(57)【要約】      （修正有）【課題】二重ジンバル機構においてインナージンバルとアウタージンバルの駆動制御を行う制御装置に関し、アウタージンバルとインナージンバル間の衝突や視軸変動の発生を抑止する。【解決手段】アウタージンバルとインナージンバルを有する二重多軸ジンバルの駆動制御を行う制御装置であって、ジョイスティク５１からのアウター用基準指令値とアウター速度センサ２４の出力値との偏差であるアウター偏差値に基づきアウタージンバルを駆動制御するアウター制御部６０Ａと、中心角度指令値とインナー角度センサ３６の出力値との偏差であるインナー偏差値とに基づきインナージンバルを駆動制御するインナー制御部７０Ａと、ジョイスティク５１から指向操作によりアウター用基準指令値が入力されている時、前記インナー偏差値をアウター制御部６０Ａに反映させる補正手段（差角指令補償器８２,加算器８３）を設ける。【選択図】図５
2010128814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材と、前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材の駆動制御を行う制御装置であって、
入力される基準指令値に基づき生成されるアウター用指令値と、前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力値との偏差であるアウター偏差値に基づき、前記アウター部材の駆動制御を行うアウター側制御部と、
前記基準指令値に基づき生成されるインナー用指令値と、前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力値との偏差であるインナー偏差値とに基づき、前記インナー部材の駆動制御を行うインナー側制御部と、
入力手段から指向操作により前記アウター用指令値が入力されている時、前記インナー偏差値を前記アウター用指令値に反映させる補正手段と、
を有する制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記基準指令値を制限する第１のリミッタと、
該第１のリミッタから出力される第１の指令値に前記インナー偏差値を加算する加算器と、
該加算器から出力される第２の指令値を制限する第２のリミッタとを有し、
かつ、前記第１のリミッタの制限範囲を前記第２のリミッタの制限範囲より狭く設定してなる請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
移動体に取り付けられると共に少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材と、前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材の駆動制御を行う制御装置であって、
アウター用指令値と前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力との偏差であるアウター偏差値に基づき、前記アウター部材の駆動制御を行うアウター側制御部と、
インナー用基準指令値生成手段から出力されるインナー用基準指令値と前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力との偏差であるインナー偏差値とに基づき、前記インナー部材の駆動制御を行うインナー側制御部と、
前記アウター側制御部及び前記インナー側制御部を、手動制御モードから空間安定制御モードに切替える際、前記アウター偏差値の絶対値と前記インナー偏差値の絶対値とに基づき前記アウター部材及び前記インナー部材が目的位置に到達したかを判定し、到達したと判定した時に前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替えるモード切替え手段と、
を有する制御装置。
【請求項４】
前記アウター側制御部は、前記空間安定制御モードにおいて前記アウター用指令値を生成するアウター用指令値生成手段を有し、
該アウター用指令値生成手段は、
前記移動体の移動データと前記アウター部材の視軸角度に基づき、視軸の空間に対する空間に対する対空間角度指令値を演算する対空間角度指令演算器と、
前記アウター部材の視軸角度と前記対空間角度指令値を選択的に外部出力する切替え処理器と、
前記モード切替え手段による前記手動制御モードから空間安定制御モードへの切替え処理を検出し、当該モード切替えが行われた際、当該切替え時より遅れて前記対空間角度指令値が外部出力されるよう切替え処理器を制御する遅延手段と、
を有する請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記モード切替え手段により前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替えられた際、前記インナー偏差値とに基づき補償ゲインの大きさを変更する補償器を設けた請求項３または４記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御装置に係り、特に二重ジンバル機構においてインナージンバルとアウタージンバルの駆動制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、映像を撮影する撮像装置（以下、カメラという）を飛翔体や船舶或いは車両等の移動体に搭載する場合、ジンバルと呼ばれる空間安定化装置内に設置することが行われている。このジンバルは、カメラを搭載したカメラ搭載部を直交する二軸方向に回転制御可能な構成とされている。よって、艦船等の動揺や振動に対応してジンバルの回転を制御することにより、艦船等に動揺や振動が発生していてもカメラにより撮像される画面にブレの発生を抑制でき、高品質の画像を生成することができる。
【０００３】
また、近年では極狭視野の領域まで望遠撮影可能なカメラを搭載することが行われており、このような極狭視野の撮像画像においても、視軸変動が画角の１画素以下となる高精度の画像生成が望まれている。
【０００４】
従来のジンバルの一例を図１に示す。同図に示すジンバル１は、取り付け固定部２，ＡＺ軸回り回転部３，及びＥＬ軸回り回転部４等により構成されている。取り付け固定部２は移動体に設けられているプラットホーム（固定台）に取り付けられ、これによりジンバル１は移動体に固定される。ＡＺ軸回り回転部３は、内設されたモーターによりＡＺ軸を中心に回転する。また、ＥＬ軸回り回転部４は、内設されたモーターによりＥＬ軸を中心に回転する。カメラ５は、このＥＬ軸回り回転部４に配設されている。
【０００５】
上記のジンバル１に搭載されたカメラ５を用いて撮像処理を行うモードとしては、主に２つのモードがある。その一つは、監視者がジョイステック等を使い、撮影画像（カメラ５）の視軸を任意方向に指向させるモードである（以下、このモードを手動制御モードという）。もう一つのモードは、監視者が視軸操作を行わないモードである（以下、このモードを空間安定制御モードという）。この空間安定制御モードでは、移動体の揺れによりプラットホームが動揺しても、カメラ５の視軸が空間に対し常に一定方向に指向されるようＡＺ軸回り回転部３及びＥＬ軸回り回転部４の駆動制御が行われる。
【０００６】
