JPH0257500A - 太陽捕捉姿勢制御装置 - Google Patents
太陽捕捉姿勢制御装置Info
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- JPH0257500A JPH0257500A JP63207702A JP20770288A JPH0257500A JP H0257500 A JPH0257500 A JP H0257500A JP 63207702 A JP63207702 A JP 63207702A JP 20770288 A JP20770288 A JP 20770288A JP H0257500 A JPH0257500 A JP H0257500A
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- sun
- axis
- switch
- signals
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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〕
この発明は人工衛星等の飛しよう体（以下衛星と称す。
）に搭載され、太陽を自動的に検出・捕捉し、太陽方向
に姿勢を保持するための太陽捕捉姿勢制御装置に関する
ものである。
に姿勢を保持するための太陽捕捉姿勢制御装置に関する
ものである。
第６図は従来の太陽捕捉姿勢制御装置を示す構成図であ
り２図において＋１１は第１の一軸型太陽センサ（以下
−軸太陽センサ１と称す。）、＋２１は第２の一軸型太
陽センサ（以下−軸太陽センサ２と称す。）、＋３１は
第３の一軸型太陽センサ（以下−軸太陽センサ３と称す
。）、＋４１は三軸検出型角速度センサ（以下レートジ
ャイロと称す。）、＋５１はモードコントローラ、（６
）はレギュレータ、（７）はトルク発生用アクチュエー
タ（以下アクチュエータと称す。）を示し、また図中の
記号ＳＰＩ 、ＳＦ３゜ＳＦ３はそれぞれの一軸太陽
センサの太陽プレゼンス信号、Ｓｌ、８２．Ｓ３ は
それぞれの−軸太陽センサの検出角、ωＧ！、ωＧＹ、
ωＧＺはレートジャイロの検出する衛星に固定した３つ
の軸（以下ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸と称す。）まわ
りの角速度信号ψａ 、 ＳＯ、φＣはそれぞれロール
軸、ピッチ軸、ヨー軸まわシの角度誤差信号、ω（ｊ、
Ｘ。
り２図において＋１１は第１の一軸型太陽センサ（以下
−軸太陽センサ１と称す。）、＋２１は第２の一軸型太
陽センサ（以下−軸太陽センサ２と称す。）、＋３１は
第３の一軸型太陽センサ（以下−軸太陽センサ３と称す
。）、＋４１は三軸検出型角速度センサ（以下レートジ
ャイロと称す。）、＋５１はモードコントローラ、（６
）はレギュレータ、（７）はトルク発生用アクチュエー
タ（以下アクチュエータと称す。）を示し、また図中の
記号ＳＰＩ 、ＳＦ３゜ＳＦ３はそれぞれの一軸太陽
センサの太陽プレゼンス信号、Ｓｌ、８２．Ｓ３ は
それぞれの−軸太陽センサの検出角、ωＧ！、ωＧＹ、
ωＧＺはレートジャイロの検出する衛星に固定した３つ
の軸（以下ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸と称す。）まわ
りの角速度信号ψａ 、 ＳＯ、φＣはそれぞれロール
軸、ピッチ軸、ヨー軸まわシの角度誤差信号、ω（ｊ、
Ｘ。
ωＱＹ 、ωｃｚはそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨ−
軸まわりの角速度誤差信号、γｘ 、 ｒｙ 、 ｒｚ
はそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨー軸まわシの制
御指令信号である。
軸まわりの角速度誤差信号、γｘ 、 ｒｙ 、 ｒｚ
はそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨー軸まわシの制
御指令信号である。
第７図は太陽方向角を示す図であり２図において（８１
は太陽センサヘッド、記号Ｘｓ 、 Ｙｓ 、 Ｚｓ
はセンサ座標系の三つの座標軸、Ｓは太陽ベクトル。
は太陽センサヘッド、記号Ｘｓ 、 Ｙｓ 、 Ｚｓ
はセンサ座標系の三つの座標軸、Ｓは太陽ベクトル。
α、βはそれぞれＸｓ軸、Ｙｓ軸方向の太陽方向、角を
表す。第８図は従来の装置における一軸太陽センサの配
置を示す図であ９１図において（９）は衛星本体を表す
仮想球、αＧは一軸太陽センサ１の視野Ｃ以下視野１と
称す。）、α９は一軸太陽センサ２の視野（以下視野２
と称す。）、ｒｚ３は一軸太陽センサ３の視野（以下視
