JPH0218198A - 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 - Google Patents
宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法Info
- Publication number
- JPH0218198A JPH0218198A JP63167317A JP16731788A JPH0218198A JP H0218198 A JPH0218198 A JP H0218198A JP 63167317 A JP63167317 A JP 63167317A JP 16731788 A JP16731788 A JP 16731788A JP H0218198 A JPH0218198 A JP H0218198A
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- Japan
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- wheel
- angular momentum
- command
- speed
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法に
関するものである。
関するものである。
以下、第２図に示す４スキユーホイール構成の姿勢制御
系を例にとり説明する。図において＋１】。
系を例にとり説明する。図において＋１】。
＋２１． ＋３１ｆｌ宇宙飛翔体のロール軸、ピッチ軸
、ヨー軸、 ＋４１． ＋５１． ＋６１． ＋７１は
、この宇宙飛翔体に取り付けられたホイール１．ホイー
ル２．ホイール３及びホイール４である。ここではこれ
らの４個のホイールの回転軸はロール／ヨー平面からα
のエレベーション角をもち、ピッチ軸まわりに９０ ｄ
ｅｇずつ回転したアジマス角をもっているものとする。
、ヨー軸、 ＋４１． ＋５１． ＋６１． ＋７１は
、この宇宙飛翔体に取り付けられたホイール１．ホイー
ル２．ホイール３及びホイール４である。ここではこれ
らの４個のホイールの回転軸はロール／ヨー平面からα
のエレベーション角をもち、ピッチ軸まわりに９０ ｄ
ｅｇずつ回転したアジマス角をもっているものとする。
第３図は、第２図に示したホイール構成に対する。従来
のホイールによる姿勢制御系のブロック図を示すもので
あ９６図において（８）は宇宙飛翔体の姿勢を検出する
ための姿勢センサ、（９１ｉ上記姿勢センサ（８）の出
力信号を入力して制御トルクコマンドを計算するための
制御トルクコマンド計算部。
のホイールによる姿勢制御系のブロック図を示すもので
あ９６図において（８）は宇宙飛翔体の姿勢を検出する
ための姿勢センサ、（９１ｉ上記姿勢センサ（８）の出
力信号を入力して制御トルクコマンドを計算するための
制御トルクコマンド計算部。
ｆｉ（Ｉは、制御トルクコマンド計算部の出力であるロ
ール、ピッチ、ヨー軸のトルクコマンド信号を積分して
角運動量コマンドを発生するための積分器（ここで−は
ラプラス演算子による積分器を示したものである）、ａ
ｌｌはこの積分器の出力をもとに各ホイールへの角運動
量の分配及び速度コマンド信号を計算するためのホイー
ル角運動量分配間及びホイール速度コマンド計算部、α
３． （１：ｌ、 ａ４． （１９は、ホイール１．ホ
イール２．ホイール３及びホイール４の速度を速度コマ
ンド信号に追従させるためのホイール速度制御部、 （
４１，＋５１．＋６１． ＋７１は第２図に示したよう
に配置されたホイール１．ホイール２．ホイール３及び
ホイール４．（Ｉｆｌは宇宙飛翔体のグイナミクスであ
る。
ール、ピッチ、ヨー軸のトルクコマンド信号を積分して
角運動量コマンドを発生するための積分器（ここで−は
ラプラス演算子による積分器を示したものである）、ａ
ｌｌはこの積分器の出力をもとに各ホイールへの角運動
量の分配及び速度コマンド信号を計算するためのホイー
ル角運動量分配間及びホイール速度コマンド計算部、α
３． （１：ｌ、 ａ４． （１９は、ホイール１．ホ
イール２．ホイール３及びホイール４の速度を速度コマ
ンド信号に追従させるためのホイール速度制御部、 （
４１，＋５１．＋６１． ＋７１は第２図に示したよう
に配置されたホイール１．ホイール２．ホイール３及び
ホイール４．（Ｉｆｌは宇宙飛翔体のグイナミクスであ
る。
この、姿勢制御系では、姿勢センサ（８）により。
宇宙飛翔体の姿勢誤差を検出し、この信号をもとに宇宙
飛翔体の姿勢を制御するためのトルクコマンドを制御ト
ルクコマンド計算部（９）で計算する。
飛翔体の姿勢を制御するためのトルクコマンドを制御ト
ルクコマンド計算部（９）で計算する。
積分器ｆｉｌは、ホイールを速度コマンド方式で使用し
、ホイールのロストルクによる姿勢誤差への影響を小さ
く抑えるためのものであり、直接制御トルクコマンド信
