１１から出力パルスが発生される。ζ６
Ａルメは同期パルスである。この同期パルスはカウンタ
５４０　、５５０へ与えられてそれらのカウンタを動作
可能状態にして、Ｖジスタｍ　、　！！１！にそれぞれ
格納されているＴＶとＴ（スタート）を表すデジタル語
をカウンタ＄４０　、　！！ＳＧ　ＫそれぞれセラＦす
る。それからしばらくしてから、カウンタ５８０がり四
ツク装置ｓ３０　Ｋよシ与えられるり璽ツタパルスのダ
ウンカウントを開始する＊　Ｒ／１１７リツプツロクプ
の出力は、これらＯ状況にｊｉＰ−ては、「Ｏ」である
から、カウンタ５４０はりｐツタ・ダウンできない、カ
ウンタＳＳＯが零壕でダウンカウントすると、その出力
ＣはｒＯＪから「１」へ状態を変え、その状態変化０時
にカウンタ５ｓＯは動作不能状態にされる。出力Ｃがｒ
ｌＪへ状態を変えると、７リツプフ曹ツブＳＳＯがセッ
トされてその出力が「１」にされる。その結果として出
力信号４２１はｒＯＪから「１」Ｋ変化する。

そうするとＶＢフリツプフｐツブ！１＠０　Ｏ出力によ
りＡＮＤゲー）　５７Ｇが開かれて、カウンタ５４０が
クロック装置ｓｓＯからクロックパルスを受けることが
でき、カウンタ５ＴＯがダウンガルｙ十できるようにす
る。カウンタ５４０がダウンカウントシている間はＶ８
フリップ７レツプｓ＠ｏ　ｏ出力と出力信号４２１は「
１」を保り。カウンタ５４０が零までカウントダウンす
ると、その出力端子ＣがｒＯＪから「１」へ状態を変え
、その状態変化の時にカウンタは動作不能状態にされる
。カウンタの出力端子Ｃの状態が「１」Ｋ変化するとＩ
ｓフリップ７０ツブ５ＩＯがリセットされてその出力は
ｒＯＪへ戻らされる。したがって、スイッチ制御器４２
０．０出力信号４２１はパルス幅ＴＶが有限である一連
のパルスとなる。各パルスは同期パルスから所定の時間
遅れてから始まる。第４図に示されている装置に親会わ
されて同期パルスは、ばね−質量系Ｏ肉量の変化が行な
われてから所定時間経過後に始壜る。スイッチ制御器４
２０へ与えられ九ＴＤＯ値がｆｉｆｆ閣有ディザ−周期
であるとすると、ドに夕指令パルスの中心が正と負のピ
ーク・ディず一負振幅Ｏ＃ｔぼ間に置かれる。

トルク発生ＩＩ　２２５に与えられ為パルスが正と負の
ピーク・ディザ−負振幅の嫌は中間に置かれると、パル
ス幅が変化してもピーク・ディザ−負振幅の変化の間Ｋ
ｊ＆％喪い直線関係が得られる。スイッチ制御器４２Ｇ
へ与えられる遅蔦周期ＴＤが、トルク発生器２２Ｂへ与
えられるパルスＯ中６位置を定める。前記したように１
スイツチ制御器４２０は共振ディザ−周期ＴＤを示す信
号に依存する。

スイッチ制御１）４１Ｇに与えられたＴＤＯ値が閣有デ
ィザー振動ａＯ真の共振ディザ−周期と比較して少し変
化すると、振幅の変化とパルス幅Ｏ変化との間の直線性
が少し変化するが、ばね−質量系ははぼ固有ディザ−振
動数で振動する。前記し九予測子制御法では、ばね−質
量系に与えられた最後の引き続くパルスに対するばね一
質量系の動作の過去Ｏ＠歴を基にして次のトルク指令パ
ルスの値を得るために、非直線性を考慮に入れるように
なる。検出１８２２１またはその他の類似する機能装置
によ）与えられた情報から得られたはね一質量系の向き
の変化の間の時間を測定するととくよシ、固有共振ディ
ず一振動数の周期の決定された値を得るととくよって第
４．！！図に示されている装置を更に改喪できる。