野５と称す。）、記号Ｘ。
表す。第８図は従来の装置における一軸太陽センサの配
置を示す図であ９１図において（９）は衛星本体を表す
仮想球、αＧは一軸太陽センサ１の視野Ｃ以下視野１と
称す。）、α９は一軸太陽センサ２の視野（以下視野２
と称す。）、ｒｚ３は一軸太陽センサ３の視野（以下視
野５と称す。）、記号Ｘ。
Ｙ、Ｚはそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨー軸を表す。
第９図はモードコントローラのロジックを示す図であ９
２図においてα′３はＯＲ回路、α４はＮＯＴ回路、α
９はＡＮＤ回路、珀〜２３は第１〜第８のスイッチ＃
（以下スイッチ１〜スイツチ８と称す。）Ｑ４ｄゼロ出
力回路（以下ゼロコマンドと称す。）。
２図においてα′３はＯＲ回路、α４はＮＯＴ回路、α
９はＡＮＤ回路、珀〜２３は第１〜第８のスイッチ＃
（以下スイッチ１〜スイツチ８と称す。）Ｑ４ｄゼロ出
力回路（以下ゼロコマンドと称す。）。
（ハ）ハハイアス値出力回路（以下バイアスコマンドと
称す。）、（ハ）は符号反転ゲイン、＠ハシグナルセレ
ククを示す。
称す。）、（ハ）は符号反転ゲイン、＠ハシグナルセレ
ククを示す。
また図中の記号ＳＰ１．ＳＰ２．ＳＰ３．Ｓ１゜８２、
Ｓ３．ωσＸ、ωＧ！、ωｏｚ、ψＣ１θＣ１φＣ１ω
ａＸ 、ωＣＭ、ωａＺは第６図と同じものを示し。
Ｓ３．ωσＸ、ωＧ！、ωｏｚ、ψＣ１θＣ１φＣ１ω
ａＸ 、ωＣＭ、ωａＺは第６図と同じものを示し。
Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ５ は内部フラグ、Ｓ１／２ は検出
角Ｓ１と８２から作られる合成信号、ωＢｔｔ’ｌバイ
アスコマンドの設定するバイアス値を表す。
角Ｓ１と８２から作られる合成信号、ωＢｔｔ’ｌバイ
アスコマンドの設定するバイアス値を表す。
第１０！ｌレギユレータのロジックを示す図であ９９図
において（至）は比例ゲイン、２９は微分ゲイン、（至
）はフィルタを表し、記号ψＣ１θＣ１φＣ２ωＣＸ、
ωＯＹ、ωＣＺは第６図と同じものを示す。
において（至）は比例ゲイン、２９は微分ゲイン、（至
）はフィルタを表し、記号ψＣ１θＣ１φＣ２ωＣＸ、
ωＯＹ、ωＣＺは第６図と同じものを示す。
次に動作について説明する。第６図において。
−軸太陽センサ１Ｆ１１．−軸太陽センサ２（２＋、−
軸太陽センサ３（３）はそれぞれ検出角８１．Ｓ２．Ｓ
３及び太陽プレゼンス信号ＳＰ１．ＳＰ２．ＳＦ３ ｉ
検出し、レートジャイロ（４）ハ角速度信号ωＧ！。
軸太陽センサ３（３）はそれぞれ検出角８１．Ｓ２．Ｓ
３及び太陽プレゼンス信号ＳＰ１．ＳＰ２．ＳＦ３ ｉ
検出し、レートジャイロ（４）ハ角速度信号ωＧ！。
ωＧ！、ωａＺを検出する。モードコントローラ（５）
は太陽プレゼンス信号ＳＰ１．ＳＰ２．ＳＦ３ のオ
ン／オフの組合せに従って検出角Ｓ１，８２．８３及び
角速度信号ωＧＫ、ωＧＹ 、ωａｚｋ変換；加工して
。
は太陽プレゼンス信号ＳＰ１．ＳＰ２．ＳＦ３ のオ
ン／オフの組合せに従って検出角Ｓ１，８２．８３及び
角速度信号ωＧＫ、ωＧＹ 、ωａｚｋ変換；加工して
。
ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸各軸まわりの角度誤差信号
ψＣ１θＣ２ψＣ及び角速度誤差信号ωａｘ。
ψＣ１θＣ２ψＣ及び角速度誤差信号ωａｘ。
ωＯＹ、ωａｚｋ発生する。これらをもとにレギュレー
タ（６１ｆ′ｉ、 ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸各軸ま
わりの制御指令信号γｚ、ｒｙ、γ２ をアクチュエー
タ（７）に対し指令する。アクチュエータ（７）−はロ
ール軸 ピッチ軸、ヨー軸各軸まわりにトルクを発生す
るように取付けられており、これにより制御が実施され
る。
タ（６１ｆ′ｉ、 ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸各軸ま
わりの制御指令信号γｚ、ｒｙ、γ２ をアクチュエー
タ（７）に対し指令する。アクチュエータ（７）−はロ
ール軸 ピッチ軸、ヨー軸各軸まわりにトルクを発生す
るように取付けられており、これにより制御が実施され
る。
ここで−軸太陽センナの角度検出を第７図によシ説明す
る。太陽光が太陽センサヘッド（８）に真正面からあた
る時、太陽ベクトルＳｆ′ｉ、センサ座標系の２８軸方
向に一致している。太陽光の方向がずれるとそれぞれＸ
８軸、Ｙｓ軸 方向に方向角αβが発生する。−軸太陽
センサ１（１しＶ−軸太陽センサ５（３１Ｑいずれも方
向角αのみ検出し、方向角βは検出しない。検出した方
向角αはそれぞれ図６における検出角８１．Ｓ２，８５
として出力される。
