(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
追尾型アンテナの駆動機構のモータに与える駆動電流を得るために駆動指令を受けて電流指令を生成し、前記追尾型アンテナの風圧によるバックラッシュを無くすために前記駆動機構に与えるプリトルク電流を前記電流指令に加算するアンテナ制御方法において、前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答させて前記プリトルク電流をリアルタイムに変化させることを特徴としたアンテナ制御方法。
【請求項２】
風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を用いたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ制御方法。
【請求項３】
風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を用いたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ制御方法。
【請求項４】
駆動指令を受けて電流指令を生成し、駆動機構のバックラッシュをなくすために前記電流指令にプリトルク電流を加算して出力するサーボ演算回路と、
前記プリトルク電流を加算した電流指令を入力して駆動電流を出力するモータ駆動回路と、
前記駆動電流により回転するモータと、
このモータの回転を追尾型アンテナの回転軸に伝える減速機構とを有するアンテナ制御装置において、
前記追尾型アンテナの近傍に設置され前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を風向風速信号として検出する風向風速センサと、
サーボ演算回路内にあって、前記風向風速信号に応答させて前記プリトルク電流をリアルタイムに変化させるプリトルク電流発生器とを備えたことを特徴とするアンテナ制御装置。
【請求項５】
風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を検出する風速センサを備えたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ制御装置。
【請求項６】
風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を検出する風向センサを備えたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ制御装置。
【請求項７】
追尾型アンテナの角度を変更する１つの駆動軸と、
この駆動軸に設けられた複数の減速機構と、
前記複数の減速機構を介して前記駆動軸にそれぞれの回転を伝え、前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答してリアルタイムに変化するそれぞれのプリトルクを前記減速機構の対応するそれぞれに与える複数のモータとを備えたことを特徴とする追尾型アンテナ駆動装置。
【請求項８】
風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号用いたことを特徴とする請求項７記載の追尾型アンテナ駆動装置。
【請求項９】
風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号用いたことを特徴とする請求項７記載の追尾型アンテナ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば衛星通信や宇宙通信に使用される追尾型アンテナを制御するアンテナ制御方法、アンテナ制御装置およびこれらを用いた追尾型アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の衛星通信や宇宙通信用のアンテナ制御装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図中の構成名称に付した符号Ａ，Ｂは、例えばＡが水平方向の一方向の回転を示す場合、Ｂが水平方向の他方向の回転を示すものとする。
図において、１は例えば衛星通信や宇宙通信に使用されるアンテナであり、衛星やロケット等の目標へ信号を送信し、また目標から信号を受信するために当該目標を追尾する駆動機構を備えている。２はアンテナ１の駆動機構の減速機Ａであり、３は同様な減速機Ｂである。４は減速機Ａ２に回転を与えるモータＡであり、５は減速機Ｂ３に回転を与えるモータＢである。６はモータＡ４およびモータＢ５にそれぞれの駆動電流Ａおよび駆動電流Ｂを供給するモータ駆動回路である。７はサーボ演算回路であり、モータ駆動回路６に電流指令Ａおよび電流指令Ｂを与えるものである。サーボ演算回路７には、衛星やロケットの追尾システム（図示せず）や制御室からアンテナ１の向きを設定するための駆動指令が与えられるようになっている。
