JPH0244006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 １ 発明の分野 本発明は一般に主機軸まわりの航空機の回転レ
ートを測定する複数のストラツプダウン作用力再
平衡ジヤイロスコープレート感知装置を、そのよ
うな測定値から航空機の安定化および姿勢データ
を計算する装置とともに備えているタイプのジヤ
イロスコープ基準装置に関するものである。典型
的なストラツプダウン装置は「スキユー軸２自由
度レートジヤイロを使用している航空機用ストラ
ツプダウン姿勢および機首方位基準装置
（Strapped down Attitude and Heading
Reference System for Aircraft Employing
Skewed Axis Two Degrre of Freedom Rate
Gyros）」と称しスペリー社に譲渡された米国特
許4212443号に開示されている。より詳細には本
発明は２自由度レート感知装置用の改良されたト
ルクフイードバツク制御装置に関するものであ
る。

２ 先行技術の説明 航空機および宇宙船用ストラツプダウンジヤイ
ロスコープ慣性基準装置はジヤイロスコープ航空
機制御装置技術の当業者には周知であり、それに
基く多くのレートジヤイロの構成および制御装置
が広く文献に記載されている。一般にこのような
装置は乗物にストラツプされその主軸まわりの乗
物の角速度を測定する複数のレート感知装置を備
えており、この測定値は乗物の加速および機首方
位測定値とともにデジタル計算機に与えられて航
空機の安定化、制御、航法あるいは誘導に使用す
る出力データを発生する。ジヤイロは機体にスト
ラツプされているためレート感知装置は好ましく
は作用力すなわちトルク再平衡タイプのものであ
る。すなわちジヤイロは、ジヤイロピツクオフ信
号をその信号値を実質的に零に保つ態様でジヤイ
ロトルカにフイードバツクすることによつてその
支持ケースにほぼ整合して保たれ、それに必要な
トルカ電流はレートジヤイロによつて感知されて
いるレートの測定値である。このタイブの典型的
な２自由度レート感知装置は1970年９月22日発行
のT.R.Quermannによる米国特許3529477号「ジ
ヤイロスコープローターサスペンシヨン
（Gyroscopic Rotor Suspension）」および1980
年２月26日発行のC.G.Buckley，J.A.
Kiedrowskyによる米国特許4189948号「自由ロ
ーターフレクシヤーサスペンデツドジヤイロスコ
ープ用永久磁石トルカ（Permanent Magnet
Torquer for Free Rotor Flexure Suspended
Gyroscopes）」に開示されており、この両発明は
スペリー社に譲渡されている。ジヤイロスコープ
レート感知装置の最終出力は利用できるデジタル
計算機技術の要件に適合していなければならない
ことがわかるだろう。

デジタル計算機に適合するジヤイロスコープレ
ート感知装置の出力を発生する装置は1980年９月
16日に発行されたスペリー社に譲渡された
Arnold R.Allenによる米国特許4222270号「ジヤ
イロスコープレート航続距離切替および制御装置
（Gyroscope Rate Range Switching and
Control system）」に開示されている。Allenの
特許は主機軸まわりの機体レートを感知する複数
の作用力平衡ジヤイロレート感知装置を使用して
いるストラツプダウン慣性ジヤイロスコープ基準
装置において有用なパルス幅変調タイプのアナロ
グ／デジタル交換装置を開示しており、ここでジ
ヤイロトルカフイードバツク電流は感知された機
体レートに精確に比例して保たれそれに比例する
精密デジタルカウントが望まれる。本発明はトル
カに与えられる電流に比例する精密デジタルカウ
ントを発生するデジタル計数技術を取り入れてい
る。このようなカウントは高周波クロツクを使用
して対応するジヤイロスコープの誤差信号の振幅
に比例してパルス幅変調された低周波矩形波を量
子化することによつて発生され、該矩形波はジヤ
イロトルカコイルに与えられる零化フイードバツ
ク電流の大きさを決定する。単方向デジタルカウ
ンタは同じ矩形波によつて同期して作動され、ま
た同じ高周波クロツクを使用してカウンタクロツ
キング周波数を発生するのでそのカウンタ出力は
基準カウントに比較してジヤイロトルカに与えら
れる電流に対応し従つて感知レートに対応する所
望のデジタル数である。ジヤイロトルカに与えら
れる精密電流はVMOSパワー切替トランジスタ
回路によつて制御される。特に正負の極値でパル
ス幅変調矩形波電流の立上りおよび立下りに関連
した変移の悪影響は変調器のデユーテイサイクル
の始めと終りで保護帯域パルス対を使用すること
によつて除去され、該パルスは予想して使用され
てトルカ電流の立上りおよび立下りを制御しカウ
ンタをブランクにしよつて切替時間のカウントの
不確実性を除去し不規則なトルク過渡電流がトル
カに与えられないことを確実にする。

前記のAllenの特許に詳細に記載されているよ
うに、トルカ入力信号はジヤイロピツクオフ信号
に従つて（保護帯域パルスによつて95％と５％の
デユーテイサイクル内で）1/2正極部および1/2負
極部からほぼ全正極部および全負極部まで変化す
る変調パルス幅を有する一連の500ヘルツ電流パ
ルスである。しかしながら、トルカコイルとピツ
クオフコイルの間に不所望のトランス的な結合が
ありこれはジヤイロローターに与えられるべき正
味トルクを発生する際に有害な影響を及ぼすこと
に注意されたい。この正味トルクは零化されてい
る誤つたピツクオフ信号およびローターサスペン
シヨンばね定数および自動排出（風損等）現象の
作用から生じ、これによつて必要でないトルクが
ジヤイロに与えられ従つてレート入力とともに変
化するジヤイロの不所望のドリフトを生じる。さ
らに、トルカコイル間の間隔が狭いため、ジヤイ
ロの各チヤンネルのパルス幅変調器矩形波の立下
りがほぼ同時あるいは同時に非常に近く下降した
場合、一方のピツクオフコイルの変化する磁界は
他方のコイルにトランス結合しよつて入力レート
がある場合歪んだパルス幅波形および不所望のバ
イアスドリフトを発生することに注意されたい。
従つてパルス幅変調トルカ信号を有しているタイ
プのフレクシヤーサスペンデツドジヤイロスコー
プにおいて生じるトランス的な結合を最小限にす
る装置が必要である。

発明の要約 パルス幅変調フイードバツクトルカ信号を有し
ている先行技術のフレクシヤーサスペンデツドジ
ヤイロスコープの通常のトルクフイードバツク動
作においては好ましくない誘導、例えばピツクオ
フコイルとトルカコイル間のトランス的結合およ
びトルカコイル自体の間のトランス的結合があ
る。トランス的結合は入力角速度に基く不所望の
間隔の狭いバイアスドリフト出力を発生する。本
発明の装置は好ましくない誘導を最小限にするこ
とによつてこのような不所望のバイアスドリフト
を除去する、また実質的に除去する手段を提供す
る。ピツクオフコイルとトルカコイル間のトラン
ス的結合を最小限にするためピツクオフ励起周波
数はトルカコイル周波数に高調波的に無関係であ
るように選択され、従つて一方の周波数の整数倍
と他方の周波数の間の差は数百ヘルツ程度以上で
ある。間隔の狭いトルカコイル自体の間のトラン
ス的結合を最小にするためにはトルカコイルに印
加されるパルス幅変調信号のパルスの立下りを一
方を他方に対して遅延して前記のトランス的結合
を防止する手段が設けられている。

好適な実施例の説明 本発明装置は高または低いずれの航続距離モー
ドでも作動可能で航空機レートの精密測定値を発
生し、航空機のデジタルストラツプダウン姿勢お
よび機首方位基準装置において使用するため前記
測定値をデジタルデータに変換するのに使用され
る。このような装置のレートジヤイロスコープは
前記の特許の開示中に記載された一般的な種類の
双軸トルクフイードバツクフレクシヤーサスペン
デツドジヤイロスコープにしてもよく、これらの
明細書は典型的なフレクシヤーレートジヤイロス
コープを開示している。このようなジヤイロスコ
ープは実際はたわみ支持部材によつて自由にサス
ペンデツドされて計器ケーシング内に承軸された
電気モータ駆動軸によつて回転軸まわりに回転す
るジヤイロスコープローターを有していることを
特徴としている。通常の回転軸に垂直な１対の軸
まわりのジヤイロスコープローターの自在傾斜は
たわみ支持部によつて可能になる。