る。太陽光が太陽センサヘッド（８）に真正面からあた
る時、太陽ベクトルＳｆ′ｉ、センサ座標系の２８軸方
向に一致している。太陽光の方向がずれるとそれぞれＸ
８軸、Ｙｓ軸 方向に方向角αβが発生する。−軸太陽
センサ１（１しＶ−軸太陽センサ５（３１Ｑいずれも方
向角αのみ検出し、方向角βは検出しない。検出した方
向角αはそれぞれ図６における検出角８１．Ｓ２，８５
として出力される。
今、３つの一軸太陽センサは第８図に示すように取付け
である。図において、仮想球（９）の上に示した視野１
αＧ、視野２ａＩｌ、視野３＋１３が各−軸太陽センナ
の太陽光検出範囲に対応し、それぞれ次のように取付け
られている。即ち、視野１０Ｇ及び視野２Ｉにおいては
、Ｙ軸と２軸のなす面（以下赤道面と称す。）に対し上
下の方向が第７図における方向角αに対応し、視野３α
２においては、Ｙ軸とＹ軸のなす面（以下子午面と称す
）に対し左右の方向が第７図における方向角αに対応す
る。
である。図において、仮想球（９）の上に示した視野１
αＧ、視野２ａＩｌ、視野３＋１３が各−軸太陽センナ
の太陽光検出範囲に対応し、それぞれ次のように取付け
られている。即ち、視野１０Ｇ及び視野２Ｉにおいては
、Ｙ軸と２軸のなす面（以下赤道面と称す。）に対し上
下の方向が第７図における方向角αに対応し、視野３α
２においては、Ｙ軸とＹ軸のなす面（以下子午面と称す
）に対し左右の方向が第７図における方向角αに対応す
る。
ここで視野１０Ｇと視野２ａυを合成した視野（以下合
成視野と称す。）内では赤道面上下方向の太陽方向角を
検出するため、これをあたかも一つの広角度の一軸太陽
センサの視野と見なすことができる。
成視野と称す。）内では赤道面上下方向の太陽方向角を
検出するため、これをあたかも一つの広角度の一軸太陽
センサの視野と見なすことができる。
従来型太陽捕捉装置はこの視野関係を利用して太陽を捕
捉する。即ち１合成視野が＋Ｘ軸から−ｘ４１１ｔで赤
道ｊ面半周以上にわたっていることを利用してＸ４１１
まわシに衛星を一回転すれば、全犬走査によシ必ず太陽
を発見できる。
捉する。即ち１合成視野が＋Ｘ軸から−ｘ４１１ｔで赤
道ｊ面半周以上にわたっていることを利用してＸ４１１
まわシに衛星を一回転すれば、全犬走査によシ必ず太陽
を発見できる。
太陽を発見したら方向角αを検出して、太陽が赤道面内
に来たところで衛星の回転を止める。この状態で引続き
Ｙ軸まわりに回転すれば太陽を視野３（Ｌ２に捕えるこ
とができる。視野３αａ内において方向角αを検出し、
太陽が子午面上に来たところでＹ軸まわシの回転を止め
、再び衛星をＸ軸まわシにまわせば、以後太陽を−Ｘ方
向に保持した状態を保つことができる。
に来たところで衛星の回転を止める。この状態で引続き
Ｙ軸まわりに回転すれば太陽を視野３（Ｌ２に捕えるこ
とができる。視野３αａ内において方向角αを検出し、
太陽が子午面上に来たところでＹ軸まわシの回転を止め
、再び衛星をＸ軸まわシにまわせば、以後太陽を−Ｘ方
向に保持した状態を保つことができる。
これら一連のシーケンスは第９図に示したロジックによ
り実現される。図において、太陽プレゼンス信号ＳＰ１
．ＳＰ２．ＳＰ３妙σ功されるとＯＲ回路ａ３．ＮＯＴ
回路（１４１，ＡＮＩ）回路ａＳを経テ内部フラグＦ１
．Ｆ２．Ｆ３が設定され、これら内部フラグの状態に応
じてスイッチ１αｅ〜スイツチ８（至）が開閉される。
り実現される。図において、太陽プレゼンス信号ＳＰ１
．ＳＰ２．ＳＰ３妙σ功されるとＯＲ回路ａ３．ＮＯＴ
回路（１４１，ＡＮＩ）回路ａＳを経テ内部フラグＦ１
．Ｆ２．Ｆ３が設定され、これら内部フラグの状態に応
じてスイッチ１αｅ〜スイツチ８（至）が開閉される。
まず、太陽が視野１０Ｇにも視野２０Ｂにも入っていな
い場合、即ち太陽プレゼンス信号ＳＰ１． ＳＦ３がと
もに０の場合、内部フラグのうちＦｌのみが１となり他
の２つは０となる。この時スイッチ１ａａ、スイツチ５
（１８，スイッチ５■、スイッチ７器のみ閉となるウス
インチ１αｅ、スイツチ３αｌ、 ｘイツチ５■が閉じ
ることによりゼロコマンド＠と接続され、これらの信号
ラインにはゼロ値が設定される。またスイッチ７（２）
が閉じるとバイアスコマンド（ハ）と接続され、この信
号ラインにはバイアス値ωＢが設定される。従って符号
反転ゲイン（至）を経て得られる角度誤差信号ψＣａＣ
，φ０及び角速度誤差信号ωＯＸ、ωＯＹ、ωＱＺは第
（１）式のようになる。
い場合、即ち太陽プレゼンス信号ＳＰ１． ＳＦ３がと
もに０の場合、内部フラグのうちＦｌのみが１となり他
の２つは０となる。この時スイッチ１ａａ、スイツチ５
（１８，スイッチ５■、スイッチ７器のみ閉となるウス
インチ１αｅ、スイツチ３αｌ、 ｘイツチ５■が閉じ
ることによりゼロコマンド＠と接続され、これらの信号