号を分配して各ホイールをトルクコマンド方式で使用す
る場合に比べると制御精度が改善される。このような姿
勢制御系ではホイールが故障した場合には、ホイール分
配則切替コマンドにより、ホイール角運動量分配間及び
ホイール速度コマンド計算部α口でホイールの分配則を
切替えると同時に、ホイール速度制御部オン／オフコマ
ンド信号により、故障したホイールに対応する速度制御
部をオフにする。
、ホイールのロストルクによる姿勢誤差への影響を小さ
く抑えるためのものであり、直接制御トルクコマンド信
号を分配して各ホイールをトルクコマンド方式で使用す
る場合に比べると制御精度が改善される。このような姿
勢制御系ではホイールが故障した場合には、ホイール分
配則切替コマンドにより、ホイール角運動量分配間及び
ホイール速度コマンド計算部α口でホイールの分配則を
切替えると同時に、ホイール速度制御部オン／オフコマ
ンド信号により、故障したホイールに対応する速度制御
部をオフにする。
上記のようなホイールによる従来の姿勢制御系では、ホ
イールの故障検知をオンボードで実施しないため１通常
ホイールが故障するとホイールによる姿勢制御を続行す
ることができなくなるという問題点があった。また、た
とえオンボードでホイール故障検知を実施しホイール分
配則切替コマンドによりホイール分配則を切替えたとし
ても。
イールの故障検知をオンボードで実施しないため１通常
ホイールが故障するとホイールによる姿勢制御を続行す
ることができなくなるという問題点があった。また、た
とえオンボードでホイール故障検知を実施しホイール分
配則切替コマンドによりホイール分配則を切替えたとし
ても。
ホイール速度コマンドが切替前後で不連続的に変化する
ため１分配則切替時に大きな過渡誤差を発生するかある
いはホイールのトルクリミットによシ系が不安定になっ
た。
ため１分配則切替時に大きな過渡誤差を発生するかある
いはホイールのトルクリミットによシ系が不安定になっ
た。
この発明は上記のような不具合を解消するためになされ
たもので、ホイールの故障に対しても大きな過渡誤差を
発生することなしにスムーズに新しいホイール分配則に
切替わシ、ホイールによる姿勢制御が続行される姿勢制
御方法を得ることを目的とするものである。
たもので、ホイールの故障に対しても大きな過渡誤差を
発生することなしにスムーズに新しいホイール分配則に
切替わシ、ホイールによる姿勢制御が続行される姿勢制
御方法を得ることを目的とするものである。
この発明におけるホイールによる姿勢制御方法は、ホイ
ール故障検知部でホイールの故障を検知すると、故障し
たホイールの速度制御部をオフし。
ール故障検知部でホイールの故障を検知すると、故障し
たホイールの速度制御部をオフし。
ホイール角運動量分配間を切替えると同時に、角運動量
コマンド初期値計算部及び角運動量コマンド初期値設定
部にょシ、正常なホイールへの速度コマンドがホイール
分配側切替えの前後で不連続にならないように角運動量
コマンドを再設定する。
コマンド初期値計算部及び角運動量コマンド初期値設定
部にょシ、正常なホイールへの速度コマンドがホイール
分配側切替えの前後で不連続にならないように角運動量
コマンドを再設定する。
第１図は、この発明による姿勢制御系の一実施例を示す
ブロック図でアシ、図中、（４）〜ｔＩＳは従来の姿勢
制御系と全く同一のものである。この発明では、ホイー
ル故障検知部ａηと、角運動量コマンド初期値計算部＋
１１と、角運動量コマンド初期値設定部α９を設けたこ
とが従来の姿勢制御系と異なるところである。ホイール
故障検知部αηでは、ホイール角運動量分配則及びホイ
ール速度コマンド計算部Ｉの出力であるホイール速度コ
マンド信号と。
ブロック図でアシ、図中、（４）〜ｔＩＳは従来の姿勢
制御系と全く同一のものである。この発明では、ホイー
ル故障検知部ａηと、角運動量コマンド初期値計算部＋
１１と、角運動量コマンド初期値設定部α９を設けたこ
とが従来の姿勢制御系と異なるところである。ホイール
故障検知部αηでは、ホイール角運動量分配則及びホイ
ール速度コマンド計算部Ｉの出力であるホイール速度コ
マンド信号と。
各ホイールのタコメータ信号をもとに、ホイールの速度
制御誤差が設定範囲を越すとホイールの故障とみなし、
該当するホイールの速度制御部をオフすると同時に、ホ
イール分配側切替えコマンドを発生し、故障したホイー
ルを除いた新しいホイール構成に対応する角運動量分配
別に切替える。
制御誤差が設定範囲を越すとホイールの故障とみなし、
該当するホイールの速度制御部をオフすると同時に、ホ
イール分配側切替えコマンドを発生し、故障したホイー
ルを除いた新しいホイール構成に対応する角運動量分配
別に切替える。
ホイール故障検知部αηはこれと同時に、角運動量コマ
ンド初期値計算部α碍及び角運動量コマンド初期値設定
部０９に、ホイール故障フラグ及び、角運動量コマンド
初期設定実行パルスを出力する。
ンド初期値計算部α碍及び角運動量コマンド初期値設定