【０００３】
次に動作に付いて説明する。
図において、サーボ演算回路７は駆動指令を入力すると、アンテナ１の向きを変えるために必要な水平角、仰角等の制御量を算出し、電流指令Ａおよび電流指令Ｂを出力する。モータ駆動回路６は電流指令Ａおよび電流指令Ｂを受けモータＡ４およびモータＢ５を駆動する駆動電流Ａおよび駆動電流Ｂをそれぞれ出力する。駆動電流ＡによりモータＡ４は回転を減速機Ａ２に伝え、アンテナ１の例えば水平角を変更し設定する。また、駆動電流ＢによりモータＢ５は回転を減速機Ｂ３に伝え、アンテナ１の例えば仰角を変更し設定する。
【０００４】
図５はサーボ演算回路７の構成を示すブロック図である。図において、１０は位置・速度補償部で、入力される駆動指令から位置と追尾速度を演算し電流指令Ａおよび電流指令Ｂを出力する。８はプリトルク電流発生器Ａで、その出力のプリトルク電流が電流指令Ａに加減算される。また、９はプリトルク電流発生器Ｂで、その出力のプリトルク電流が電流指令Ｂに加減算される。プリトルクが加減算された電流指令Ａおよび電流指令Ｂはモータ駆動回路６へ出力される。
【０００５】
ここで、プリトルク電流発生器Ａ８およびプリトルク電流発生器Ｂ９の出力電流は、アンテナ１の駆動機構のバックラッシュを無くすために電流指令Ａおよび電流指令Ｂにそれぞれ印加されるバイアストルクである。その所要値は、アンテナ１の駆動軸にかかる風圧トルク、摩擦トルクおよびアンバランストルクにより定まる。従来のアンテナ制御装置では、風圧トルクの最大値に対応するプリトルクを固定値として設定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ制御装置は以上のように構成されているので、プリトルク電流発生器Ａ８およびプリトルク電流発生器Ｂ９のプリトルク電流の値は、想定される風圧トルクの最大値に対応する固定値を採用しているため、適宜発生する風圧トルクをカバーすることはできる。しかし、本来、風圧トルクは風速に依存し時々刻々と変化するものである。したがって、風圧トルクを考慮しなくてもよい程の低い風圧の時もある。このように低い風圧の時においても、従来のアンテナ制御装置の場合には、固定値のプリトルク電流が流れ、必要以上に駆動電流Ａおよび駆動電流ＢがモータＡおよびモータＢに流れるようになっていた。その結果、無駄にする消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、時々刻々の風速に応じて消費電力を必要最小限に抑えるアンテナ制御方法を得ることを目的とする。
また、この発明はこのアンテナ制御方法を適用したアンテナ制御装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明はこのアンテナ制御方法を適用した追尾アンテナ駆動装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決しようとする手段】
この発明に係るアンテナ制御方法は、追尾型アンテナの駆動機構のモータに与える駆動電流を得るために駆動指令を受けて電流指令を生成し、前記追尾型アンテナの風圧によるバックラッシュを無くすために前記駆動機構に与えるプリトルク電流を前記電流指令に加算するアンテナ制御方法において、前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答させて前記プリトルク電流をリアルタイムに変化させるものである。
【０００９】
この発明に係るアンテナ制御方法は、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を用いたものである。
【００１０】
この発明に係るアンテナ制御方法は、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を用いたものである。
【００１１】
この発明に係るアンテナ制御装置は、駆動指令を受けて電流指令を生成し、駆動機構のバックラッシュをなくすために前記電流指令にプリトルク電流を加算して出力するサーボ演算回路と、前記プリトルク電流を加算した電流指令を入力して駆動電流を出力するモータ駆動回路と、前記駆動電流により回転するモータと、このモータの回転を追尾型アンテナの回転軸に伝える減速機構とを有するアンテナ制御装置において、前記追尾型アンテナの近傍に設置され前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を風向風速信号として検出する風向風速センサと、サーボ演算回路内にあって、前記風向風速信号に応答させて前記プリトルク電流をリアルタイムに変化させるプリトルク電流発生器とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係るアンテナ制御装置は、風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を検出する風速センサを備えたものである。