このようなジヤイロスコープ計器には互いに垂
直な慣性軸まわりでその回転軸に対してローター
の角変位を検出する90度離隔された誘導ピツクオ
フの対が通常与えられている。同様に配設された
トルクコイルの共動する直角に離隔された対も通
常設けられている。第１図においてジヤイロスコ
ープとそのコイルを便宜上概略的に示し、トルカ
コイル対は各単トルカコイル３４ａ，３４ｂで、
誘導ピツクオフコイル対は各単ピツクオフコイル
３３ａ，３３ｂで示している。通常例えばピツク
オフコイル３３ａからの信号はバツフア増幅器３
２ａを介して最終的にトルカコイル３４ａに送つ
て入力レートによつて生じるプリセツシヨン（摂
動）と反対にジヤイロスコープローター４１を摂
動させることによつて零に保たれ、こうしてロー
ター４１の軸が計器および航空機に付加されてい
るモーターケーシング（図示せず）に実質的に整
合しているように保つ。前記特許に記載されてい
るようにローター４１は駆動軸上に融通がきくよ
うに取付けられており、計器ケーシング内部のモ
ーターによつて回転する。同様の態様で直角ピツ
クオフコイル３３ｂから信号はバツフア増幅器３
２ｂを備えているジヤイロ復原ループを介して最
終的にトルカコイル３４ｂに流れ込んで零化され
る。従つてトルカコイル３４ａまたは３４ｂのい
ずれかに駆動された電流は航空機自体がその各慣
性軸まわりに対応して回転するにつれてジヤイロ
スコープケーシングが回転されるレートに比例す
ることがわかるだろう。例えばジヤイロスコープ
が固定されている航空機が横揺れするとジヤイロ
スコープローター４１は航空機が横揺れしている
のと同じレートで横揺れしているローター４１を
摂動させることによつてそのケーシングに対して
実質的に固定して保たれる。従つて対応するトル
カコイル３４ａまたは３４ｂに流れる電流が正確
に測定されれば例えば航空機の横揺れレートは正
確に測定することができる。

下記において当業者には２つの慣性軸に各々関
連した制御装置は機能的に全く同じものであるこ
とがわかるだろう。ループ１ａを備えているジヤ
イロスコープローター位置復原装置はピツクオフ
コイル３３ａによつて１つの軸に関して発生され
た傾斜信号を使用して線３０ａを介して対応する
軸のトルカコイル３４ａにプリセツシヨン信号を
与える。同様にジヤイロスコープローター復原ル
ープ１ｂはピツクオフコイル３３ｂによつて直角
軸に関して発生された傾斜信号を使用して線３０
ｂを介して直角軸トルカコイル３４ｂにプリセツ
シヨン信号を与える。２つの共動ループ１ａおよ
び１ｂは同様のものなのでループ１ａのみを詳細
に説明すればよいことは明らかであろう。

第１図は本発明を使用している装置の簡素化ブ
ロツク図でこの説明は第２図に関連してさらに述
べるように本発明の詳細を考察する際に重要な補
助となるだろう。ピツクオフコイル３３ａによつ
て検出される誤差信号はバツフア増幅器３２ａを
介して復調器２ａの１組の入力に結合される。復
調器２ａは復調器２ｂと同様に電源１０ａから例
えば9.708キロヘルツの周波数を有する定振幅基
準矩形波を与えられこれはピツクオフコイル３３
ａ，３３ｂに対する励起信号でもある。ジヤイロ
駆動モータは400ヘルツ信号源（図示せず）から
駆動してもよい。復調器２ａの可変極性直流出力
誤差信号は従来のフイルタおよび波形整形回路３
ａ、可変利得増幅器６ａおよび抵抗４２ａを介し
て増幅器７ａの一方の入力に結合される。同様に
復調器２ｂの可変極性直流出力誤差信号は同様に
フイルタおよび波形整形回路３ｂ、可変利得増幅
器６ｂおよび抵抗４２ｂを介して増幅器７ｂの一
方に結合される。前記の適用において述べたよう
にジヤイロスコープの軸が機軸に対して斜めにな
つて安定度を増大させた場合復調器２ａ，２ｂの
誤差信号出力は最初にフイルタおよび波形整形回
路を伴なう従来の交叉軸補償処理を受けることが
できることがわかる。この処理は必ずしも本発明
に関係するものではないので説明しない。例えば
さらにループ１ａに関して復調器２ａの出力は増
幅器７ａ、すなわち従来の比較装置として接続さ
れた増幅器の１入力として与えられて第１入力レ
ベルを後述の電源８から抵抗４３ａを介して増幅
器７ａの第２入力に結合される繰返しランプまた
は鋸歯状波電圧の瞬時レベルと比較する。この鋸
歯状波は図の実施例では500ヘルツ繰返し周波数
を有しており概括的に５で示すタイミング回路か
ら与えられる。