ラインにはゼロ値が設定される。またスイッチ７（２）
が閉じるとバイアスコマンド（ハ）と接続され、この信
号ラインにはバイアス値ωＢが設定される。従って符号
反転ゲイン（至）を経て得られる角度誤差信号ψＣａＣ
，φ０及び角速度誤差信号ωＯＸ、ωＯＹ、ωＱＺは第
（１）式のようになる。
即ち、レギュレータ（６）にはＸ軸まわシの回転制御が
指示される。
指示される。
次に太陽が視野１αＣ又は視野２Ｉに入り、視野３α３
には入っていない場合、即ち太陽プレゼンス信号のうち
ＳＰｌとＳＦ３７５！ １ 、 ＳＦ３ が０の場合は
、内部フラグのうちＦ２のみが１となシ他の２つば０と
なる。このとき、スイッチ２αη、スイッチ３０もスイ
ッチ５η、スイッチ８（至）が閉となる。
には入っていない場合、即ち太陽プレゼンス信号のうち
ＳＰｌとＳＦ３７５！ １ 、 ＳＦ３ が０の場合は
、内部フラグのうちＦ２のみが１となシ他の２つば０と
なる。このとき、スイッチ２αη、スイッチ３０もスイ
ッチ５η、スイッチ８（至）が閉となる。
信号ラインは、スイッチ２αηが閉じるとシグナルセレ
クタ（５）に、スイッチ３αυ及びスイッチ５旬が閉じ
るとゼロコマンド１２４）に、スイッチ８（至）が閉じ
るとバイアスコマンド（至）にそれぞれ接続される。
クタ（５）に、スイッチ３αυ及びスイッチ５旬が閉じ
るとゼロコマンド１２４）に、スイッチ８（至）が閉じ
るとバイアスコマンド（至）にそれぞれ接続される。
ここにシグナルセレクタ■は視野１１１（１，視野２ａ
１１のいずれに太陽が入っているかに応じて第（２）式
のように信号を選択する。
１１のいずれに太陽が入っているかに応じて第（２）式
のように信号を選択する。
従って角度誤差信号ψＣ１θＣ１ψＣ及び角速度誤差信
号ωａＸ 、ωＣＹ、ωｃｚｆｉ第（３）式のようにな
る。
号ωａＸ 、ωＣＹ、ωｃｚｆｉ第（３）式のようにな
る。
即ち、レギュレータ（６）にはＸ軸及び２軸オわシの回
転角を一定に保持しつつ、Ｙ軸まわシの回転制御を行う
よう指示がなされる。
転角を一定に保持しつつ、Ｙ軸まわシの回転制御を行う
よう指示がなされる。
最後に太陽が視野２αυ及び視野３α２に入った場合、
即ち太陽プレゼンス信号のうち８Ｐ２とＳＦ３が１の場
合は、内部フラグのうちＩＦ５のみが１となシ他の２つ
けＯとなる。このとき、スイッチ１ａｌ！、スイッチ４
ａ９．スイッチ６６１１１．スイッチＴ（ハ）が閉とな
る。信号ラインはスイッチＩ Ｑｆｌが閉じるとゼロコ
マンド（２）に、スイッチ４ ｆＩ！１が閉じると検出
角８３に、 スイッチ６Ｑυが閉じるとシグナルセレ
クタ＠に、スイッチ１＠が閉じるとバイアスコマンド（
ハ）にそれぞれ接続される。従って角度誤差信号ψ。、
θＣ９ψＣ及び角速度誤差信号ωｃｘ、ωＣＹｒω。２
は第（４）式のようになる。
即ち太陽プレゼンス信号のうち８Ｐ２とＳＦ３が１の場
合は、内部フラグのうちＩＦ５のみが１となシ他の２つ
けＯとなる。このとき、スイッチ１ａｌ！、スイッチ４
ａ９．スイッチ６６１１１．スイッチＴ（ハ）が閉とな
る。信号ラインはスイッチＩ Ｑｆｌが閉じるとゼロコ
マンド（２）に、スイッチ４ ｆＩ！１が閉じると検出
角８３に、 スイッチ６Ｑυが閉じるとシグナルセレ
クタ＠に、スイッチ１＠が閉じるとバイアスコマンド（
ハ）にそれぞれ接続される。従って角度誤差信号ψ。、
θＣ９ψＣ及び角速度誤差信号ωｃｘ、ωＣＹｒω。２
は第（４）式のようになる。
（ωＣＺ”−ωＧＺ
即ち、レギュレータ（６）にはＹ軸、２軸回転角を一定
に保持しつつ、Ｙ軸まわシの回転制御を行うよう指示が
なされる。
に保持しつつ、Ｙ軸まわシの回転制御を行うよう指示が
なされる。
なお、レギュレータ（４）の−船釣な動作／ｄｌＥ１０
図によシ次のように説明される。即ち、比例ゲイン（至
）によシ角展誤差信号ψ。、θＣ２ψ。を、微分ゲイン
（２）によシ角速度誤差信号ωＣＸ、ωｃＹｒωＣＺを
それぞれ増幅し、フィルタ（至）にて位相調整を行って
制御指令信号ｒｘｌγ工、ｒ２を得る。これをアクチュ
エータｆｉｌへ入力し、制御トルクを発生させる。
図によシ次のように説明される。即ち、比例ゲイン（至
）によシ角展誤差信号ψ。、θＣ２ψ。を、微分ゲイン
（２）によシ角速度誤差信号ωＣＸ、ωｃＹｒωＣＺを
それぞれ増幅し、フィルタ（至）にて位相調整を行って
制御指令信号ｒｘｌγ工、ｒ２を得る。これをアクチュ
エータｆｉｌへ入力し、制御トルクを発生させる。
従来の太陽捕捉姿勢制御装置は複数の一軸太陽センサを
用いて広範な視野を確保しているため。
用いて広範な視野を確保しているため。
ミッション機器等、他の衛星搭載機器の視野及び配置に
制約を生じ、また太陽センサの個数が多いことからコス
ト的にも高いという問題点があった〇この発明は上記の