【００１３】
この発明に係るアンテナ制御装置は、風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を検出する風向センサを備えたものである。
【００１４】
この発明に係る追尾型アンテナ駆動装置は、追尾型アンテナの角度を変更する１つの駆動軸と、この駆動軸に設けられた複数の減速機構と、前記複数の減速機構を介して前記駆動軸にそれぞれの回転を伝え、前記追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答してリアルタイムに変化するそれぞれのプリトルクを前記減速機構の対応するそれぞれに与える複数のモータとを備えたものである。
【００１５】
この発明に係る追尾型アンテナ駆動装置は、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号用いたものである。
【００１６】
この発明に係る追尾型アンテナ駆動装置は、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号用いたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ制御装置の機能構成を示す。図中の構成名称に付した符号Ａ，Ｂは、例えばＡが水平方向の一方向の回転を示す場合、Ｂが水平方向の他方向の回転を示すものとする。また、この関係は仰角方向の回転を例にした場合においても同様に当てはまるものである。また、図４および図５と同じ名称の部分は同一の符号を付して示す。図において、１は例えば衛星通信や宇宙通信に使用されるアンテナであり、衛星やロケット等の目標へ信号を送信し、また目標から信号を受信するために目標を追尾する駆動機構を備えている。２はアンテナ１の駆動機構の減速機Ａであり、３は同様な減速機Ｂである。４は減速機Ａ２に回転を与えるモータＡであり、５は減速機Ｂ３に回転を与えるモータＢである。６はモータＡ４およびモータＢ５にそれぞれの駆動電流Ａおよび駆動電流Ｂを供給するモータ駆動回路である。７はサーボ演算回路であり、モータ駆動回路６に電流指令Ａおよび電流指令Ｂを与えるものである。
【００１８】
１１は風向風速センサで、アンテナ１の極近傍に設置され、アンテナ１が受ける風の向きと速度を計測するものであり、その検出出力すなわち風向風速信号をサーボ演算回路７に供給している。また、サーボ演算回路７には、衛星やロケットの追尾システム（図示せず）から駆動指令が与えられるようになっている。
ここで、風向風速センサ１１の設置位置としては、例えば、アンテナ１の本体上でアンテナ１と共に駆動する位置、あるいはアンテナ１からわずかに離れた場所でアンテナ１の駆動とは独立した位置、またはそれらの組合せにより設置する方法等種々考えられるものである。
【００１９】
次に動作について説明するが、一般的な動作は図５の従来装置と同じなので省略する。
実施の形態１では、風向風速センサ１１の風向風速信号がサーボ演算回路７に供給されているが、図２示すサーボ演算回路７において説明する処理がなされる。
適時発生するアンテナ１にかかる風圧トルクを表す風向風速信号がプリトルク電流発生器Ａ１２およびプリトルク電流発生器Ｂ１３に入力される。プリトルク電流発生器Ａ１２およびプリトルク電流発生器Ｂ１３は風向風速信号に応答して可変するプリトルク電流をそれぞれ生成する。各プリトルク電流は、位置・速度補償部１０の出力に加算され電流指令Ａおよび電流指令Ｂとしてモータ駆動回路６に出力される。したがって、アンテナ１にかかる風圧トルクをリアルタイムに算出し、必要最低限のプリトルク電流を含む電流指令Ａおよび電流指令Ｂを生成し、アンテナ１の駆動部に与えるプリトルクの値を風圧トルクに連動させて制御する。その結果、モータ駆動回路６での消費電力を必要最低限に抑える効果が得られる。
【００２０】
図３は実施の形態１に係るアンテナ装置の構造を示す構造図であり、減速機構の詳細を示す。図において、１ａはアンテナ１の駆動軸に取り付けられた大歯車、２ａはモータＡ４の回転を大歯車１ａに伝える小歯車Ａである。また、３ａはモータＢ５の回転を大歯車１ａに伝える小歯車Ｂである。この場合、大歯車１ａと小歯車Ａ２ａおよび小歯車Ｂ３ａは、図１における減速機Ａ２および減速機Ｂ３を構成している。小歯車Ａ２ａおよび小歯車Ｂ３ａはそれぞれモータＡ４およびモータＢ５の回転軸に連結されている。６はモータ駆動回路で、７はサーボ演算回路で、１１は風向風速センサである。
サーボ演算回路７からは風圧トルクを表す電流成分を含んだ電流指令ＡおよびＢがモータ駆動回路６に入力され、モータ駆動回路６は駆動電流ＡおよびＢとして取り出し、モータＡおよびモータＢを駆動する。これにより、小歯車Ａ２ａおよび小歯車Ｂ３ａを回転させ、大歯車１ａを介してアンテナ１の向きを回転制御させる。この時、小歯車Ａ２ａおよび小歯車Ｂ３ａは風圧トルク成分による回転が与えられるので、風圧によりアンテナ１が不必要に向きを移動させるバックラッシュを補正することができる。