比較装置７ａの出力はフイードバツク抵抗４４
ａ、コンデンサ４０ｂと抵抗４１ｂを有している
新規補償回路、およびパルス変調器９ａに結合さ
れ、該変調回路はタイミング回路５の端子１０ｂ
に結合されたクロツク源（図示せず）からも与え
られる。図の実施例においてクロツクパルスは
100キロヘルツの速度で与えられ後により詳細に
述べるようにパルス幅変調矩形波を量子化するの
に使用される。回路９ａの出力は２つの目的のた
め作動する。この出力は線１４ａを介してここで
はＨ切替装置として表わす切替装置１７ａに直接
与えられ、この信号は号切替装置１７ａを構成し
ている個々の素子スイツチの導電および非導電状
態を決定する。Ｈ切替装置１７ａおよび１７ｂは
単方向電圧源（図示せず）に結合された適当な基
準入力１６ａおよび１６ｂを与えられ、該電圧源
は線１４ａ上の信号の制御下でジヤイロトルカコ
イル３４ａおよび３４ｂに印加されるべきトルク
電流源を与える。

パルス幅変調器９ａの出力はカウンタ―デコー
ダ２１ａにも与えられ、該カウンタ―デコーダの
第２入力はタイミング回路５のカウンタ制御装置
２０からカウンタ制御パルスを与えられる。カウ
ンタ２１ａはループ１ａのアナログレート信号に
対応する量子化パルスを周期的に計数し例えばカ
ウンタ２１ａの出力を結合された従来のデジタル
計算機（図示せず）内に計算機入力インタフエー
スによつて制御されるように入れるためそのよう
なデータを保持している。カウンタ２１ａは簡単
な単方向カウンタでありクロツクパルスは後述の
ように量子化された矩形波の正の部分の間のみ計
数されることに注意されたい。こうして鋸歯状デ
ユーテイサイクルを表わす全カウントの半分に対
応する端子２２ａ上の基準カウントはカウンタ―
デコーダ２１ａに与えられ、測定されたカウント
は基準カウントから減算されて感知された航空機
レートに比例するカウントを発生する。別の方法
としてはカウンタ―デコーダ２１ａのデコーダ部
分は本発明の動作のレート航続距離モードを決定
するのに使用される。

本発明によれば、500ヘルツデユーテイサイク
ルに同期したパルス源１５からの保護帯域パルス
を発生してＨ切替装置１７ａおよびそれによつて
与えられる電流の精密制御およびカウンタ２１ａ
に与えられる量子化パルスの対応する精密制御を
行なう。それらのパルスはそうしなければトルカ
電流の有限立上りおよび立下り時間および可能な
オーバシユート特性に関連する不正確さに対して
補償しカウンタに与えられるパルスがジヤイロト
ルカに印加される実効電流を忠実に表わすことを
確実にするのに使用される。保護帯域パルスを含
めることによつて500ヘルツデユーテイサイクル
に同期した寺間間隔が与えられ、その間カウンタ
内容に応答するデコーダ２１ａによつて制御ルー
プが低レートモードから高レートモードに切替わ
るべきかあるいはその逆かが決定されこれは次い
で高電流源または低電流源のいずれかＨ切替装置
１７ａによつて切替えられるかを決定する。これ
は第１図においてカウンタ―デコーダ２１ａを接
続して高／低モード指令をＨ切替装置に与える線
１９ａによつて概略的に示されている。また線１
９ａ上の高／低信号は可変利得増幅器６ａを介し
てジヤイロピツクオフ信号の利得を制御して総合
閉ループ利得およびループ安定が両方の動作モー
ドで同じに保たれることも確実にする。

