JPH0283411A - 宇宙飛翔体の姿勢決定方法 - Google Patents

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。

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姿勢決定方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

以下、１軸まわりの姿勢決定系を例にとり説明する。第
３図は従来の姿勢決定系を使用した宇宙飛翔体の姿勢制
御系を示すブロック図であり２図において（１）は宇宙
飛翔体の角速度を検出するための角速度センサ、（２）
は姿勢角を検出するための角度センサ、（３）は角速度
センサ信号と角速度補正信号を加え合わせるための加算
器、（４）はこの加算器の出力信号である推定角速度信
号を積分し推定角度信号を作り出すための積分器、（５
）は上記角度センサの出力である角度センサ信号と推定
角度信号との差をとるための比較器、（６）はこの比較
器の信号をもとに角速度補正信号を作りだすためのフィ
ルタ補償要素、（７）は上記推定角速度信号と推定角度
信号をもとに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、（８）は上記制御トルクコマン
ド信号に応じて制御トルクを発生するための制御トルク
発生装置、（９１は宇宙飛翔体のダイナミクスである。

図中、−点鎖線で囲んだ部分α〔が姿勢決定系である。

この姿勢決定系の基本的な考えは、角速度センサ（１）
の出力を積分して姿勢角を推定するものであるが、角速
度センサ（１）に誤差があるとその誤差も一緒に積分し
てしまうため推定誤差を発生する。このため積分器（４
）の出力信号である推定角度信号を角度センサ（２）の
出力信号と比較して差信号を作り、それをフィルタ補償
要素（６）に入力して角速度補正信号を発生するように
なっている。通常フィルタ補償要素（６）は積分要素と
比例要素で構成され、角速度センサ（１）の低周波の誤
差成分を補償するようになっている。また。

このような姿勢決定系は積分器（４）の初期値による推
定誤差も完全に補償することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の姿勢決定系では推定角度信号は角度
センサの出力信号に追従するように構成されているので
、角度センサの線形領域が狭くなるとそれに応じて推定
角度信号の線形領域も狭くなるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、角度センサの線形領域が狭い場合でも、広い線
形範囲の推定角度信号を作りだすことができる姿勢決定
系を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る姿勢決定方法は、広い線形範囲の推定角
度信号を得ろために、リミットチェック部とフィルタ更
新中止スイッチとを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における姿勢決定方法は、リミットチェック部
で推定角度信号をモニタし、推定角度信号があらかじめ
設定しておいたリミット値を越すとフィルタ更新中止ス
イッチにオフ信号を出力し。

角度センサによるフィルタの更新を中止する。

〔実施例〕

第１図は、この発明による姿勢決定系を使用した宇宙飛
翔体の姿勢制御系を示すブロック図であり２図中、（１
）〜（９）は従来の姿勢制御系と全く同一のものである
。この発明ではリミットチェック部（１１）とフィルタ
更新中止スイッチ（１２）とを設けたことが従来の姿勢
決定系と異なるところである。

リミットチェック部（１１）は積分器（４）の出力であ
る推定角度信号をモニタし、推定角度信号があらかじめ
設定しておいたリミット値を越したかどうかをチェック
し、オン／オフ信号を発生するためのものである。フィ
ルタ更新中止スイッチ（１２）は。

リミットチェック部（１１）からのオン／オフ信号によ
り角度センサによるフィルタの更新を中止するためのも
のである。ここでは、推定角度信号があらかじめ設定し
ておいたリミット値を越すと角度センサによるフィルタ
の更新を中止するようにオン／オフ信号を発生させるよ
うにする。

このようにリミットチェック部（１１）とフィルタ更新
中止スイッチ（１２）を設けろと角度センサの線形領域
が狭い場合でも広い線形、範囲の推定角度信号を作りだ
すことができろ。息下、軌道制御等で大きな擾乱トルク
がはいった場合の応答を例にとり、この発明による姿勢
決定系の動作を説明する。

第３図は軌道制御等で時刻ｔ１から時刻ｔ２の間。

擾乱トルクが作用した場合の応答を示したものであり２
図において、　（１３）は擾乱トルクの波形、　（１４
）は姿勢角の応答波形、　（１５）は角度センサ信号の
波形、　（１６）は推定角度信号の波形、　（１７）は
フィルタ更新中止スイッチオン／オフ信号の波形である
。

角度センサ信号の波形（１５）かられかるように、ここ
では角度センサの飽和出力をθＳＬとしている。

リミットチェック部のリミット値の設定値としてはθＳ
Ｌより小さい値θＬを選択し、波形（１６）　、　（１
７）に示したように推定角度信号がθＬを越すとフィル
タ更新中止スイッチをオフにする。このため。

時刻ｔ、から時刻ｔ４の間は角度センサによるフィルタ
の更新を中止し、角速度センサのみを使用するようにな
る。角速度センサの誤差については時刻ｔ３までにその
大半を推定補正しているため２時刻ｔ３から時刻ｔ４の
間は時刻ｔ、における推定補正信号を使用して角速度セ
ンサ信号を補正するようにする。このように姿勢決定系
を構成すると、推定角度信号は（１６）に示すような波
形となり、姿勢角の応答波形（１４）とほぼ同じ波形を
得ることができる。

なお、ここでは１軸まわゆの姿勢決定系を例にとり説明
したが、２軸及び３軸の場合に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。

〔発明の効果〕

この発明は思上説明したとおり、リミットチェック部と
フィルタ更新中止スイッチとを設けることで、角度セン
サの線形領域が狭い場合でも、広い線形範囲の推定角度
信号が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図。 第２図はこの発明の詳細な説明するための応答波形図、
第３図は従来の施設決定系を使用した姿勢制御系を示す
ブロック図である。 図において、（１）は角速度センサ、（２）は角度セン
サ、（３）は加算器、（４）は積分器、（５）は比較器
、（６）はフィルタ補償要素、　（１１）はリミットチ
ェック部。 （１２）はフィルタ更新中止スイッチである。 なお２図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　宇宙飛翔体の角速度を検出するための角速度センサと
   、姿勢角を検出するための角度センサと、推定角速度信
   号を積分して推定角度信号を作りだすための積分器と、
   上記角度センサの出力である角度センサ信号と推定角度
   信号との差をとるための比較器と、この比較器の出力信
   号をもとに角速度センサ信号に加えるべき角速度補正信
   号を作りだすためのフィルタ補償要素と、角速度センサ
   信号と角速度補正信号とを加え合わせるための加算器と
   、上記推定角度信号をモニタし、あらかじめ設定してお
   いたリミット値を推定角度信号が越したかどうかをチェ
   ックしオン／オフ信号を発生するためのリミットチェッ
   ク部と、このリミットチェック部からのオン／オフ信号
   によりフィルタ更新を中止するためのフィルタ更新中止
   スイッチとで構成され、推定角度信号があらかじめ設定
   した範囲を越すと角度センサによるフィルタの更新を中
   止し、角速度センサのみを使用するようにしたことを特
   徴とする宇宙飛翔体の姿勢決定方法。