ような問題点を解消するためになされたもので、他の衛
星搭載機器の視野及び配置に対する制約が少なく、かつ
簡潔な構成でコスト的にも安い太陽捕捉姿勢制御装置を
得ること金目的とする。
制約を生じ、また太陽センサの個数が多いことからコス
ト的にも高いという問題点があった〇この発明は上記の
ような問題点を解消するためになされたもので、他の衛
星搭載機器の視野及び配置に対する制約が少なく、かつ
簡潔な構成でコスト的にも安い太陽捕捉姿勢制御装置を
得ること金目的とする。
この発８ＡＫ係る太陽捕捉姿勢制御装置は、太陽検出・
捕捉の念めに単一の二軸検出型太陽センサを用いるとと
Ｋより、コンポーネントの個数及び視野面積を低減させ
たものである。
捕捉の念めに単一の二軸検出型太陽センサを用いるとと
Ｋより、コンポーネントの個数及び視野面積を低減させ
たものである。
この発明における太陽捕捉姿勢制御装置は、単一の二軸
検出型太陽センサを用いて、複数回衛星を回転させるこ
とによシ全天走査し、太陽を発見捕捉する。
検出型太陽センサを用いて、複数回衛星を回転させるこ
とによシ全天走査し、太陽を発見捕捉する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は構成を示す図であシ１図においてＣ（１１は二軸検
出型太陽センサ（以下二軸太陽センサと称す。）、 ＋
４１． ＋５１． ｔａ、 （７）は第６図と同じ
である。
図は構成を示す図であシ１図においてＣ（１１は二軸検
出型太陽センサ（以下二軸太陽センサと称す。）、 ＋
４１． ＋５１． ｔａ、 （７）は第６図と同じ
である。
塘た記号ｓｐは太陽プレゼンス信号、Ｓα、Ｓβはいず
れも検出角を表し、ωＧｘ、ωＧＹ＋ωＧｚ）ψ。。
れも検出角を表し、ωＧｘ、ωＧＹ＋ωＧｚ）ψ。。
θＣ２ψＣｔ ”ＣＸＩ ”ＣＹ＋ωＱｌ、γｘ９γＹ
、γ２ は第６図と同じである。第２図は二軸太陽セン
サの取付方向を示す図であり１図において＋９１ ＃ｉ
ａＩ ５１図と同じ、（至）は二軸太陽センサの視野（
以下視野と称す。）であシ、記号Ａ、Ｂはいずれも最大
視野角を表し、Ｘ、Ｙ、Ｚは第８図と同じである。第３
図は回転動作による天球走査範囲を示す図で１図（ａ）
が１回目１図（ｂ）が２回目の回転を表す。図において
（９）は第８図と同じ、Ｇ３は回転によシ視野が天球を
走査する範ＩＩＭ（以下回転視野と称す。）であシ、記
号ｘｙ、ｚ及びＡＢは第２図と同じである。第４図はモ
ードコントローラのロジックを示す図であり１図におい
て１．αり、（２）、＠、＠はｉ＠９図と同じであシ、
（ロ）は積分器、ＣＢは比較器。
、γ２ は第６図と同じである。第２図は二軸太陽セン
サの取付方向を示す図であり１図において＋９１ ＃ｉ
ａＩ ５１図と同じ、（至）は二軸太陽センサの視野（
以下視野と称す。）であシ、記号Ａ、Ｂはいずれも最大
視野角を表し、Ｘ、Ｙ、Ｚは第８図と同じである。第３
図は回転動作による天球走査範囲を示す図で１図（ａ）
が１回目１図（ｂ）が２回目の回転を表す。図において
（９）は第８図と同じ、Ｇ３は回転によシ視野が天球を
走査する範ＩＩＭ（以下回転視野と称す。）であシ、記
号ｘｙ、ｚ及びＡＢは第２図と同じである。第４図はモ
ードコントローラのロジックを示す図であり１図におい
て１．αり、（２）、＠、＠はｉ＠９図と同じであシ、
（ロ）は積分器、ＣＢは比較器。
００〜０３はスイッチＡ〜スイッチＧである。記号ＦＹ
、 ＦＺは内部フラグｎＢは積分動作を表し、ＳＰ。
、 ＦＺは内部フラグｎＢは積分動作を表し、ＳＰ。
Ｓα、Ｓβ、ωｊＸｔωＧ Ｙ ｔωＯＺｒψｃｆｉ
θＣｊ ψＣｊωＣｘｐω。ア、ωｃ２は第１図と同じ
、ωＢは第９図と同じである＠ 次に動作について説明する。第１図において。
θＣｊ ψＣｊωＣｘｐω。ア、ωｃ２は第１図と同じ
、ωＢは第９図と同じである＠ 次に動作について説明する。第１図において。
二軸太陽センサＣ３１１は太陽プレゼンス信号ｓｐ及び
検出角Ｓα、Ｓβを検出し、レートジャイロ（４）は。
検出角Ｓα、Ｓβを検出し、レートジャイロ（４）は。
角速度信号ωＧ Ｘ ＋ωＧＹｒωａｚを検出する。モ
ードコントローラ（５）はこれらの入力信号をもとに状
態を判定し、角度誤差信号ψ。、θＣ９ψＣ及び角速匿
誤差信号ωＣ工、ωＣＹＩωＣＺを切換える。レギュレ
ータ（６）及びアクチュエータ（７）の動作は第６図と
全く同様である。
ードコントローラ（５）はこれらの入力信号をもとに状
態を判定し、角度誤差信号ψ。、θＣ９ψＣ及び角速匿
誤差信号ωＣ工、ωＣＹＩωＣＺを切換える。レギュレ
ータ（６）及びアクチュエータ（７）の動作は第６図と
全く同様である。
第２図に示すように、二軸太陽センサ０１１は視野ωが
−Ｘ方向を中心とする方向に取付ける。ここに二軸太陽