トルク指令パルスが前記したのとは異る時間関係を有す
ることも本発明の要旨範囲内である。たとえば、同パル
スよりはるかＫｉｔ九唸はるかに後にトルク指令パルス
をスタートできるように計算器５２Ｇを変更できる。更
に、同期パルス自体を、動きの向きを変える時以外の異
なる運動特性から得ることかで１１石。

また、１イツチ制御器４２０に与え塵、れたＴＤの入力
値を選択的に制御しｌｙ、計算器５２０　Ｋ：よシ行な
われる計算によって、ピーク・デイダー角度が発生され
てからまもなく与えられゐパルスによシ実際のディザ−
振動数が影響を受けて■有ディザー振動数以外の値をと
る。

第４図に示す装置は、パルス幅が一定で、振幅が制御さ
れるトルク指令パルスを、ばね−質量系の運動に対して
時間的な関係を４・でて得る九めに、第４図の装置を容
易に変更で亀ゐ、そのような制御は、−電極性の電源Ｏ
代ｐｌＩｃ指令によｐドツイプされゐ可変電源を用い、
一定ＯＴＶ信号とテＤ信号をスイッチ制御ｆ器４２Ｇへ
与えることくよ〉、行なうことがで龜る。ζＯ装置にお
−イは、時計回転と、逆時計回ｐＯ各ビーク・ディず一
角振幅を、ばね−質量系の選択された運動に対して周期
させた１１、可変電源の極性と振幅を適切に制御するこ
とｋよシ、個々に変えるととができゐ。

もちろん自己の回転情報を与えるレーザ角速度センナは
、互いに逆向きに進むビームｏｒｉａｏ瞬時位相角に依
存するロックイン角度誤差信号を畳過含む、そのような
センナにおいては、前記しえようにセンナをディザ−す
ることＫよってロックイン誤差を大幅に小さくしていえ
、ロックイン誤差がこの瞬時位相角Ｋｌｌ達することは
知られてシシ、米国特許第４．２４８．８２４号と第４
．２４８，５３４号に開示されている。互いに逆向１１
に進む２つのビームの間の位相角は、リング・レーザ・
ジャイ四の回転を示す情報を得るために１周知のり／グ
・レーず・ジャイＥＩＫ関連する光検出器の出力信号か
ら得ることがで龜る。互いに逆向ＩＫ進むビームの間の
位相角に応答した制御法を用いて、四ツクイン誤差を十
分に小さくできるように、センナの回転に関連する位相
角変化率Ｏ選択され九値において、引龜続く位相角変化
を行なうために１正と負のピーク・・ディザ−角の直接
制御を行なうことができる。このような１理を用いる装
置を第６図に示す。

第６図は第４図に示す装置に類似する本発明の別の実施
例のブロック図である。第６図においては、第２，４図
０ばね一質量系２０００代シにリング・レーザ・ジャイ
ｗ　６００が用いられている。検出器４２１と、増幅器
２２２と、信号処理器４１００代ｆｉＫ位相角検出＠＠
２１と、増幅器６ｎと、レーず・ジャイ冒出力処１１１
１１１０が用いられ為、ζＯレーザ・ジャイロ出力処理
器−１０は出力信号＠１１．１１１友を生ずる。トルク
発生ｓ　２２１がリング・レーず・ジャイロ１１００の
ばね一質量系に結合１れる。スイッチ制御器４２０と、
スイッチ要素４３・と、電源４４０ｍ　、　４４０ｂは
第６図Ｏ装置でも再び用いられている。出力信号４１１
は出力償１ｍＫよ〉４見られ、出力信号４１２は出力１
１勺１１２によ〉４見られる。