ピツクオフコイル３３ｂおよびトルカコイル３
４ｂに関連したループ１ｂはジヤイロローター４
１とその共動に関してループ１ａ、ピツクオフコ
イル３３ａおよびトルカコイル３４ａに関連した
ものと構成および動作において実質的に同一であ
り従つてさらに詳細な説明を必要としないことは
明らかだろう。例えばＨ切替装置１７ｂは線１４
ｂおよび１９ｂ上の信号によつて制御され後者は
低航続距離または高航続距離トルク信号のいずれ
がトルカコイル３４ｂに印加されるかを決定す
る。またカウンタ―デコーダ２１はループ１ｂの
アナログレート信号に対応するカウントを周期的
に集積し該てカウントを累積し航空機の安定化、
制御、航法または誘導において従来のように使用
するためそのカウントをレート航続距離デコーデ
イングしてデジタル計算機または他のデータ処理
装置に送る。

前述のように低航続距離は正常モードである。
Ｈ切替装置の対角的に対向するスイツチ素子は線
１４ａおよび１４ｂ上の信号によつて制御される
ようにパルス幅変調矩形波の各正および負の領域
に従つて同時にかつ瞬間的に開閉する。例えば比
較増幅器７ａに対する入力レート信号が零の場合
Ｈ切替装置１７ａの対角的に対向するスイツチは
等しい長さの時間導電および非導電状態になる。
従つてジヤイロトルカ３４ａに与えられる正味ト
ルクは零になる。

前記Allenの特性に詳述されているようにトル
カ入力信号はジヤイロピツクオフ信号に従つて
（保護帯域パルスによつて90％と10デユーテイサ
イクル内で）1/2正極部および1/2負極部からほぼ
全正極部および全負極部まで変化する幅を有して
いる１連の500ヘルツ電流パルスである。ピツク
オフ信号の周波数がトルカ周波数の整数倍である
ときトルカコイル３４ａ，３４ｂおよびピツクオ
フコイル３３ａ，３３ｂの間で高調波トランス的
な結合があることがわかつた。さらにトルカコイ
ル３４ａ，３４ｂが近接していることがそれら自
体の間のトランス的結合を生じる。トルカコイル
３４ａ，３４ｂからピツクオフコイル３３ａ，３
３ｂへの高調波トランス的結合はジヤイロロータ
ー４１に与えられるべき正味トルクを発生する際
に有害な影響を及ぼし、これは零化されている誤
つたピツクオフ信号とローターサスペンシヨンば
ね定数および自動排出現象の作用から生じる。従
つて必要でないトルクがジヤイロローター４１に
与えられ従つてレート入力とともに変化する不所
望のジヤイロのドリフトを発生する。トルカコイ
ル３４ａ，３４ｂおよびピツクオフコイル３３
ａ，３３ｂの間の高調波トランス的結合およびト
ルカコイル自体間のトランス的結合は第１図にお
いて点線の矢印で表わす。トルカコイル３４ａ，
３４ｂおよびピツクオフコイル３３ａ，３３ｂが
近接していることおよびフレクシヤーサスペンデ
ツドジヤイロスコープの寸法が非常に小さいこと
によつて、他の場合であればトランス的結合を緩
和することのできる遮蔽を試みることが物理的に
不可能になる。

しかしながらトルカコイル３４ａ，３４ｂおよ
びピツクオフコイル３３ａ，３３ｂの間の上述の
高調波結合はトルカ励起信号あるいはピツクオフ
励起信号の周波数をそれらの間に実効的な高調波
関係がないように選択することによつて有効的に
除去することができる。本実施例においてはピツ
クオフ励起信号はトルカ励起信号の周波数の所望
の非整数倍である周波数を有するように選択され
ている。好ましくはトルカ周波数の整数倍および
ピツクオフ周波数の間の差は数百ヘルツ程度以上
である。

従つて第１図の装置の動作は第３図の高周波主
クロツク装置５０によつて制御することができ、
装置の種々の構成要素が必要とする種々の周波数
は従来の分周回路５１，５２を使用して主クロツ
ク周波数を分周することによつて発生される。第
３図に示すように主クロツク装置５０は４メガヘ
ルツで作動し500ヘルツのトルカ周波数は分周器
５１によつて8000で分周することによつて発生さ
れる。先行技術のAllenの特許においてはピツク
オフ励起信号の周波数は500ヘルツのトルカ周波
数の整数倍である10キロヘルツであることに注意
されたい。しかしながら本発明においてはピツク
オフ励起信号の周波数は分周器５１によつて４メ
ガヘルツ主クロツク周波数を412で分周すること
によつて発生される約9.708キロヘルツになるよ
うに選択される。さらに9.708キロヘルツは復調
器２ａおよび２ｂに対する基準周波数としても使
用されることに注意されたい。先行技術において
500ヘルツトルカ矩形波の復調器２ａおよび２ｂ
への高調波結合はピツクオフ出力信号が復調器出
力にバイアスを発生するようにさせ、これはフイ
ードバツクループを介してその出力を零に駆動す
る傾向があつた。この復調器出力の零化はジヤイ
ロ上の対応する定常トルクおび入力角速度に基い
た結果のバイアスドリフトを発生した。しかしな
がらピツクオフおよび復調器励起周波数として
9.708キロヘルツを選択することによつてトルカ
コイル３４ａ，３４ｂおよびピツクオフコイル３
３ａ，３３ｂの間の誘導またはトランス結合に関
連したこれらの不所望のバイアスドリフト効果が
除去される。