センサＯＤはｗｃＴ図における方向角αとβの双方を検
出するものである。第２図においては子午面に対し左右
方向に方向角αを、赤道面に対し上下方向に方向角βを
検出するよう取付けるものとし、この時方向角α、βに
対応する最大視野角がＡ及びＢとなる。
−Ｘ方向を中心とする方向に取付ける。ここに二軸太陽
センサＯＤはｗｃＴ図における方向角αとβの双方を検
出するものである。第２図においては子午面に対し左右
方向に方向角αを、赤道面に対し上下方向に方向角βを
検出するよう取付けるものとし、この時方向角α、βに
対応する最大視野角がＡ及びＢとなる。
この配置においてＹｌｌｌｌｌまわシに一回転したとき
に視野が天球上を走査する範囲が、第３図←）に示す回
転視野（至）である。第３図（ｂ）は引続き２＠オわり
に一回転したときの回転視野である０最太視野角Ａ及び
Ｂが４５度以上あればこの２回の回転で全天が走査され
る。（以下は、最大視野角Ａ、 Ｂとも４５反以上あ
る場合の実施例である。）第４図はこの原理を利用して
太陽捕捉するためのモードコントローラのロジックであ
る。
に視野が天球上を走査する範囲が、第３図←）に示す回
転視野（至）である。第３図（ｂ）は引続き２＠オわり
に一回転したときの回転視野である０最太視野角Ａ及び
Ｂが４５度以上あればこの２回の回転で全天が走査され
る。（以下は、最大視野角Ａ、 Ｂとも４５反以上あ
る場合の実施例である。）第４図はこの原理を利用して
太陽捕捉するためのモードコントローラのロジックであ
る。
まず太陽が視野（至）Ｋない場合、即ち太陽プレゼンス
信号ｓｐが００時、ＮＯＴ回路０にて反転した出力が積
分器（ロ）をリセットし、以後積分器（ロ）はピッチ軸
まわシの角速度信号ωＧＹを積分し１回転角をカウント
する。このカウント値が３６０度に達したかどうか比較
器（至）にて判定する。３６０度に達しないうちは比較
器（至）は０を出し続け、内部フラグはＦＹが１．Ｆｚ
がＯとなる。この場合スイッチＡＪスイッチＣ（至）、
スイッチＦ（４１１が閉となる。信号ラインはスイッチ
Ａ（至）、スイッチＣ（至）カ閉シるとゼロコマンド０
４１ｃ 、スイッチＩＪＩＩが閉じるとバイアスコマン
ド（ハ）に接続される。従ってこの時の角度誤差信号ψ
。、θＣ９ψＣ及び角速度誤差信号ωＣＸＴωＣＹＩω
Ｃ２は第５式で与えられる。
信号ｓｐが００時、ＮＯＴ回路０にて反転した出力が積
分器（ロ）をリセットし、以後積分器（ロ）はピッチ軸
まわシの角速度信号ωＧＹを積分し１回転角をカウント
する。このカウント値が３６０度に達したかどうか比較
器（至）にて判定する。３６０度に達しないうちは比較
器（至）は０を出し続け、内部フラグはＦＹが１．Ｆｚ
がＯとなる。この場合スイッチＡＪスイッチＣ（至）、
スイッチＦ（４１１が閉となる。信号ラインはスイッチ
Ａ（至）、スイッチＣ（至）カ閉シるとゼロコマンド０
４１ｃ 、スイッチＩＪＩＩが閉じるとバイアスコマン
ド（ハ）に接続される。従ってこの時の角度誤差信号ψ
。、θＣ９ψＣ及び角速度誤差信号ωＣＸＴωＣＹＩω
Ｃ２は第５式で与えられる。
即ち、レギュレータ（６）にはＹ軸重わシの回転制御が
指示される。
指示される。
太陽プレゼンス信号ｓｐがＯのまま、積分器（ロ）によ
るピッチ軸まわシの回転角カウント値が３６０度に達す
ると、比較器＠／ｄ １を出力し、内部フラグはＦＹが
Ｑ、 Ｆｚが１となる。この場合スイッチＡ（至）、
スイッチＣ（至）、スイッチａｒｎが閉となる。
るピッチ軸まわシの回転角カウント値が３６０度に達す
ると、比較器＠／ｄ １を出力し、内部フラグはＦＹが
Ｑ、 Ｆｚが１となる。この場合スイッチＡ（至）、
スイッチＣ（至）、スイッチａｒｎが閉となる。
信号ラインはスイッチＡ（至）、スイッチＣ（至）が閉
じルトゼロコマンドＱ４に、スイッチＧ （４１１が閉
じるとバイアスコマンド（ハ）に接続される。従って、
この時の角度誤差信号ψ。、θＣ２ψＣ及び角速度誤差
信号ω。Ｘ、ωＣＹＩωｃ２け第６式で与えられる。
じルトゼロコマンドＱ４に、スイッチＧ （４１１が閉
じるとバイアスコマンド（ハ）に接続される。従って、
この時の角度誤差信号ψ。、θＣ２ψＣ及び角速度誤差
信号ω。Ｘ、ωＣＹＩωｃ２け第６式で与えられる。
即ち、レギュレータ（６）には２軸まわシの回転制御が
指示される。
指示される。
前述のように、Ｙ軸回転及び２軸回転によシ必ず全天球
が走査されるから、これらのいずれかの動作の最中に太
陽プレゼンス信号ｓｐが１になる。
が走査されるから、これらのいずれかの動作の最中に太
陽プレゼンス信号ｓｐが１になる。
その場合、内部フラグはＦｙ、Ｆｚとも０とな＃）Ｉ太
陽ルゼンス信号ＳＰによシスイッチＢ＠、スイッチＤ６
９．ヌイツチＥｎｏが閉となる。信号ラインはスイッチ
Ｂ ０７！が閉じると検出角Ｓα、スイッチＤＣ３１が