しかしながら、カメラ５を搭載したＥＬ軸回り回転部４をＥＬ軸及びＡＺ軸回りに回転させるジンバル１では、プラットホーム上の動揺や振動を抑圧できる能力には限界がある。そこで、図２に示すような外側にアウタージンバル１１を有すると共に、その内側にインナージンバル１２を有し、更にカメラ５が搭載された撮像装置搭載部１７をインナージンバル１２に設けた構成のジンバル１０が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
アウタージンバル１１は、ＡＺ軸回りに回転するアウターＡＺ軸回り回転部１３と、ＥＬ軸回りに回転するアウターＥＬ軸回り回転部１４とを有している。また、インナージンバル１２は、アウタージンバル１１の内部に保持されている。このインナージンバル１２は、ＡＺ軸回りに回転するインナーＡＺ軸回り回転部１５と、ＥＬ軸回りに回転するインナーＥＬ軸回り回転部１６とを有している。更に、アウタージンバル１１とインナージンバル１２との間には、振動の伝達を防止する防振装置１８が配設されている。
【０００８】
このように、ジンバル１０はアウタージンバル１１とインナージンバル１２とが二重に重なった構造とされており、かつ、アウタージンバル１１がＡＺ軸及びＥＬ軸回りに回転すると共に、インナージンバル１２もＡＺ軸及びＥＬ軸回りに回転する。よって、撮像装置搭載部１７は多軸を中心とした回転が可能となる（以下、図２に示したジンバルを二重多軸ジンバル１０という）。
【０００９】
また、アウタージンバル１１は粗く空間安定することを目的とした機構なので、ほぼ半球の空間範囲に視軸を指向させることができる。これに対し、インナージンバル１２は、アウタージンバル１１では吸収できなかった残留角度を抑圧できればよいため、その稼動範囲は狭くなっている。よって二重多軸ジンバル１０では、アウタージンバル１１は動揺に対する粗い視軸の安定化を行い、インナージンバル１２は防振装置１８によりアウタージンバル１１側からの振動を抑圧する。これにより、プラットホームの動揺成分や振動はアウタージンバル１１及びインナージンバル１２で大部分除去され、よってカメラ視軸の高空間安定化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３６９０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように二重多軸ジンバル１０では、アウタージンバル１１側は視軸を任意方向に向け粗く空間安定することを主体としているため、ほぼ半球の空間範囲に広く視軸を指向させることができる。これに対してインナージンバル１２側は、アウタージンバル１１で制御できない残留角度分を抑圧できればよいため、その稼動範囲は狭く有限である。このため、インナージンバル側は可動範囲を超えるとアウター側と衝突してしまう。
【００１１】
また、二重多軸ジンバル１０では、アウタージンバル１１の駆動制御を行うアウター制御、またインナージンバル１２の駆動制御を行うインナー制御が実施される。このアウター制御及びインナー制御は、各制御系にそれぞれ別箇に設けられた角速度検出器（空間に対する角速度を検出する）の検出結果に基づき、これを各ジンバル１１，１２を駆動するモーターにフィードバックすることによりカメラ視軸制御の安定化を図っている。
【００１２】
しかしながら、この角速度検出器にはドリフトと呼ばれる性能上の問題がある。このドリフトとは、各ジンバル１１，１２に対する速度指令が“０”であるにもかかわらず、視軸がじわじわと移動してしまう現象をいう。アウタージンバル１１とインナージンバル１２がそれぞれ参照している角速度検出器は異なり、ドリフト性能などもわずかに異なる。そのため、時間経過と共に角度に誤差が生じてしまう。
【００１３】
この他にも、アウタージンバル１１とインナージンバル１２との制御応答性の相違や稼動範囲の相違、機体動揺による各種検出器への影響などにより、上記手動制御モード時、空間安定制御モード時、また両制御モード間の移行時とも、アウタージンバル１１とインナージンバル１２とが衝突したり、視軸が変動してしまったりするおそれがあるという問題点があつた。アウタージンバル１１とインナージンバル１２とが頻繁に衝突した場合、二重多軸ジンバル１０の機器寿命が短くなってしまう。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、アウタージンバルとインナージンバル間の衝突や視軸変動の発生を抑止可能とした制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題は、本発明の第１の観点からは、
少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材と、前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材の駆動制御を行う制御装置であって、
入力されるアウター用基準指令値と前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力との偏差であるアウター偏差値に基づき、前記アウター部材の駆動制御を行うアウター側制御部と、
前記アウター用基準指令値と、インナー用基準指令値生成手段から出力されるインナー用基準指令値と前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力との偏差であるインナー偏差とに基づき、前記インナー部材の駆動制御を行うインナー側制御部と、
入力手段から指向操作により前記アウター用基準指令値が入力されている時、前記インナー偏差値を前記アウター用基準指令値に反映させる補正手段とを有する制御装置により解決することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記開示に係る制御装置によれば、インナー部材がアウター部材に衝突することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００１８】
本発明に係る制御装置は、いわゆる二重多軸ジンバルの駆動制御を行うものである。この二重多軸ジンバルは、少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウタージンバル（アウター部材）と、このアウタージンバルの内部に保持されると共に少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナージンバル（インナー部材）とを有している。
【００１９】
以下の説明においては、先に図２を用いて説明した二重多軸ジンバル１０を駆動制御する制御装置を例に挙げて説明するものとする。また、二重多軸ジンバル１０の構成は先に図２を用いて説明しているため、ここでは二重多軸ジンバル１０の説明は省略するものとする。更に、本発明の実施例の説明に先立ち、説明の便宜上、本実施例の説明に参考となる参考例について説明するものとする。
【００２０】
［参考例の説明］
図３及び図４は、参考例に係る制御装置を示す制御ブロック図である。二重多軸ジンバル１０の制御装置は、通常複数の制御モードを有している。この制御モードとして、操作者が撮影映像を見ながらジョイスティク５１（入力装置）を使って目標(視軸)を画面中央に指向する操作を行う手動制御モードがある。ジョイスティク５１による視軸指向時、二重多軸ジンバル１０の制御モードは手動制御モードとなる。