前述のようにローターシエルおよびガスを介し
てトルカコイル３４ａ，３４ｂ間にもトランス的
な結合がある。この第２のトランス結合の原因は
トルカコイル３４ａ，３４ｂが近接していること
および正確に整形されたパルス幅変調トルカ信号
に起因すると言える。Allenの特許で説明されて
いるようにパルス幅変調フイードバツクまたは再
平衡トルカ信号は本質的にＨ切替装置１７ａ，１
７ｂを介してジヤイロピツクオフ信号に従つて５
％と95％のデユーテイサイクルの間でそのパルス
幅が変化する非常に正確な整形された矩形波電流
パルスである。さらに、これらのパルスは共通論
理回路から発生されるため各トルカコイル３４ａ
３４ｂに印加されるパルスの立上りは常に正確に
同時に上昇する。しかしながらそれらの立下りは
ピツクオフ信号に基く可変時間で下降する。

Ａチヤンネルピツクオフコイル３３ａはＡチヤ
ンネルトルカコイル３４ａを付勢しＢチヤンネル
ピツクオフコイル３３ｂはＢチヤンネルトルカコ
イル３４ｂを付勢することに注意されたい。しか
しながら従来のジヤイロプリセツシヨン理論によ
ればジヤイロのＸ軸まわりのローター４１の傾斜
によつて発生されるピツクオフ信号を零化するた
めローターはジヤイロのＹ軸まわりにトルクされ
なければならないことを理解されたい。

時にはＡおよびＢ電流パルス幅は全く異なり、
すなわちパルス立下りが同時に下降しない、つま
りそれらの立下りが時間的に重複しない。従つて
例えばＢトルカ矩形波の立下りが下降している際
Ａトルカ矩形波は完全に正または完全に負であ
る。古典的なトランス理論によればＢトルカコイ
ル３４ｂの変化する電流はその最大電流を既に流
しているためＡトルカコイル３４ａに結合しな
い。しかしながら航空機のロールおよびピツチ角
速度の他の組合せではＡおよびＢ矩形波の立下り
はともに非常に近接して下降するか重複する。こ
れが生じる際トルカコイル３４ａ，３４ｂの電流
の変化によつて発生される磁界は一方のトルカコ
イルから他方に相互結合してそのいずれか一方に
パルスの立上りの間誘起される大きさが等しく方
向が反対の電流によつて補償されない電流を誘起
し従つてジヤイロバイアスドリフトレートを取り
込まれる。すなわちパルス波形が歪む。本発明は
これらの不所望のトルカコイル相互結合効果を克
服し従つて入力角速度に基く結果のジヤイロバイ
アスドリフトを除去する。基本的にはこれは両方
の立下りが同じ時間あるいはそよそ同じ時間に常
に生じるのを故意に妨げることによつて行なわれ
る。これは一方のパルスの立下り遷移の開始を検
出し即座に他方の遷移の開始を遅延することによ
つて行なわれる。遅延量は正常なパルス立下り遷
移時間にほぼ等しい。