閉じると検出角Ｓβ、スイッチｍ （４０が閉じるとバ
イアスコマンド（ハ）にそれぞれ接続される。
陽ルゼンス信号ＳＰによシスイッチＢ＠、スイッチＤ６
９．ヌイツチＥｎｏが閉となる。信号ラインはスイッチ
Ｂ ０７！が閉じると検出角Ｓα、スイッチＤＣ３１が
閉じると検出角Ｓβ、スイッチｍ （４０が閉じるとバ
イアスコマンド（ハ）にそれぞれ接続される。
従って角度誤差信号ψＣ２θｃ２ψＣ及び角速度誤差信
号ωｃＸ、ωＣＹ ＋ωＣＺは！ ＋７１式で与えられ
る。
号ωｃＸ、ωＣＹ ＋ωＣＺは！ ＋７１式で与えられ
る。
即ち、レギュレータ（６）にはＹ軸、２軸まわシの回転
角を保持するとともだ、Ｙ軸まわシの回転制御を行うよ
う指示がなされる。
角を保持するとともだ、Ｙ軸まわシの回転制御を行うよ
う指示がなされる。
なお、二軸太陽センサＬ３１１の最大視野角Ａ及びＢか
４５度に満たない場合は例えば第５図に示す回転方法が
ある。図において図（ａ）が１回目１図（ｂ）が２回目
９図（Ｃ）が３回目の回転を表し、（９）、（至）及び
記号Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂは第３図と同じである。
４５度に満たない場合は例えば第５図に示す回転方法が
ある。図において図（ａ）が１回目１図（ｂ）が２回目
９図（Ｃ）が３回目の回転を表し、（９）、（至）及び
記号Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂは第３図と同じである。
まず、Ｙ軸まわシに３６０度回転すると回転視野は図（
ａ）のようになる。次にｘ１１１］まわシに６０度回転
させた後、再びＹ軸１わ〕に３６０度回転させると回転
視野は図（ｂ）のようになる。さらにＹ軸まわシに６０
度回転させた後、Ｙ軸まわシに３６０度回転させると回
転視野は図（Ｃ）のようになる。
ａ）のようになる。次にｘ１１１］まわシに６０度回転
させた後、再びＹ軸１わ〕に３６０度回転させると回転
視野は図（ｂ）のようになる。さらにＹ軸まわシに６０
度回転させた後、Ｙ軸まわシに３６０度回転させると回
転視野は図（Ｃ）のようになる。
以上の一連の動作によシ全天を走査することができ、こ
のようなロジックをモードコントローラに組めば、先に
述べた一実施例と同様の機能を持った太陽捕捉姿勢制御
装置を得ることができる。
のようなロジックをモードコントローラに組めば、先に
述べた一実施例と同様の機能を持った太陽捕捉姿勢制御
装置を得ることができる。
以上のように、この発明によれば二軸太陽センサの７ｙ
数回回転によシ全天走査を行うようにしたので、搭載機
器の視野・配置の制限を軽くシ、かつ簡潔で低コストの
装置を得る効果がある。
数回回転によシ全天走査を行うようにしたので、搭載機
器の視野・配置の制限を軽くシ、かつ簡潔で低コストの
装置を得る効果がある。
第１図はこの発明の一実に例による太陽捕捉制御装置を
示す構成図、第２図はこの発明の一実施例における二軸
太陽センサの取付方向を示す図。 第３図はこの発明の一実施例における回転動作による天
球走査範囲を示す図、第４図はこの発明の一実施例にお
けるモードコントローラのロジックを示す図、第５図は
この発明の他の実施例における回転動作による天球走査
範囲を示す図、第６図は従来の装置の構成を示す図、第
１図は太陽方向角を示す図、第８図は従来の装置におけ
る一軸太陽センサの配置を示す図、第Ｓ図は従来の装置
におけるモードコントローラのロジックを示す図。 第１ Ｑｉｄハレギュレータのロジックを示す図であｊ
９．ｆｉ＋は一軸太陽センサ１．（２１は一軸太陽セン
サ２、ｆ３１は一軸太陽センサ３．（４）はレートジャ
イロ。 （５）はモードコントローラ、（６）はレギュレータ、
（７１はアク手ユエータ、（８）は太陽センサヘッド、
（９Ｉは仮想球、α・は視野１．α９は視野２．（１３
は視野３゜α３はＯＲ回路、（１４１ＦｉＮＯＴ回路、
ａＳはＡＮＤ回路。 （Ｉｅはスイッチ１．（ｌηはスイッチ２．側はスイッ
チ３、α９はスイッチ４．■はスイッチ５．Ｑｌｌはス
イッチ６、（２）はスイッチＴ、（２）はスイッチ８．
Ｈにゼロコマンド、（ハ）ハハイアスコマン）”、＠
ｕ符号反転ゲイン、＠はシグナルセレクタ、＠は比例ゲ
イン、＠は微分ゲイン、■はフィルタ、 ３１１は二軸
太陽センサ、＠は視野、０３は回転視野、ｃ３４は積分
器、（至）は比較器、（至）はスイッチＡ、 （３ηは
スイッチＢ、＠はスイッチＣ２０１はスイッチＤ、Ｇｌ
ＯはスイッチＢ、（４０はスイッチ１．＠ｚはスイッチ
Ｇである。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。
示す構成図、第２図はこの発明の一実施例における二軸