【００２１】
また、他の制御モードとして、空間安定制御モードがある。操作者がジョイスティク５１から手を離し視軸指向操作を行わない時、手動制御モードは空間安定制御モードに切り換わる。この空間安定制御モードは、動揺外乱印加時に、視軸を常に空間に対し一定方向に指向制御するようにし、常に画像中心を同一無限大ポイントに指向する制御である。図３は手動制御モード時における制御装置の制御ブロック図であり、図４は空間安定制御モード時における制御装置の制御ブロック図である。
【００２２】
図３に示すように、手動制御モード時における制御装置は、アウター制御部２０Ａ，インナー制御部３０Ａ，及び入力回路５０とを有する。操作者がジョイスティク５１を操作することにより、アウター用基準指令値（以下、単に指令値という）が第１速度指令リミッタ５２に入力される。第１速度指令リミッタ５２は、入力された指令値に所定の制限処理を行うことにより速度指令値を生成する。
【００２３】
アウタージンバル１１を駆動制御するアウター制御部２０Ａは、速度ループ補償器２１、演算処理された値を増幅するアンプ２２、アウタージンバル１１を駆動するアウターモータ２３、アウタージンバル１１の応答速度を検出するアウター速度センサ２４、速度偏差を演算する加減算器２５、アウタージンバル１１の応答角度を検出するアウター角度センサ２８等を有している。そして、入力回路５０からの速度指令値とアウター速度センサ２４で検出される角度との速度偏差が小さくなるようにフィードバック制御ループ（アウター速度制御ループ）を構成してアウターモータ２３を駆動することにより、アウター負荷部を指令値に追従させている。
【００２４】
図７は、第１速度指令リミッタ５２の制限図である。同図における横軸はアウター角度センサ２８からの出力に基づくアウタージンバル１１の応答角度を、縦軸はアウター制御部２０Ａに向け出力される速度指令値を示している。ジョイスティク５１からの指令値が、図に示した速度指令値の範囲内であれば、第１速度指令リミッタ５２は入力指令値をそのまま速度指令値としてアウター制御部２０Ａに出力する。
【００２５】
また、ジョイスティク５１からの指令値が図７に示す速度指令値の制限値を超えている場合は、図７において当該指令値に対応する速度制限値を速度指令値として出力する。ジョイスティク５１からの指令値を制限する理由は、アウタージンバル１１には駆動範囲制限があるので、制限方向に駆動し続けると機械ストッパ（アウタージンバル１１の過剰回転を防止するストッパ。図２には図示せず）に衝突してしまうためである。このようにして第１速度指令リミッタ５２で生成された速度指令値は、アウター制御部２０Ａ及びインナー制御部３０Ａの双方に送られる。
【００２６】
また図７に示す制限特性では、アウター応答角度の正方向（０より右側方向）において、アウター応答角度が駆動制限上限角度＋α３より小さい角度＋α１から＋α２の角度範囲に速度指令値２を漸次減少させる正指令制限可変域を設けている。また、インナージンバル１２が正方向に移動する際の駆動限界である角度を駆動制限上限角度＋α３とした場合、アウター応答角度がこの駆動制限上限角度＋α３に極めて近い＋α２から＋α３の正指令制限域では、速度指令値２を０に設定している。
【００２７】
更に、アウター応答角度が＋α３よりも大きい角度域領域（アウタージンバル１１がストッパと当り始める角度＋α４、アウタージンバル１１がストッパにより停止される角度＋α５を含む）においては、速度指令値２は負側（マイナス側）の所定値に固定される。このように、第１速度指令リミッタ５２が図７に示す制限図に基づき制限処理を実施することにより、アウタージンバル１１がストッパにより強制的に停止される角度＋α５よりも小さい角度である＋α１を超えた時点からアウタージンバル１１の移動に規制が加えられる。その規制力は、アウター応答角度が＋α１〜＋α２までの間は漸次増大する特性であるため、アウタージンバル１１の移動が急激に停止されることはなく、安定した視軸移動を図りつつ、衝突発生を抑制することができる。
【００２８】
また、アウタージンバル１１のアウター応答角度が＋α３を超えると、駆動制限上限への戻し指令が行われ、アウタージンバル１１に対して逆方向の規制力が加えられる。このため、アウタージンバル１１は確実に停止され、ストッパとの衝突が確実に防止される。
【００２９】
尚、アウタージンバル１１の移動方向が上記した正方向と反対の負方向であった場合、速度指令値２のプラス／マイナスは反転するが、速度指令値２は同様の特性を持って出力される。よって、図７に示す制限図は、原点０を中心とした点対称の制限図となっている。
【００３０】
ここで、図３に戻り制御装置の説明を続ける。インナージンバル１２を駆動するインナー制御部３０Ａは、速度ループ補償器３２，演算処理された値を増幅するアンプ３３，インナーモータ３４，インナー速度センサ３５，速度偏差を演算する加減算器３８等を有しており、速度偏差が小さくなるようにフィードバック制御ループ（インナー速度制御ループ）を構成している。また、アウター制御部２０Ａ側よりも高い帯域でインナーモータ３４を駆動することで、インナー負荷部を指令値に追従させている。
【００３１】
しかしながら、アウター制御部２０Ａで参照しているアウター速度センサ２４と、インナー制御部３０Ａで参照しているインナー速度センサ３５は、ドリフト及びリニアリティ性能がわずかではあるが異なっている。このため、インナー速度センサ３５を参照する速度ループ単体構成では、アウタージンバル１１とインナージンバル１２の駆動角度の偏差が経時的に増大してゆき、長時間動作させると衝突するおそれがある。
【００３２】
そこで、インナー制御部３０Ａ側にアウタージンバル１１とインナージンバル１２の差角が小さくなるように、インナー速度制御ループの外側に、インナー角度センサ３６を参照すると共に中心角度指令値０を目標値とした角度制御ループを構成することで衝突を防止している。この際、加減算器３７により中心角度指令値０からインナー角度センサ３６の出力を減算し、この値を角度ループ補償器３１で補償した上で加減算器３８に送る構成としている。
【００３３】
一方、図４は空間安定制御モード時における制御装置の制御ブロック図である。尚、図４において、図３に示した構成と対応する構成については、同一符号を付してその説明を適宜省略する。
【００３４】
空間安定制御モードにおいてアウタージンバル１１を駆動するアウター制御部２０Ｂは、前記のアウター制御部２０Ａと同様に、速度ループ補償器２１、アンプ２２、アウターモータ２３、アウター速度センサ２４、加減算器２５等を有している。そして、加減算器２５で生成される速度偏差が小さくなるようにフィードバック制御ループ（アウター速度制御ループ）を構成して、アウターモータ２３を駆動することでアウター負荷部を空間に対し速度指令値が０となるように追従させている。
【００３５】
しかしながら、フィードバックに用いるアウター速度センサ２４(空間に対する角速度を検出)はドリフト成分があるため、速度ループ単体構成では空間に対する視軸角度が時間と共に変化する。そこで、外側に角度ループ補償器２６と、速度指令リミッタ２７と、アウター角度センサ２８等よりなる角度フィードバックループ（アウター角度制御ループ）を構成し、視軸角度指令値に追従させることで空間に対する視軸ドリフト変化を抑止している。