第１図は先行技術のトルク再平衡装置に付加さ
れる新規のパルス幅変調補償回路の１実施例を示
し、第２図はこれらの回路の付加に関連したパル
ス幅変調波形を示す。第１図に示しまた先行技術
のAllenの特許に記載されているように鋸歯状波
電圧は比較増幅器７ａおよび７ｂに印加され該増
幅器には復調ジヤイロピツクオフ信号も与えられ
る。差し当つてジヤイロのＡチヤンネルのみを考
察し第１図および第２図を参照して航空機はピツ
クオフコイル３３ａによつて信号を発生させる方
向で旋回レートを経験していると仮定する。復調
器２ａおよび増幅器６ａはこの信号に応答して作
動して高利得比較増幅器７ａの上に入力で有限正
直流信号を発生する。増幅器７ａの下の入力の鋸
歯状波電圧がピツクオフ信号に等しい値まで増加
した場合増幅器７ａはパルス幅変調器９ａに大き
な切替電圧を出力する。Allenの特許に記載され
ているようにこれによつてＨ切替装置１７ａを介
してＡチヤンネルトルカコイル３４ａに対する比
例電流パルス幅信号（周波数500ヘルツ）および
ジヤイロローター４１上の合成比例トルクおよび
ピツクオフ信号を低減する方向のその合成プリセ
ツシヨンが生じる。誤差信号が零に向かつて低減
するにつれて正パルス幅は零ピツクオフ信号でト
ルカコイルが再び一方向で半分反対方向で半分と
なりジヤイロローター４１上で零正味トルクにな
るまで漸進的に狭くなる。航空機がジヤイロのＡ
軸まわりで旋回レートを経験する際にも同じ動作
を生じる。両トルカ信号は共通の鋸歯状基準電圧
源８から発生されることに注意されたい。

前述のように500ヘルツトルカ電流パルスの立
下りがおよそ同じ時間に下降する場合、すなわち
パルス下降時間に重複がある場合はトルカコイル
３４ａ，３４ｂいずれかに対するフアースト―フ
オール立下り電流はトランスタイプすなわち相互
インダクタンス結合を介して他方のトルカのコイ
ルに結合し、従つてその立下り電流が下降し始め
ると結合電流は後者を変更しよつてその中の正味
電流を有効に増加または減少させることがわかつ
ている。逆に第２立下り電流は相互関係によつて
フアースト―フオール端の形状を変更する。明ら
かに多数のこのような増加したパルスサイクルは
ジヤイロローター４１上の誤つた正味トルクおよ
び不所望のバイアスドリフト誤りを生じる。この
現象は約±5゜／秒までの一方または両方の軸まわ
りの低入力角速度の間特に顕著である。

本発明は立下りが重複しないようにすることに
よつてこの好ましくない結合を防止する。再び第
１図および第２図において、ジヤイロピツクオフ
信号電圧および鋸歯状波電圧に応答する比較増幅
器７ａおよび７ｂは従来の高利得装置であつて、
本質的に鋸歯状波信号がピツクオフ誤差信号より
も正になつた時常にそれらの出力で比較的大きな
負電圧を与える切替装置として作動することを想
定されたい。本発明によればいずれかのチヤンネ
ルのいずれかの比較増幅器７ａ，７ｂの出力から
この直流電圧はパルス形成回路等の結合回路手段
を介して他方のチヤンネルの鋸歯状波入力に相互
に与えられる。好ましくは結合回路はコンデンサ
４０ａ，４０ｂおよび抵抗４１ａ，４１ｂ等の直
列接続コンデンー抵抗を備えている微分回路を備
えている。結合回路手段は可変幅矩形波の立下り
の正常下降時間にほぼ等しい時間幅を有している
言わばブランキングパルスを発生するように設計
されている。

ジヤイロのチヤンネル間で相互に与えられるこ
のパルスの効果を第２図に概略的に示す。Ａチヤ
ンネル比較増幅器７ａが最初にオンになると仮定
すると（回路公差および正常な装置動作によつて
２つの比較装置に正確に同じ瞬間にオンになる可
能性は非常に小さい）その直流出力はその交叉軸
回路を介して印加されそこからの結果の直流パル
ス出力はパルスの時間幅の間比較装置入力で鋸歯
状波電圧を低減する方向で増幅器７ｂの鋸歯状波
入力に印加される。従つて比較増幅器７ｂの出力
に遅延され次いでその結果の電流の矩形波立下り
の下降は抑制されＡチヤンネル矩形波の変化する
電流がＢチヤンネルトルカコイル３４ｂに結合す
るのを防止する。Ｂチヤンネル波の立下りが最初
に生じる場合にもこの同じ動作が生じる。当業者
には第２図の波形は非常に誇張されており実際に
はジヤイロピツクオフ信号は図に示すほど鋸歯状
波周波数に対して迅速に変化しないことがわかる
だろう。例えば一実施例においては鋸歯状波は毎
秒500サイクルで変化するのに対しジヤイロ信号
は通常毎秒数サイクルで変化する。