第６図で、位相角検出器・：１が、亙−に逆向龜に進む
２つのビームの間の瞬時位相角を検出す為ために、レー
ザ角速度センナ−・ＯＫ紬会され為。

位相角検出＠１１１の出力は増幅器社２によ勤増幅され
る。リング・レーザ・ジャイｌｌ０ＷＡ＠ｔ）ｌ＠＊を
示す信号を含む回転情報信号を得る九めに、増幅器１２
２の出力端子はレーず・ジャイ田出力Ｊ６１１器１１０
に結合され、その−転Ｏ向亀Ｏ変化を示す信号も与えろ
０位相角検出器１１１はレーｆ−ジャイロの分野で周知
０４のでありて、通常唸光検出優よシ威る。この光検出
器は、す／グ・レーザ・ジャイｃＩにおいて互いく逆向
１！に進むビームの組合わされた部分によシ作られた干
渉じまパターンの輝度を測定するものであゐ。リング・
レーザ・ジャイロの出力処理器６１０は、干渉じまパタ
ーンが検出器上を、検出される速さに比例する速さで動
く時に、その干渉じオパターンの最大値をカウントする
ものであって、回転速度、回転の向き、回転角度などの
情報を周知のやｐ方で与える。この情報から出力処理器
１１１０はジャイロ６００の向きの変化を示す出力信号
６１１と、センサＯ回転の向きを示す。同様な信号４１
１　、４１２に対応する出力信号８１２を発生ずゐ。

第６図には位相角信号処理器＠ｓＧも示されている。こ
の信号処理器へは、：（１）互いに逆向きに進むビーム
の間の瞬時位相角を示す位相角検出器６２１の出力と、
（謹）　　この位相角検出器６２１の出力からリング・
レーず・ジャイロの出力処理器によシ決定され九過去の
正と負のビーク・ディザ−角を示すリング・レーザ・ジ
ャイロ出力処ｍ５−１００出力信号と、が入力信号とし
て与えられ為、それらの信号は、次の望ましいトルク指
令パルスを示す出力信号’ｆｆを得るようにして、信号
部１１１ＨＩ・において組合わされる。そして、その信
号！豐はスイッチ制御器４１Ｇ　（第４図）へ４えられ
、または可変制御電源（図示せず）と別Ｏスイッチ要素
４３０とを組合わせて制御するために制御信号を与える
こともできる。

信号処理器＠１０紘償線部層響４７０　Ｋｍｌ似してお
ｊ）、ＴＶの値を決定する。信号部ｍｓ＠ｓｏは、第１
Ｋ、ディザ−装置によシひ龜起され九振動運動によ〉ひ
き起された亙いに逆向會に進む波Ｏ陶ｔが次に反転する
時にそれらｏｎｌｏｎｌ次間生ずる希望の位相角を決定
する手段を提供するものである１次の望ましい位相角線
、小さくすべ′Ｉ四ツタイン誤差を小さくするようＫさ
れる。第ｚＫＳ１１号処理器＠ｓｏ　ａ正と東の希望Ｏ
ビータ・ディず−負ｉｐ、Ａｎの値を得る。それらＯデ
ィザ−角ムｐ。

Ａｎは希望の位相角の関数である。最後に、Ｉｌｌ処理
器ＳＳＯは、Ａｐとム鳳の希望の値を得る九めに、信号
処！ｌ器４７０　ｋついて説明し九やシ方でＴＶの次Ｏ
値を決定する。

信号１６Ｍ１１１ｋＨｏｔｏ出力は１，８イ’）ｆ制御
１）　４２Ｑへ与えられる次Ｏトルク指令パルスＯ次の
希望のパルス幅の値〒Ｗを示す、スイッチ制御９４２０
は、スイッチ要素４３０．トルク発生器！！！　Ｓシよ
びばね一質量系（？−こてはリング・レーザ・ジャイ胃
１００）Ｋ組合わ畜れて、前記し九所期の機能を行なう
。