部０９に、ホイール故障フラグ及び、角運動量コマンド
初期設定実行パルスを出力する。
角運動量コマンド初期値計算部ａＳではホイール故障検
知部αｎからの出力であるホイール故障フラグをもとに
、故障したホイールの速度をゼロとし。
知部αｎからの出力であるホイール故障フラグをもとに
、故障したホイールの速度をゼロとし。
残りの正常なホイールの速度として、ホイール角運動量
分配則及びホイール速度コマンド計算部（１１）の出力
である速度コマンド信号を用いて、正常なホイールがも
っている角運動量の合計のロール。
分配則及びホイール速度コマンド計算部（１１）の出力
である速度コマンド信号を用いて、正常なホイールがも
っている角運動量の合計のロール。
ピッチ、ｇ−の３軸成分を計算する。角運動量コマンド
初期値設定部ａ９は上記角運動量コマンド初期値計算部
ａ８の出力である。ロール、ピッチ、ヨーの角運動量初
期値をもとに上記角運動量コマンド初期設定実行パルス
にょシ、ロール、ピッチ。
初期値設定部ａ９は上記角運動量コマンド初期値計算部
ａ８の出力である。ロール、ピッチ、ヨーの角運動量初
期値をもとに上記角運動量コマンド初期設定実行パルス
にょシ、ロール、ピッチ。
ヨーの角運動量コマンド計算用の積分器αυを初期設定
する。このようにホイール故障時にロール。
する。このようにホイール故障時にロール。
ピッチ、ヨーの角運動量コマンドを再設定することによ
り、ホイール角運動量分配則及びホイール速度コマンド
計算部αＤの出力であるホイール速度コマンドは、正常
なホイールに対しては、ホイール分配則の切替え前後で
不連続的に変化をすることを避けることができるうこれ
により、ホイール分配側切替え直後の姿勢制御系に対す
る擾乱としては、自然外乱トルク、内部機器擾乱トルク
の他に故障したトルクがロストルクにより自然減速する
時に発生する擾乱が発生するだけである。このため、こ
の発明を適用するとホイール速度コマンドが急変する時
に発生する大きな過渡誤差や、不安定現象をなくすこと
ができる。
り、ホイール角運動量分配則及びホイール速度コマンド
計算部αＤの出力であるホイール速度コマンドは、正常
なホイールに対しては、ホイール分配則の切替え前後で
不連続的に変化をすることを避けることができるうこれ
により、ホイール分配側切替え直後の姿勢制御系に対す
る擾乱としては、自然外乱トルク、内部機器擾乱トルク
の他に故障したトルクがロストルクにより自然減速する
時に発生する擾乱が発生するだけである。このため、こ
の発明を適用するとホイール速度コマンドが急変する時
に発生する大きな過渡誤差や、不安定現象をなくすこと
ができる。
なお、ここでは、角運動量コマンド初期値計算部ｉ１１
の入力としてホイールの速度コマンド信号ヲ用いたが、
そのかわシにホイールのタコメータ信号を用いた場合も
同様にしてこの発明を適用することができるのはいうま
でもない。
の入力としてホイールの速度コマンド信号ヲ用いたが、
そのかわシにホイールのタコメータ信号を用いた場合も
同様にしてこの発明を適用することができるのはいうま
でもない。
この発明は以上説明したとおり、ホイール故障検知部と
、角運動量コマンド初期値計算部と、角運動量コマンド
初期値設定部とを設けることで。
、角運動量コマンド初期値計算部と、角運動量コマンド
初期値設定部とを設けることで。
ホイールが故障した場合にも、大きな過渡誤差を発生す
ることなしに残りの正常なホイールを使用する新しいホ
イール分配則に自動的に切替シ、ホイールによる姿勢制
御を続行することができるという効果がある。
ることなしに残りの正常なホイールを使用する新しいホ
イール分配則に自動的に切替シ、ホイールによる姿勢制
御を続行することができるという効果がある。
第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は、４スキユーホイールの配置を示す図、第３図は従
来のホイールによる姿勢制御系を示すブロック図である
。 図において、（４）〜（７）はホイール、（８）は姿勢
センサ、（９）は制御トルクコマンド計算部、ｔｌｌＢ
は積分器。 ａυはホイール角運動量分配則及びホイール速度コマン
ド計算部、ａｓ−ａｓはホイール速度制御部、（Ｉでは
ホイール故障検知部、 ０１６は角運動量コマンド初期
値計算部、 （１１は角運動量コマンド初期値設定部で
ある、 なお６図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図は、４スキユーホイールの配置を示す図、第３図は従
来のホイールによる姿勢制御系を示すブロック図である
。 図において、（４）〜（７）はホイール、（８）は姿勢
センサ、（９）は制御トルクコマンド計算部、ｔｌｌＢ
は積分器。 ａυはホイール角運動量分配則及びホイール速度コマン
ド計算部、ａｓ−ａｓはホイール速度制御部、（Ｉでは
ホイール故障検知部、 ０１６は角運動量コマンド初期
値計算部、 （１１は角運動量コマンド初期値設定部で