太陽センサの取付方向を示す図。 第３図はこの発明の一実施例における回転動作による天
球走査範囲を示す図、第４図はこの発明の一実施例にお
けるモードコントローラのロジックを示す図、第５図は
この発明の他の実施例における回転動作による天球走査
範囲を示す図、第６図は従来の装置の構成を示す図、第
１図は太陽方向角を示す図、第８図は従来の装置におけ
る一軸太陽センサの配置を示す図、第Ｓ図は従来の装置
におけるモードコントローラのロジックを示す図。 第１ Ｑｉｄハレギュレータのロジックを示す図であｊ
９．ｆｉ＋は一軸太陽センサ１．（２１は一軸太陽セン
サ２、ｆ３１は一軸太陽センサ３．（４）はレートジャ
イロ。 （５）はモードコントローラ、（６）はレギュレータ、
（７１はアク手ユエータ、（８）は太陽センサヘッド、
（９Ｉは仮想球、α・は視野１．α９は視野２．（１３
は視野３゜α３はＯＲ回路、（１４１ＦｉＮＯＴ回路、
ａＳはＡＮＤ回路。 （Ｉｅはスイッチ１．（ｌηはスイッチ２．側はスイッ
チ３、α９はスイッチ４．■はスイッチ５．Ｑｌｌはス
イッチ６、（２）はスイッチＴ、（２）はスイッチ８．
Ｈにゼロコマンド、（ハ）ハハイアスコマン）”、＠
ｕ符号反転ゲイン、＠はシグナルセレクタ、＠は比例ゲ
イン、＠は微分ゲイン、■はフィルタ、 ３１１は二軸
太陽センサ、＠は視野、０３は回転視野、ｃ３４は積分
器、（至）は比較器、（至）はスイッチＡ、 （３ηは
スイッチＢ、＠はスイッチＣ２０１はスイッチＤ、Ｇｌ
ＯはスイッチＢ、（４０はスイッチ１．＠ｚはスイッチ
Ｇである。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。
Claims (1)
- 人工衛星等の飛しよう体に搭載され、姿勢を保持ある
いは変更するための姿勢制御装置において、単一の二軸
検出型太陽センサと、三軸検出型角速度センサと、これ
らセンサの信号を姿勢状態に応じて自動的に切換えるモ
ードコントローラと、このモードコントローラにより切
換えられたセンサ信号をもとに制御指令信号を発生する
レギュレータと、このレギュレータの制御指令信号に追
従して制御トルクを発生するアクチュエータとを備え、
任意の初期姿勢状態から太陽を捕捉することを特徴とす
る太陽捕捉姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207702A JPH0257500A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 太陽捕捉姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207702A JPH0257500A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 太陽捕捉姿勢制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257500A true JPH0257500A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16544152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207702A Pending JPH0257500A (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 太陽捕捉姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0257500A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112937919A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法 |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP63207702A patent/JPH0257500A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112937919A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法 |
| CN112937919B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-04-19 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法 |
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