【００３６】
一方、空間安定制御モードにおいてインナージンバル１２を駆動するインナー制御部３０Ｂも、前記のインナー制御部３０Ａと同様に、速度ループ補償器３２と，演算処理された値を増幅するアンプ３３と，インナーモータ３４，インナー速度センサ３５，速度偏差を演算する加減算器３８等を有しており、速度偏差が小さくなるようにフィードバック制御ループ（インナー速度制御ループ）を構成している。そして、速度偏差が小さくなるようにインナーモータ３４をフィードバック制御し、インナー負荷部の空間に対する速度指令値が０となるように追従させている。
【００３７】
しかしながら、フィードバック制御に用いるインナー速度センサ３５(空間に対する角速度を検出)は、アウター制御部２０Ｂと同様にドリフト成分があるため、インナー速度制御ループ単体では空間に対する視軸角度が時間と共に変化してしまう。そこで、インナー速度制御ループの外側に、角度ループ補償器３１及び加減算器３７を有するインナー角度制御ループを構成し、中心角度０度指令値に追従させることで空間に対する視軸ドリフト変化を抑止すると共に、インナージンバル１２のアウタージンバル１１に対する差角が小さくなるよう構成している。
【００３８】
この際、アウター制御部２０Ｂの角度ループ補償器２６のゲインと、インナー制御部３０Ｂの角度ループ補償器３１のゲインはお互いに非常に小さく、ドリフト(≒DC成分)を最低限補正できる値となっている。これは、各角度ループ補償器２６，３１のゲインを上げると、各速度制御ループの応答帯域に影響を及ぼし、視軸の空間安定性能が悪化するためである。
【００３９】
上記した参考例に係る制御装置では，空間安定制御モード時、アウター制御ブロックとインナー制御ブロックは独立した制御ループにより構成されており、互いに協調制御することはない構成とされていた。このため、上記した参考例に係る制御装置では、次のような不都合が発生するおそれがある。
【００４０】
手動制御モードにおいては、次の問題点が発生するおそれがある。即ち、ジョイスティク５１を上方向に向け大きく傾ける操作を連続的に行い、視軸をＥＬ軸回りの回転限界位置に向け継続して指向し続けた場合、インナージンバル１２のインナー角度制御ループによる補正だけでは偏差角度を吸収しきれず、インナージンバル１２がアウタージンバル１１に衝突してしまうおそれがある。
【００４１】
これは、(1)インナージンバル１２のＥＬ軸回りに回転できる範囲には有限であり、またその駆動範囲が狭いこと、(2)アウター制御部２０Ａのアウター速度制御ループと、インナー制御部３０Ａのインナー速度制御ループの応答能力が異なること、(3)インナー速度制御ループで使うインナー速度センサ３５は対空間センサであるのに対し、インナー角度制御ループで用いるインナー角度センサ３６は対プラットホーム差角制御を行っていること等に起因している。
【００４２】
よって、上記のようにジョイスティク５１を一方向に大きく操作し続ける等により動揺があった場合、インナー角度制御ループが対空間動揺制御に応答しきれず、回転範囲の限界位置或いはその近傍でインナージンバル１２がアウタージンバル１１と衝突してしまう。
【００４３】
また、空間安定制御モードにおいては、次の問題点が発生するおそれがある。即ち、空間安定制御モード時において、視軸がＥＬ−９０度付近指向時に動揺が加わった場合、空間安定化のためにＡＺ軸方向に大きな角速度で回転させなければならない必要が生じる場合がある。この場合、アウター速度制御ループとインナー速度制御ループの応答性能の違いや各センサ２４，３５，３６の検出能力差等により、アウタージンバル１１とインナージンバル１２が衝突おそれがある。
【００４４】
また、二重多軸ジンバル１０を移動体に搭載する際、地上設置での動作確認試験が行われるが、この時に実際の動揺が印加されない状態で航法擬似信号(機体動揺信号)が指令値として印加される。しかしながら、アウター制御部２０Ｂが航法擬似信号と視軸角度を使って角度指令値に追従し視軸を変化させてゆくのに対し、インナー制御部３０Ｂは動揺が実際には加わらないため空間に対し安定しようとし続ける。このため、インナー角度制御ループによる補正が、アウター角度制御ループの補正に追いつかなくなり、動揺印加条件によっては衝突が発生してしまう。
【００４５】
更に、手動制御モードから空間安定制御モードへの移行時においては、次の問題点が発生するおそれがある。手動制御モードから空間安定制御モードへの移行への切替えは、ジョイスティク５１による視軸駆動指令値が０の時に行われる。しかしながら、この切替えの際、指向速度が大きい状態から急峻に０に切替ると、角度ループゲインが小さいためジンバルはすぐに停止できず大きくオーバーシュートしてしまう。また、角度指令値としては、手を放した瞬間の空間視軸角度指令値が反映されるため、視軸はオーバーシュートした後、ゆっくりと戻される動作を行う。
【００４６】
上記のようにアウタージンバル１１とインナージンバル１２が衝突し、またアウタージンバル１１がオーバーシュートした場合、カメラ５により撮影される画像が大きく変動してしまう。また、上記の衝突が発生した場合、モーター２３，３４、アンプ２２，３３、及びストッパ構造等の寿命が短縮し信頼性も低下してしまう。
【００４７】
［実施例の説明］
以下説明する実施例では、インナージンバルとアウタージンバル協調制御方式を提供することで、二重多軸ジンバル１０の衝突及びオーバーシュートの発生抑制を図ったものである。
【００４８】
図５及び図６は、本発明の一実施例である二重多軸ジンバル１０の駆動制御を行う制御装置を示す制御ブロック図である。尚、図３及び図４を用いて説明した参考例に係る制御装置の構成と対応する構成については同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００４９】
図５は本発明の一実施例である制御装置の手動制御モード時における制御ブロック図であり、図６は本発明の一実施例である制御装置の空間安定制御モード時における制御ブロック図である。
【００５０】
先ず、図５を用いて手動制御モード時における制御装置について説明する。図５に示すように、手動制御モード時における制御装置は、アウター制御部６０Ａ，インナー制御部７０Ａ，及び入力回路８０を有する。アウター制御部６０Ａは、図３に示したアウター制御部２０Ａと同一構成である。このため、アウター制御部６０Ａの説明は省略する。
【００５１】
インナー制御部７０Ａは、速度ループ補償器３２，アンプ３３，インナーモータ３４，インナー速度センサ３５，インナー角度センサ３６，加減算器３７，及び加減算器３８については、図３に示したインナー制御部３０Ａと同一構成とされている。しかしながら、加減算器３７と加減算器３８との間に、到達判定／モード切替器６２，第２角度ループ補償器７１，第２角度指令リミッタ７２，及び加算器７５等を配設した点で相違している。
【００５２】
本実施例においても、インナー制御部７０Ａは固定値とされた中心角度０°をインナー基準指令値として用いている。加減算器３７は、このインナー基準指令値からインナー角度センサ３６が出力するインナージンバル１２のインナー角度を減算してインナー偏差角度を演算する。ここで演算されたインナー偏差角度は、第２角度ループ補償器７１に送られると共に、差角指令補償器８２を介して第１入力回路８０の加算器８３に送られる。