【００２１】
この場合、各プリトルク電流は、アンテナ１の駆動機構のバックラッシュを無くすために電流指令ＡおよびＢに印加されるバイアストルクであり、その所要値はアンテナ１の駆動軸にかかる風圧トルク、摩擦トルクおよびアンバランストルクにより定まる。従来の装置では、風圧トルクの最大値に対応するプリトルクを固定値として設定しているが、実施の形態１では、これを可変とするものである。
【００２２】
プリトルク電流は、風向風速信号を変数とする可変値である。アンテナ１の近傍に設置された風向風速センサ１１からの風向風速信号により、リアルタイムにアンテナにかかる風圧トルクを算出することができる。その結果を用いてリアルタイムに所要プリトルク電流を求めることにより、必要最低限の電流指令Ａおよび電流指令Ｂを生成することができ、ひいてはモータ駆動回路６での消費電力を必要最低限に抑える効果が得られる。
【００２３】
また、サーボ演算回路７と、モータ駆動回路６と、モータＡ４およびモータＢ５と、アンテナ１と、等で構成される制御ループは、オープンループでもクローズドループであっても同様に実現できる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、アンテナ１の近傍に設置した風向風速センサ１１からの風向風速信号によりモータ４，５への電流指令Ａおよび電流指令Ｂをリアルタイムに必要最小限の値に制御するように構成したので、消費電力を瞬時の風速に応じて必要最小限に抑えることができる効果を有する。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１において、アンテナ１の向きを変える例として、方位角方向の回転に関する機械的構造を示した。この回転の方向の種類としては、他に仰角方向、水平方向、垂直方向、スラント軸方向等がある。したがって、これらのいずれの方向に対してもこの発明の制御構成は適用可能である。また、アンテナ１の向きは、複数軸の組合せによって複数の方向の回転を実現することが可能であり、実施の形態１と同様の効果を有するものである。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態１において、例として、アンテナ１の向きを変えるために１軸の駆動軸を２台のモータで減速駆動する駆動構造として簡素化した。他の例として、駆動モータの数を４台、６台、８台、等と増やすことが可能である。その場合、複数のモータを使用してプリトルクをかけながら駆動することで、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００２７】
実施の形態４．
リアルタイム演算を実現するために、サーボ演算回路７にマイクロコンピュータを採用してもよい。その場合、プリトルク電流の生成に使用する風圧トルクの算出方法としては種々考えられる。
例えば、アンテナ１に対する風向と風速を変数としたアンテナ１の駆動軸にかかる風圧トルクの計算値を、予めシミュレーション等で求めておき、これをテーブル値としてサーボ演算回路７に保存しておく。アンテナ１を駆動中にリアルタイムにサーボ演算回路７へ入力される風向風速信号と上記テーブル値を比較すれば、リアルタイムの風圧トルク値を求めることが出来る。したがって、実施の形態４によれば、実施の形態１と同様な効果を有する。
【００２８】
実施の形態５．
実施の形態４において、例として風圧トルクの算出に風向と風速を変数とする方法を示した。しかし、この変数が風速だけであってもアンテナ１の駆動軸にかかる風圧トルクは概算値として求めることができる。したがって、風向風速センサ１１の代わりに風速センサを用いた場合にも、実施の形態４と同様の効果を有する。
【００２９】
実施の形態６．
実施の形態４において、例として風圧トルクの算出に風向と風速を変数としたが、この変数が風向だけであってもアンテナ１の駆動軸にかかる風圧トルクは概算値として求めることができる。したがって、風向風速センサ１１の代わりに風向センサを用いた場合にも、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、追尾型アンテナの駆動機構のモータに与える駆動電流を得るために駆動指令を受けて電流指令を生成し、追尾型アンテナの風圧によるバックラッシュを無くすために駆動機構に与えるプリトルク電流を電流指令に加算するアンテナ制御方法において、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答させてプリトルク電流をリアルタイムに変化させるように構成したので、モータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３１】
この発明によれば、上記アンテナ制御方法において、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を用いるように構成したので、風向風速信号を用いた場合と同様にモータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３２】