動作時には、リング・レーｆ１１ジャイロ・ＯＯは、セ
ンサ出力中ＯＶＳツクイン誤差を小さくするようにしズ
デイプーさせられる。互いに逆向きに進むレーずＯビー
ムＯ関の瞬時位相角を基にして、正と負Ｏビーク・ディ
プ−負振幅Ｏ値を決定するように、指令トルクパルスが
トルク発生１１）　２２１へ与えられてリング・レーザ
・ジャイロ＠ＯＯを振動させることによ〉、センナ出力
中のロックイン誤差を小さくするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はリングのレープ・、ジャイずとして示されてい
るばね−質量系Ｏために９ｈ行技術で用Ｖ％もれている
ディず一装置の略図、嬉雪園は嬉４■に示す装置の閉ル
ープ電気機械的振動機ＯプＷｌｌツタ図、第３ａ図は振
動官ぜられたばね一質量系Ｏディず一運動を示すグラフ
、第５ｂａａａ本−ＩＩＯ同期されたトルク指令パルス
Ｏダツツ、ｆｓ４閣紘本発明のディデー装置の一実施例
Ｏプ璽ツク閣、第５Ｅは第４図に示すスイッチ制御プ■
ツク〇−爽施例Ｏブロック図、第６図社リング・Ｖ−ず
拳ジャイ■用の本実＃４０ディず一偽置Ｏ詳し−ブロッ
ク図であゐ。 ２１１　・拳・拳位相検出器、２２ｓ番番６−トルク発
生器、４１４・拳・・微分量、４２０拳会・会スイッチ
制御器、４３０・・拳・スイッチ要素、４＠Ｏ・４＋−
・・ビーク検出および格納−１４１・・拳・・償号処ｍ
ｓ、５１０　、５１１　ｅ　ｉ１！　ｇｌ　＠　＊　＠
　ｖ）ｘｌ、ｉ２ｏφ嗜・・計算ｓ、ｓｓｏ働働Φ魯夕
宵ツタ、ｓ４０．５ｓｏ−φ・・★クンタ、酩Ｏ・・φ
・ル１７リツプ７ワツプ、＠１０　＠・・・ジャイ闘出
力蟲還器、＠Ｓ口・・・壷位相角信号鵡ｍ器。 、１−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号に応答して時計１１に０１転の制御され
   たピーク振幅および逆時計ａｕｏａ＠ｏ制御されたピー
   ク振幅でばね一質量系を回転ｗｈｗｈｓせゐ九めのディ
   ザ−・モータ装置であって、前記制御信号に応答してそ
   の制御信号に直接関係する大１１−ｇの電気エネルギー
   を有する電気エネルギーのトルク指令パルスを与えるパ
   ルス発生器と、前記ばね一質量系に給金され、そのばね
   −質量系を回転１せるようＫばね一質量系に制御され九
   トルＩを与え石トルク発生器と、を備え、ζＯ）ルタ発
   生器はその入力端子に前記トルク指令／（Ｊ／スを受け
   、それらのパルスから前記制御されるＦルタＯ大自さを
   決定するととくよシ前記トルク発生優を制御して、前記
   ばね一質量系の時計ｔｈｅと逆時計■〉のピーク回転振
   幅を制御することを特徴とす為にね一質量系を回転振動
   させるためのディザ−・モータ装置。
2. （２）サポートから複数のばねによシつシ下げられるリ
   ング・レーず角速度センサを振動させる九めのディザ−
   ・毫−夕装置にシいて、センナの振動は回転振動であっ
   て、制御信号に応じて時計回りと逆時計回〉の制御され
   たピーク回転振幅を有する前記ディザ−・毫−夕装置に
   おいて、前記制御信号に応答して、その制御信号に１１
   ［接調係する大きさのエネルギーを有すゐトルク指令電
   気エネルギー・パルスを与えるパルス発生器と前記角速
   度センサに結合重れ、前記センナを回転させゐように前
   記センナに制御されえトルクを与えゐトルク発生器とを
   備え、とＯトルク発生−はその入力端子に前記トルク指
   令パルスを受け、それらのトルク指令パルスから前記制
   御されるトルクの大龜畜かはぼ決定され、それＫよシ前
   記トルク発生器を制御して前記ばね一質量系の時計回シ
   と逆時計ａりのピーク回転振幅を一′御することを特徴
   とすゐリング・レーザ角速度センナを振動させるためＯ
   デイザー・モータ装置。