【００５３】
第２角度ループ補償器７１は、到達判定／モード切替器６２から送られるモード切替え信号に基づき、補償器内部のゲインの大きさを切替える処理を行う。即ち、本実施例ではジョイスティク５１の操作状態によるモード切替え開始過渡期に、目標とする基準指令値に対しカメラ５の実際の視軸が到達したかどうかを到達判定／モード切替器６２で判定し、この判定結果に基づき手動制御モードと空間安定制御モードとを切替え、アウター制御部６０Ａとインナー制御部７０Ａの協調制御を行う。
【００５４】
また、この制御モード切替え時に、第２角度ループ補償器７１は補償器内のゲインを切替える処理を実施している。従来では、モード切替え時に、本実施例のようなゲインの切替えは行われず、常にゲインの大きさを一定の値としていた。
【００５５】
図１０は、第２角度ループ補償器７１の可変ゲインの一例を示している。同図において、横軸は加減算器３７で生成されるインナー偏差角度（中心角度指令値０°に対するインナー角度センサ３６で検出されるアウタージンバル１１との視軸角度の偏差角）、縦軸は第２角度ループ補償器７１の総合ゲインを示している。ここでは説明の便宜上、第２角度ループ補償器７１に設定されているゲインを「小」，「中」，「最大」の三種類としている。しかしながら、ゲインの種類はこれに限定されるものではなく、適宜設定することができるものである。
【００５６】
また到達判定／モード切替器６２の判定結果より、カメラ５の視軸角度が指令値に達していない未到達時においては、制御モードを手動制御モードにすると共に第２角度ループ補償器７１のゲインを「中」に設定する。また、カメラ５の視軸角度が指令値に達した到達時には、制御モードを空間安定制御モードにすると共に第２角度ループ補償器７１のゲインを「小」に設定する。
【００５７】
また、図１０に示されるように本実施例では、インナー偏差角度が正側切替え角度と負側切替え角度との間にある場合、「最大」、「中」、及び「小」の各設定ゲインをそのまま適用する。また、「中」及び「小」の各設定ゲインにおいて、インナー偏差角度が正側切替え角度よりも大きくなった場合、及び負側切替え角度よりも小さくなった場合には、設定ゲインを最大ゲインに向けて漸次増加するよう設定している。これにより、ゲイン切替えにより急激にアウタージンバル１１が移動することを抑制でき、安定性を向上させることができる。
【００５８】
次に、到達判定／モード切替器６２について説明する。図１１は、本実施例で用いている到達判定／モード切替器６２の構成図である。到達判定／モード切替器６２は、第１入力ポート９０，到達判定器９１，第２入力ポート９２，及びコマンド生成器９３等を有ししている。
【００５９】
第１入力ポート９０には、アウター偏差角度の絶対値，インナー偏差角度の絶対値，アウター視軸角度，及びインナー視軸角度が入力され、これらの値は到達判定器９１に送られる。到達判定器９１では、入力された各値を参照し，カメラ５の視軸が基準位置（例えば、操作者がジョイスティク５１の操作を停止した位置）に到達したかどうかを判定する。
【００６０】
具体的には、各偏差角度の絶対値及びインナー偏差角度の絶対値が既定の範囲内となったかどうか、またアウター角度センサ２８からのアウター視軸角度及びインナー角度センサ３６からのインナー視軸角度が既定の視軸範囲内になったかを判定する。そして、既定範囲内であると判断した場合、到達判定器９１は到達フラグ９４を出力する。この到達フラグ９４は、第２入力ポート９２にも出力される。
【００６１】
第２入力ポート９２には、到達判定器９１からの到達フラグ９４が入力されると共に、外部コマンドも入力される。ここで、外部コマンドとは、二重多軸ジンバル１０を操作する操作者の操作により強制的に制御モードを切替えるコマンドである。即ち、二重多軸ジンバル１０の制御装置は手動制御モード及び空間安定制御モードの他にも各種の制御モード（例えば、目標物を追尾する追尾制御モード等）を有しているが、この各種制御モードから操作者が特定の制御モードを指示することが可能な構成となっている。よって、操作者が手動制御モードから空間安定制御モードに制御モードを切替える指示（コマンド）を行った場合、このコマンドは第２入力ポート９２に入力される。
【００６２】
到達判定器９１が手動制御モードを空間安定制御モードに切替える条件が整ったと判断した場合、及び外部から手動制御モードを空間安定制御モードに切替えるコマンド（このコマンドを外部コマンドという）が入力した場合、コマンド生成器９３は手動制御モードを空間安定制御モードに切替えるコマンドを出力する。よって、上記構成とされた到達判定／モード切替器６２によれば、カメラ５の視軸が基準位置に到達した場合、手動制御モードを空間安定制御モードに切替えるコマンド及び到達フラグ９４が出力される。
【００６３】
インナー偏差角度に対して第２角度ループ補償器７１で補償処理が実施されると、第２角度ループ補償器７１からの出力は、加算器７５において後述する第３速度指令リミッタ８１から出力される速度指令値１と加算される。この加算された値は、第２角度指令リミッタ７２に送られ、制限処理が実施される。
【００６４】
図８は、第２角度指令リミッタ７２の制限図である。同図における横軸はインナー角度センサ３６からの出力に基づくインナージンバル１２の応答角度を、縦軸は加減算器３８に向け出力される速度指令値３を示している。加算器７５から出力された値が、図に示した速度指令値の範囲内であれば、第２角度指令リミッタ７２は入力値をそのまま速度指令値３と加減算器３８に向け出力する。一方、加算器７５から出力された値が、図８に示す速度指令値の制限値を超えている場合は、第２角度指令リミッタ７２は当該指令値に対応する速度制限値を速度指令値３として出力する。
【００６５】
図８に示す制限特性では、インナージンバル１２の正方向への移動における、アウタージンバル１１に設けられたストッパとの当り始め角度を駆動制限上限角度＋β３としている。また、インナー応答角度の正方向（図中、０より右側方向）において、インナー応答角度が駆動制限上限角度＋β３より小さい角度＋β１から＋β２の角度範囲に速度指令値３を漸次減少させる正指令制限可変域１を設けている。
【００６６】
また、＋β２から駆動制限上限角度＋β３の角度範囲では、速度指令値３を負方向に漸次増大させる正指令制限可変域２を設けている。更に、インナー応答角度が＋β３よりも大きい角度域領域（インナージンバル１１がストッパにより停止される角度＋β４を含む）においては、速度指令値３は負側の一定値に固定される。
【００６７】
このように、第２角度指令リミッタ７２が図８に示す制限図に基づき制限処理を実施することにより、インナージンバル１２がストッパ（換言すると、アウタージンバル１１）により強制的に停止される角度＋β４よりも小さい角度である＋β１を超えた時点からインナージンバル１２の移動に規制が加えられる。その規制力は、インナー応答角度が＋β１〜＋β２までの間は漸次増大する特性であるため、インナージンバル１１の移動が急激に停止されることはなく、安定した視軸移動を図りつつ、アウタージンバル１１との衝突発生を抑制することができる。
【００６８】