本発明を好適な実施例に関連して開示したが他
の実施例も当業者によつて有用と考えられること
もあるだろう。例えばアナログ技術によつてブラ
ンキングパルスを発生する代わりにデジタルカウ
ンタ技術によつて発生することもできる。比較増
幅器の出力はデジタルカウンタを始動させ該カウ
ンタは所定数のクロツクサイクルを通してカウン
トして所望の遅延時間を発生する。またＡおよび
Ｂチヤンネルパルス幅変調器が共通の鋸歯状波源
から同期して制御される代わりに両チヤンネルを
同一の周波数の適当に位相変位された鋸歯状波に
よつて制御してもよい。

本発明をその好適な実施例において説明したが
使用した用語は説明のためで限定するものではな
く広い見地から本発明の真の範囲と精神から逸脱
することなく特許請求の範囲内で変更例が可能で
あることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良されたパルス幅変調トル
ク再平衡装置を備えている通常の双軸トルク再平
衡レートジヤイロスコープのブロツク図でその基
本的構成要素およびそれらの電気的相互接続を示
し、第２図は本発明装置の動作を説明する際に有
用な関係する電気的波形のグラフ図、第３図は第
１図の装置と共に使用されるクロツク回路のブロ
ツク図である。 図中、１ａ，１ｂ…ジヤイロスコープローター
復原ループ、２ａ，２ｂ…復調器、３ａ，３ｂ…
フイルタおよび波形整形回路、５…タイミング回
路、６ａ，６ｂ…可変利得増幅器、７ａ，７ｂ…
比較増幅器、９ａ，９ｂ…パルス幅変調器、１７
ａ，１７ｂ…切替装置、２１ａ，２１ｂ…カウン
タ―デコーダ、３２ａ，３２ｂ…バツフア増幅
器、３３ａ，３３ｂ…ピツクオフコイル、３４
ａ，３４ｂ…トルカコイル、４１…ジヤイロスコ
ープローター、５０…高周波主クロツク装置、５
１，５２…分周回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸まわりに回転し航空機の旋回運動に応
   答して上記回転軸に垂直な１対の互に垂直な感知
   軸まわりに自由に傾斜するように適合した自由ロ
   ーターと、それに接続された交流基準源を有して
   おり上記ローターに結合されて上記感知軸まわり
   のローターの傾斜を検出しそれに従つて対応する
   交流電気信号を与えるピツクオフコイル手段と、
   同じく上記ローターに結合されて上記ピツクオフ
   信号に比例する交流電流に従つてそれにトルクを
   与えて上記ピツクオフ信号を零に低減しそれによ
   つてトルカ電流が上記航空機の旋回運動に比例す
   るようにするトルカコイル手段とを備えている少
   なくとも１つのトルク再平衡２自由度ジヤイロス
   コープを備えている航行可能な航空機用のジヤイ
   ロスコープ基準装置において、隣接する軸まわり
   で有効なトルカコイル間の電磁結合に対して補償
   する装置は上記ピツクオフ信号および鋸歯状基準
   電圧に応答して対応するほぼ矩形波の電流パルス
   列を上記トルカコイル手段の各々の１つに与える
   比較手段を備えているパルス幅制御手段とを備え
   上記パルス列の上記矩形波の各々は上記ピツクオ
   フ信号の振幅に従つて発生時間が変化し得る１つ
   の端を有しており、かつ上記比較手段の各々に応
   答して上記各矩形波パルス列の上記時間変化する
   １つの端が実質的に一致するのを防止する回路手
   段とを備えていることを特徴とするトルクフイー
   ドバツク制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、上記矩形波トルカパルス列の周波数の整数倍
   は実質的な量だけ上記ピツクオフ基準源の周波数
   と異なりよつて隣接するピツクオフコイルおよび
   トルカコイルの間の電磁結合を防止することを特
   徴とする上記装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、上記回路手段は時間的に最初に発生するその
   比較手段の出力に応答して他方の上記比較手段の
   出力を所定時間遅延する手段を備えていることを
   特徴とする上記装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、上記回路手段はコンデンサ手段を備えている
   ことを特徴とする上記装置。 ５ 特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、上記回路手段は抵抗一容量回路手段を備えて
   いることを特徴とする上記装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の装置におい
   て、上記抵抗一容量回路は直列接続コンデンサお
   よび抵抗手段を備えていることを特徴とする上記
   装置。