この発明によれば、上記アンテナ制御方法において、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を用いるように構成したので、風向風速信号を用いた場合と同様にモータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３３】
この発明によれば、駆動指令を受けて電流指令を生成し、駆動機構のバックラッシュをなくすために電流指令にプリトルク電流を加算して出力するサーボ演算回路と、プリトルク電流を加算した電流指令を入力して駆動電流を出力するモータ駆動回路と、駆動電流により回転するモータと、このモータの回転を追尾型アンテナの回転軸に伝える減速機構とを有するアンテナ制御装置において、追尾型アンテナの近傍に設置され追尾型アンテナが受ける適時風圧を風向風速信号として検出する風向風速センサと、サーボ演算回路内にあって、風向風速信号に応答させてプリトルク電流をリアルタイムに変化させるプリトルク電流発生器とを備えるように構成したので、モータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３４】
この発明によれば、上記アンテナ制御装置において、風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を検出する風速センサを備えるように構成したので、風向風速センサを用いた場合と同様に、モータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３５】
この発明によれば、上記アンテナ制御装置において、風向風速センサの代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を検出する風向センサを備えるように構成したので、風向風速センサを用いた場合と同様に、モータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３６】
この発明によれば、追尾型アンテナの角度を変更する１つの駆動軸と、この駆動軸に設けられた複数の減速機構と、複数の減速機構を介して駆動軸にそれぞれの回転を伝え、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向風速信号に応答してリアルタイムに変化するそれぞれのプリトルクを減速機構の対応するそれぞれに与える複数のモータとを備えるように追尾型アンテナ駆動装置を構成したので、モータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。また、アンテナの向きを変えるために１軸の駆動軸を複数のモータで減速駆動する簡素化した駆動構造を得ることができる効果がある。
【００３７】
この発明によれば、上記追尾型アンテナ駆動装置において、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風速信号を用いるように構成したので、風向風速信号を用いた場合と同様にモータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【００３８】
この発明によれば、上記追尾型アンテナ駆動装置において、風向風速信号の代わりに、追尾型アンテナが受ける適時風圧を表す風向信号を用いるように構成したので、風向風速信号を用いた場合と同様にモータの駆動電流は瞬時の風圧に応じた値にすることができ、消費電力を必要最小限に抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に使用するサーボ演算回路の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナ駆動装置の構造を示す構造図である。
【図４】従来のアンテナ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】従来のサーボ演算回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  アンテナ、２  減速機Ａ、３  減速機Ｂ、４  モータＡ、５  モータＢ、６モータ駆動回路、７  サーボ演算回路、８，１２  プリトルク電流発生器Ａ、９，１３  プリトルク電流発生器Ｂ、１０  位置・速度補償部、１１  風向風速センサ。
【図１】
0003578987.tif 000002
【図２】
0003578987.tif 000003
【図３】
0003578987.tif 000004
【図４】
0003578987.tif 000005
【図５】
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