また、インナージンバル１２のインナー応答角度が＋β２を超えると、駆動制限上限への戻し指令が行われ、インナージンバル１１に対して逆方向の規制力（戻し力）が加えられる。この際、インナー応答角が＋β２〜＋β３の範囲においては、前記戻し力が漸増増大するよう設定されている。よって、この範囲においては，インナージンバル１２に対して漸次戻し利欲が増大するため、円滑かつ安定してインナージンバル１２の停止処理を行うことができる。
【００６９】
更にインナー応答角が＋β３を超えると、速度指令値３は負側の一定値に固定され、強い戻し力が印加され続ける。このため、インナージンバル１１は確実に停止され、よってインナージンバル１２がアウタージンバル１１に衝突することを確実に防止することができる。
【００７０】
また、先に図７を用いて説明した第１速度指令リミッタ５２と、図８を用いて説明した第２角度指令リミッタ７２との制限特性の違いは、第２角度指令リミッタ７２ではインナージンバル１２がストッパと当り始める正方向ストッパ当り始め角度＋β３よりも前に、速度指令値３が負方向に漸増する正指令制御可変位置２を設けた点である。これは、インナージンバル１２はアウタージンバル１１に比べて移動範囲が狭いため、この狭い範囲においてインナージンバル１２を確実に停止させ、アウタージンバル１１との衝突を防止するためである。
【００７１】
尚、上記した第２角度指令リミッタ７２の制限特性において、インナージンバル１１の移動方向が上記した正方向と反対の負方向である場合には、速度指令値３は正方向時の特性と同様の特性（正負が反対となる特性）を持って出力される。よって、図８に示す制限図は、原点０を中心とした点対称の制限図となっている。
【００７２】
次に、第１入力回路８０について説明する。第１入力回路８０は、ジョイスティク５１，第１速度指令リミッタ５２，第３速度指令リミッタ８１，差角指令補償器８２，及び加算器８３等により構成されている。操作者がジョイスティク５１を操作することにより、アウター用基準指令値（以下、単に指令値という）が第３速度指令リミッタ８１に入力される。第３速度指令リミッタ８１は、入力された指令値に所定の制限処理を行うことにより速度指令値１を生成する。
【００７３】
図９は、第１速度指令リミッタ５２の制限図である。図中、ハッチングで示すのが第１速度指令リミッタ５２の制限特性であり、また図９では説明の便宜上、先に図７を用いて説明した第１速度指令リミッタ５２の特性も重ねて図示している（無地で示す）。同図に示されるように、第３速度指令リミッタ８１（請求項に記載の第１のリミッタに相当）の制限領域は、第１速度指令リミッタ５２（請求項に記載の第２のリミッタに相当）の制限領域よりも狭く設定されている。
【００７４】
第３速度指令リミッタ８１で制限処理された速度指令値１は、加算器８３に向け出力される。加算器８３には、前記したインナー制御部７０Ａからインナー偏差角度が差角指令補償器８２を介して入力される。差角指令補償器８２では、主にインナー偏差角度の増幅処理が行われる。このように、加算器８３ではインナー制御部７０Ａからのインナー偏差角度が加算されるため、加算器８３以降のアウター制御部６０Ａにおいては、インナージンバル１２の状態を示すインナー偏差角度が反映された制御となる。
【００７５】
また、上記のように第３速度指令リミッタ８１の制限領域は、第１速度指令リミッタ５２の制限領域よりも狭く設定されている。よって、加算器８３において反映されたインナー偏差角速度分は、この各リミッタ５２，８１の制限領域の差分において速度指令値２に反映される領域(インナージンバル１２との衝突防止を図る角度分)が確保されている。よって、インナー制御部７０Ａで生成したインナー偏差角度を反映して、インナージンバル１２の移動制御を行うことができる。
【００７６】
上記したように本実施例に係る制御装置は、制御モードがジョイスティク５１から指向操作によりアウター用基準指令値が入力される手動制御モードである時、インナージンバル１２のインナー偏差角度を差角指令補償器８２及び加算器８３を用いてアウター制御部６０Ａに入力される速度指令値２に反映させている。これにより、本実施例に係る制御装置ではアウタージンバル１１を常にインナージンバル１２の中心に向くよう、インナー制御部７０Ａからアウター制御部６０Ａ側にフィードバック補正する協調制御ができる。
【００７７】
よって本実施例によれば、アウター速度センサ２４及びインナー速度センサ３５等にドリフトが発生したとしても、この各センサ２４，３５のドリフトの影響は上記の協調制御により各制御ブロックにフィードバックすることができる。このため、アウタージンバル１１とインナージンバル１２を有する二重多軸ジンバル１０の構造に起因して発生する衝突問題を設計パラメータの変更なしに除去することができ、高い空間安定性能を有した二重多軸ジンバル１０を実現することが可能となる。
【００７８】
また本実施例に係る制御装置では、手動制御モードにおいて、第１速度指令リミッタ５２と第３速度指令リミッタ８１の２つのリミッタを併用している。また、第３速度指令リミッタ８１の制御範囲を第１速度指令リミッタ５２の制御範囲より狭めることで、アウタージンバル１１の駆動制限範囲内にインナージンバル１２の衝突補正領域を確保でき、よってアウタージンバル１１とインナージンバル１２の衝突回避を確実に図ることができる。
【００７９】
次に、空間安定制御モード時における本実施例に係る制御装置について説明する。図６は空間安定制御モード時における制御装置の制御ブロック図である。尚、図６において、図３乃至図５に示した構成と対応する構成については、同一符号を付してその説明を適宜省略する。
【００８０】
図４に示す参考例に係る制御装置では、空間安定制御モード時においてアウター制御部２０Ｂは、加減算器２９に対し角度指令値が直接入力される構成となっていた。これに対して本実施例に係るアウター制御部６０Ｂでは角度指令演算器６１（請求項に記載のアウター用指令値生成手段に相当する）を設け、この角度指令演算器６１で角度指令値を生成する構成としている。
【００８１】
また、インナー制御部７０Ｂは、手動制御モードにおけるインナー制御部７０Ａと同等の構成とされているが、到達判定／モード切替器６２で生成される到達フラグ９４及びモード切替えのコマンドは、第２角度ループ補償器７１と共にアウター制御部６０Ｂの角度指令演算器６１にも送られる。
【００８２】
図１２は、角度指令演算器６１の構成を示すブロック図である。角度指令演算器６１は、対空間角度指令演算器９７，静定時間遅れ処理器９８，及び切替え操作処理器９９等を有している。対空間角度指令演算器９７は、航法データ９５とカメラ５の視軸角度９６を参照して空間に対する視軸演算を行い角度指令値を生成する。
【００８３】
また、到達判定／モード切替器６２から送られる到達フラグ９４は、静定時間遅れ処理器９８に入力される。静定時間遅れ処理器９８は、対空間角度指令演算器９７で生成される角度指令値と、視軸角度９６とを選択的に切替えて加減算器２９に向け出力する。この際、到達フラグ９４から到達フラグ９４が入力されていない状態では、静定時間遅れ処理器９８は視軸角度９６を角度指令値として外部出力する。また、到達フラグ９４から到達フラグ９４が入力された場合、静定時間遅れ処理器９８は対空間角度指令演算器９７で演算された角度指令値を加減算器２９に向け出力する。
【００８４】
また、静定時間遅れ処理器９８は、到達フラグ９４から到達フラグ９４が入力した際、直ちに切替え操作処理器９９を切替えるのではなく、一定の遅延時間を持たせた後に切替え操作処理器９９の切替え処理を行う。これにより、空間安定制御モードへの切替え開始直後においては、角度指令演算器６１からは視軸角度９６を角度指令値として出力する(偏差が常時０)。静定時間遅れ処理器９８で設けられる遅延時間は、アウタージンバル１１とインナージンバル１２が十分に静定する時間として機能する。
【００８５】
そしてこの遅延時間経過後、角度指令演算器６１は角度指令値を航法データ９５と視軸角度９６を参照した視軸安定化のための角度指令値に切替える。この構成とすることにより、空間安定制御モードへの移行時に発生する視軸のオーバーシュートの問題と角度戻りの問題を解決することができる。具体的には、ジョイスティク５１を大きく傾け指向速度を大きくした操作状態から急に手を放し空間安定制御モードに移行した時に、視軸が大きくオーバーシュートした後に戻る現象をなくすことができる。
【００８６】
尚、上記のカメラ５の視軸角度９６とは操作者がジョイスティク５１の操作を停止した時のカメラ５の視軸角度であり、この視軸角度９６は対空間角度指令演算器９７と共に切替え操作処理器９９に送られる。また、航法データ９５とは、予め決められている移動体の姿勢角度データである。
【００８７】
一方、インナー制御部７０Ｂは、図５に示した手動制御モードにおけるインナー制御部７０Ａとほぼ同一の構成とされている。しかしながら、インナー偏差角をアウター制御部６０Ｂに送るループは設けられていない。また、前記のように、到達判定／モード切替器６２は第２角度ループ補償器７１に接続されると共に、アウター制御部６０Ｂの角度指令演算器６１に接続されている。
【００８８】
従って第２角度ループ補償器７１は、手動制御モード時と同様に、到達判定／モード切替器６２から送られるモード切替え信号に基づき、補償器内部のゲインの大きさを切替える処理を行う。即ち、空間安定制御モードにおいても、モード切替え開始過渡期に目標とする基準指令値に対しカメラ５の実際の視軸が到達したかどうかを到達判定／モード切替器６２で判定し、この判定結果に基づき手動制御モードと空間安定制御モードとを切替え、アウター制御部６０Ｂとインナー制御部７０Ｂの協調制御を行う。
【００８９】
また、第２角度ループ補償器７１は、制御モード切替え時に補償器内のゲインを切替える処理も実施する。即ち、図１０を用いて先に説明したように、ゲインを「小」，「中」，「最大」の三種類を設定し、到達判定／モード切替器６２の判定結果よりゲインを切替える。このように、空間安定制御モードへの切替え時に、到達判定／モード切替器６２により到達状況を常時判定し、インナー制御部７０Ｂ側に設けられた第２角度ループ補償器７１でゲインを切替え協調制御を行うことにより、インナー角度制御ループの応答帯域をスムーズに変化させることができ、アウター制御部２０Ｂ側でアウタージンバル１１とインナージンバル１２との衝突を円滑かつ確実に回避することができる。
【００９０】
更に、空間安定制御モードにおいても、第２角度ループ補償器７１で生成された値を、インナー角度センサ３６を参照した第２角度指令リミッタ７２に通すことで速度指令値３を生成し、この速度指令値３を用いてインナー速度制御を行っている。よって、これによってもインナージンバル１２がアウタージンバル１１と衝突することを確実に防止することができる。
【００９１】
以上説明してきた本実施例に係る二重多軸ジンバル１０の制御装置によれば、上記した各種効果に加え、解決手段がソフトウエアであるために他の類似システムに簡単にカスタマイズすることができ、ハードの変更をすることなく各種二重多軸ジンバルの制御に安価に対応することができるという効果を有する。
【００９２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【００９３】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材と、前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材の駆動制御を行う制御装置であって、
入力される基準指令値に基づき生成されるアウター用指令値と、前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力値との偏差であるアウター偏差値に基づき、前記アウター部材の駆動制御を行うアウター側制御部と、
前記基準指令値に基づき生成されるインナー用指令値と、前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力値との偏差であるインナー偏差値とに基づき、前記インナー部材の駆動制御を行うインナー側制御部と、
入力手段から指向操作により前記アウター用基準指令値が入力されている時、前記インナー偏差値を前記アウター用指令値に反映させる補正手段と、
を有する制御装置。
（付記２）
前記補正手段は、
前記基準指令値を制限する第１のリミッタと、
該第１のリミッタから出力される第１の指令値に前記インナー偏差値を加算する加算器と、
該加算器から出力される第２の指令値を制限する第２のリミッタとを有し、
かつ、前記第１のリミッタの制限範囲を前記第２のリミッタの制限範囲より狭く設定してなる付記１記載の制御装置。
（付記３）
移動体に取り付けられると共に少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材と、前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材の駆動制御を行う制御装置であって、
アウター用指令値と前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力との偏差であるアウター偏差値に基づき、前記アウター部材の駆動制御を行うアウター側制御部と、
インナー用基準指令値生成手段から出力されるインナー用基準指令値と前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力との偏差であるインナー偏差値とに基づき、前記インナー部材の駆動制御を行うインナー側制御部と、
前記アウター側制御部及び前記インナー側制御部を、手動制御モードから空間安定制御モードに切替える際、前記アウター偏差値の絶対値と前記インナー偏差値の絶対値とに基づき前記アウター部材及び前記インナー部材が目的位置に到達したかを判定し、到達したと判定した時に前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替えるモード切替え手段と、
を有する制御装置。
（付記４）
前記アウター側制御部は、前記空間安定制御モードにおいて前記アウター用指令値を生成するアウター用指令値生成手段を有し、
該アウター用指令値生成手段は、
前記移動体の移動データと前記アウター部材の視軸角度に基づき、視軸の空間に対する空間に対する対空間角度指令値を演算する対空間角度指令演算器と、
前記アウター部材の視軸角度と前記対空間角度指令値を選択的に外部出力する切替え処理器と、
前記モード切替え手段による前記手動制御モードから空間安定制御モードへの切替え処理を検出し、当該モード切替えが行われた際、当該切替え時より遅れて前記対空間角度指令値が外部出力されるよう切替え処理器を制御する遅延手段と、
を有する請求項３記載の制御装置。
（付記５）
前記モード切替え手段により前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替えられた際、前記インナー偏差値とに基づき補償ゲインの大きさを変更する補償器を設けた付記３または４記載の制御装置。
（付記６）
前記補償器は、
前記インナー偏差角度が正側切替え角度よりも大きくなった場合、及び前記インナー偏差角度が負側切替え角度よりも小さくなった場合に、前記設定ゲインを漸次増加させる付記５記載の制御装置。
（付記７）
前記モード切替え手段は、
前記アウター用検出器の出力と前記インナー用検出器の出力との偏差である偏差判定値に基づき、前記アウター部材及び前記インナー部材が目的位置に到達したかを判定する付記３乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
（付記８）
少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材を、入力される基準指令値に基づき生成されるアウター用指令値と、前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力値との偏差であるアウター偏差値に基づき駆動制御し、
前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材を、前記基準指令値に基づき生成されるインナー用指令値と、前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力値との偏差であるインナー偏差値とに基づき駆動制御し、
かつ、入力手段から指向操作により前記アウター用基準指令値が入力されている時、前記インナー偏差値を前記アウター用指令値に反映させる補正を行う二重多軸ジンバルの制御方法。
（付記９）
前記インナー偏差値を前記アウター用指令値に反映させる補正を行う際、
前記基準指令値を第１のリミッタにより制限処理し、
該第１のリミッタから出力される第１の指令値に加算器を用いて前記インナー偏差値を加算処理し、
該加算器から出力される第２の指令値を第２のリミッタにより制限処理し、
かつ、前記第１のリミッタの制限範囲を前記第２のリミッタの制限範囲より狭く設定した付記８記載の二重多軸ジンバルの制御方法。
（付記１０）
移動体に取り付けられると共に少なくとも直交する二軸方向に駆動されるアウター部材を、アウター用基準指令値と前記アウター部材の状態検出を行うアウター用検出器の出力との偏差であるアウター偏差値に基づき駆動制御し、
前記アウター部材に保持されると共に該アウター部材内で少なくとも直交する二軸方向に駆動されるインナー部材を、インナー用基準指令値生成手段から出力されるインナー用基準指令値と前記インナー部材の状態検出を行うインナー用検出器の出力との偏差であるインナー偏差値とに基づき駆動制御し、
かつ、前記アウター側制御部及び前記インナー側制御部を、前記基準指令値が入力手段から指向操作により入力される手動制御モードから前記基準指令値がアウター用基準指令値生成手段から出力される空間安定制御モードに切替える際、前記アウター偏差値の絶対値と、前記インナー偏差値の絶対値とに基づき前記アウター部材及び前記インナー部材が目的位置に到達したかを判定し、到達したと判定した時に前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替える二重多軸ジンバルの制御方法。
（付記１１）
前記移動体の移動データと前記アウター部材の視軸角度に基づき視軸の空間に対する空間に対する対空間角度指令値を演算し、
前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替える際、当該切替え時より遅れて前記対空間角度指令値を外部出力する付記１０記載の二重多軸ジンバルの制御方法。
（付記１２）
前記モード切替え手段により前記手動制御モードから空間安定制御モードに切替えられた際、前記インナー偏差値とに基づき補償ゲインの大きさを変更する付記１０または１１記載の二重多軸ジンバルの制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、従来の２軸構造のジンバルの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、二重多軸ジンバルの一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、参考例である制御装置の手動制御モードにおける制御ブロック図である。
【図４】図４は、参考例である制御装置の空間安定制御モードにおける制御ブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例である制御装置の手動制御モードにおける制御ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例である制御装置の空間安定制御モードにおける制御ブロック図である。
【図７】図７は、第１速度指令リミッタの指令制限図である。
【図８】図８は、第２角度指令リミッタの指令制限図である。
【図９】図９は、第３速度指令リミッタの指令制限図である。
【図１０】図１０は、差角追従型可変ゲイン反映図である。
【図１１】図１１は、到達判定／モード切換え器のブロック図である。
【図１２】図１２は、角度指令演算器のブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  二重多軸ジンバル
１１  アウタージンバル
１２  インナージンバル１２
１３  アウターＡＺ軸回り回転部
１４  アウターＥＬ軸回り回転部
１５  インナーＡＺ軸回り回転部
１６  インナーＥＬ軸回り回転部
１７  撮像装置搭載部
１８  防振装置
１９  取り付け固定部
２０Ａ，２０Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ  アウター制御部
２１  速度ループ補償器
２２，３３  アンプ
２３  アウターモータ
２４  アウター速度センサ
２５  加減算器
２６，７１  角度ループ補償器
２７  速度指令リミッタ
２８  アウター角度センサ
２９，３７，３８  加減算器
３０Ａ，３０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ  インナー制御部
３１  角度ループ補償器
３２  速度ループ補償器
３４  インナーモータ
３５  インナー速度センサ
３６  インナー角度センサ
５０，８０  入力回路
５１  ジョイスティク
５２，７２，８１  速度指令リミッタ
６１  角度指令演算器
６２  到達判定／モード切替え器
７５，８３  加算器
８２  差角指令補償器
９１  到達判定器
９３  コマンド生成器
９７  対空間角度指令演算器
９８  静定時間遅れ処理器
９９  切替え操作処理器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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