ある、 なお６図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 宇宙飛翔体の姿勢を検出するための姿勢センサと、この
センサ信号をもとに制御トルクコマンドを計算する制御
トルクコマンド計算部と、このトルクコマンド信号を積
分して角運動量コマンド信号を発生させるための積分器
と、この積分器の出力である角運動量コマンド信号を入
力として各ホイールへの角運動量の分配及び速度コマン
ド信号を計算するためのホイール角運動量分配則及びホ
イール速度コマンド計算部と、このホイール速度コマン
ド信号とホイールタコメータ信号をもとに各ホイールの
速度を速度コマンド信号に追従させるように各ホイール
に駆動信号を発生するためのホイール速度制御部と、こ
のホイール速度制御部の出力であるホイール駆動信号に
より駆動されるホイールと、各ホイールの故障検知を実
施するためのホイール故障検知部と、ホイール故障時に
角運動量コマンドを初期設定するための角運動量コマン
ド初期値計算部及び角運動量コマンド初期値設定部とで
構成され、ホイールによる姿勢制御系が動作中にあるホ
イールが故障した場合、ホイール故障検知部で故障を検
知し、故障ホイールの速度制御部をオフしそのホイール
への駆動信号をゼロにすると同時に、ホイール故障後の
新しいホイール構成に応じたホイール角運動量分配則に
変更し、さらに残りの正常なホイールの速度コマンド信
号もしくはタコメータ信号をもとに、角運動量コマンド
初期値計算部で故障したホイールの速度をゼロとして正
常なホイールがもつている角運動量の合計のロール、ピ
ッチ、ヨーの、３軸成分を計算し、その値を角運動量コ
マンドの初期値として再設定することで、正常なホイー
ルの速度コマンド信号がホイール角運動量分配則の切替
え前後で不連続にならないようにし、ホイール故障時に
スムーズに新しいホイール分配則に切替わるようにした
ことを特徴とする宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167317A JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167317A JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218198A true JPH0218198A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH07102839B2 JPH07102839B2 (ja) | 1995-11-08 |
Family
ID=15847508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63167317A Expired - Fee Related JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102839B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5058835A (en) * | 1990-06-11 | 1991-10-22 | General Electric Company | Wheel speed management control system for spacecraft |
| JP2008179194A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996100A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-02 | 宇宙開発事業団 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP63167317A patent/JPH07102839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996100A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-02 | 宇宙開発事業団 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5058835A (en) * | 1990-06-11 | 1991-10-22 | General Electric Company | Wheel speed management control system for spacecraft |
| JP2008179194A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07102839B2 (ja) | 1995-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |