JPH0425200B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0425200B2 JPH0425200B2 JP57170304A JP17030482A JPH0425200B2 JP H0425200 B2 JPH0425200 B2 JP H0425200B2 JP 57170304 A JP57170304 A JP 57170304A JP 17030482 A JP17030482 A JP 17030482A JP H0425200 B2 JPH0425200 B2 JP H0425200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wheel
- speed
- attitude
- negative
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は例えば人工衛生等の被制御体の姿勢
制御に適用されるリアクシヨンホイールに係わ
り、特にその制御を行う装置に関する。
制御に適用されるリアクシヨンホイールに係わ
り、特にその制御を行う装置に関する。
周知のように、衛星の姿勢制御に適用されるリ
アクシヨンホイール（以下、ホイールと称す）
は、一般に、第１図に示すような特性を有してい
る。即ち、Td（ｓ）はホイールドライブトルク、
Tf（ｓ）は摩擦トルクである。ここで、ホイール
の回転速度（以下、スピートと称す）がＳの場
合、に相当するトルクを発生させようとして
も摩擦トルクTf（ｓ）の影響で−＝と
なるトルクしか発生することができない。このた
め、高精度の姿勢制御を要求される衛星ではこの
QR部分の補償を行う目的で積分補償部が制御部
に設けられている。この制御部では姿勢センサの
出力信号θに応じてホイールドライブ信号ΔW ΔW＝KL（θ＋Krdθ／dt＋KI∫a pθdt） ……(1) 但し、 （KL：制御ループゲイン Kr：衛星位置による角速度のレードゲイン KI：積分補正ゲイン） を求めるものであり、前記積分補償部では ∫a pθdt（ａ：現時点の時間）なる衛星の姿勢誤差に
対応した値が求められる。したがつて、ホイール
は正のスピードあるいは負のスピードの場合この
積分補償されたドライブ信号ΔWによつて適切に
制御される。
アクシヨンホイール（以下、ホイールと称す）
は、一般に、第１図に示すような特性を有してい
る。即ち、Td（ｓ）はホイールドライブトルク、
Tf（ｓ）は摩擦トルクである。ここで、ホイール
の回転速度（以下、スピートと称す）がＳの場
合、に相当するトルクを発生させようとして
も摩擦トルクTf（ｓ）の影響で−＝と
なるトルクしか発生することができない。このた
め、高精度の姿勢制御を要求される衛星ではこの
QR部分の補償を行う目的で積分補償部が制御部
に設けられている。この制御部では姿勢センサの
出力信号θに応じてホイールドライブ信号ΔW ΔW＝KL（θ＋Krdθ／dt＋KI∫a pθdt） ……(1) 但し、 （KL：制御ループゲイン Kr：衛星位置による角速度のレードゲイン KI：積分補正ゲイン） を求めるものであり、前記積分補償部では ∫a pθdt（ａ：現時点の時間）なる衛星の姿勢誤差に
対応した値が求められる。したがつて、ホイール
は正のスピードあるいは負のスピードの場合この
積分補償されたドライブ信号ΔWによつて適切に
制御される。
ところで、第１図より明らかなように、ホイー
ルスピードが正から負、あるいは負から正に変化
する場合、ホイールの摩擦トルクTf（ｓ）はステ
ツプ状に変化する。前記積分補償部の出力信号は
姿勢誤差に関して変化する値であり、ホイールの
スピードが正から負あるいは負から正に変化する
時点では摩擦トルクの符号変化に対して積分補償
部が追従することができない。したがつて、従来
のホイール制御装置ではホイールスピードの符号
が変化する時点において適切な姿勢制御を行うこ
とが困難であり、衛星の姿勢に乱れを生じさせる
ものであつた。
ルスピードが正から負、あるいは負から正に変化
する場合、ホイールの摩擦トルクTf（ｓ）はステ
ツプ状に変化する。前記積分補償部の出力信号は
姿勢誤差に関して変化する値であり、ホイールの
スピードが正から負あるいは負から正に変化する
時点では摩擦トルクの符号変化に対して積分補償
部が追従することができない。したがつて、従来
のホイール制御装置ではホイールスピードの符号
が変化する時点において適切な姿勢制御を行うこ
とが困難であり、衛星の姿勢に乱れを生じさせる
ものであつた。
〔発明の目的〕
この発明は上記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするところはホイールスピードが
正から負あるいは負から正に変化する時点におい
ても被制御体の姿勢を安定に保持することが可能
なホイール制御装置を提供しようとするものであ
る。
で、その目的とするところはホイールスピードが
正から負あるいは負から正に変化する時点におい
ても被制御体の姿勢を安定に保持することが可能
なホイール制御装置を提供しようとするものであ
る。
この発明はホイールのスピードが零近傍となつ
た時点において所定の値を積分補償部に設定する
ことにより、衛星の姿勢変動を極力抑えようとす
るものである。
た時点において所定の値を積分補償部に設定する
ことにより、衛星の姿勢変動を極力抑えようとす
るものである。
以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
第２図において、２１は制御部であり、この制
御部２１には図示せぬ姿勢センサにより姿勢誤差
信号θが供給されるとともに、速度検出回路２２
によつて検出されたホイール２３のスピードに対
応した信号が供給される。この制御部２１には積
分補償部２１1が設けられており、この積分補償
部２１1で補償されたホイールドライブ信号ΔW
が制御部２１より出力される。このホイールドラ
イブ信号ΔWはホイール駆動回路２４に供給さ
れ、この駆動回路２４からはホイールドライブ信
号ΔWに対応した例えばパルス信号が出力され
る。即ち、ホイール駆動回路２４はアンド回路２
５，２６および位相器２７から構成され、これら
アンド回路２５，２６の一方入力端にはそれぞれ
クロツクパルス信号CLが供給される。これらア
ンド回路２５，２６の他方入力端にはそれぞれ前
記ホイールドライブ信号ΔWが供給されており、
この信号ΔWによつて前記クロツクパルス信号
CLの出力が制御される。これらアンド回路２５，
２６のうちアンド回路２５より出力されるパルス
信号は直接ホイール２３を駆動するモータの一方
コイル２８に供給され、アンド回路２６より出力
されるパルス信号は前記位相器２７によつて90°
位相された後、前記モータの他方コイル２９に供
給される。
御部２１には図示せぬ姿勢センサにより姿勢誤差
信号θが供給されるとともに、速度検出回路２２
によつて検出されたホイール２３のスピードに対
応した信号が供給される。この制御部２１には積
分補償部２１1が設けられており、この積分補償
部２１1で補償されたホイールドライブ信号ΔW
が制御部２１より出力される。このホイールドラ
イブ信号ΔWはホイール駆動回路２４に供給さ
れ、この駆動回路２４からはホイールドライブ信
号ΔWに対応した例えばパルス信号が出力され
る。即ち、ホイール駆動回路２４はアンド回路２
５，２６および位相器２７から構成され、これら
アンド回路２５，２６の一方入力端にはそれぞれ
クロツクパルス信号CLが供給される。これらア
ンド回路２５，２６の他方入力端にはそれぞれ前
記ホイールドライブ信号ΔWが供給されており、
この信号ΔWによつて前記クロツクパルス信号
CLの出力が制御される。これらアンド回路２５，
２６のうちアンド回路２５より出力されるパルス
信号は直接ホイール２３を駆動するモータの一方
コイル２８に供給され、アンド回路２６より出力
されるパルス信号は前記位相器２７によつて90°
位相された後、前記モータの他方コイル２９に供
給される。
ここで、前記制御部２１および積分補償部２１
１について説明する。前記制御部２１には第１図
に示す如く正あるいは負のホイールスピードで零
の近傍に対応して閾値THDが設定されており、
この閾値THDと前記速度検出器２２によつて検
出されたホイール２３のスピードWHL(K)（Ｋは
時刻を示す）が比較される。この結果、｜WHL
(K)｜＞THDの場合（通常時）、積分補償部２１1
では INT(K)＝INT（Ｋ−１）＋ｆ（Ｋ，θ） 但し、 INT(K)：積分補償用レジスタ ｆ（Ｋ，θ）：積分補償に対する入力であり、姿勢
誤差θの関数。
１について説明する。前記制御部２１には第１図
に示す如く正あるいは負のホイールスピードで零
の近傍に対応して閾値THDが設定されており、
この閾値THDと前記速度検出器２２によつて検
出されたホイール２３のスピードWHL(K)（Ｋは
時刻を示す）が比較される。この結果、｜WHL
(K)｜＞THDの場合（通常時）、積分補償部２１1
では INT(K)＝INT（Ｋ−１）＋ｆ（Ｋ，θ） 但し、 INT(K)：積分補償用レジスタ ｆ（Ｋ，θ）：積分補償に対する入力であり、姿勢
誤差θの関数。
なる演算が行われる。そして、積分補償用レジス
タINT(K)の内容が(1)式の第３項に代入され、こ
の補償されたホイールドライブ信号ΔWによつて
ホイール２３が制御される。
タINT(K)の内容が(1)式の第３項に代入され、こ
の補償されたホイールドライブ信号ΔWによつて
ホイール２３が制御される。
一方、｜WHL（Ｋ−１）｜＞THD且つ、｜WHL
(K)｜≦THDの場合（ホイールスピードが正ある
いは負に変化する場合）、積分補償部２１1では INT(K)＝−SIGN（INTO，WHL(K)）＋ｆ（Ｋ，
θ） 但し、 INTO：｜K1｜に相当するトルクを発生するに
必要なホイールドライブ信号 SIGN：WHL(K)＞０ならば＝INTO WHL(K)＜０ならば＝−INTO なる演算が行われる。即ち、制御部２１において
ホイール２３のスピード｜WHL(K)｜が閾値
THDより小さくなつたと判断されると、制御部
２１よりリード・オンリー・メモリ（ROM）３
０に読出し信号が供給される。このROM３０に
は第１図に示すK1，−K1に相当するホイールドラ
イブ信号が記憶されており、このホイールドライ
ブ信号のうち対応する一方が読出される。つま
り、ホイールスピードWHL(K)が正から負に変化
する場合は−K1に相当するホイールドライブ信
号が読出され、ホイールスピードWHL(K)が負か
ら正に変化する場合はK1に相当するホイールド
ライブ信号が読出される。このようにして読出さ
れた｜K1｜に相当するホイールドライブ信号は
前記演算がなされて積分補償用レジスタINT(K)
に設定され、このレジスタINT(K)の内容が(1)式
の第３項に代入される。しかして、この補償され
たホイールドライブ信号ΔWによつてホイール２
３が制御される。
(K)｜≦THDの場合（ホイールスピードが正ある
いは負に変化する場合）、積分補償部２１1では INT(K)＝−SIGN（INTO，WHL(K)）＋ｆ（Ｋ，
θ） 但し、 INTO：｜K1｜に相当するトルクを発生するに
必要なホイールドライブ信号 SIGN：WHL(K)＞０ならば＝INTO WHL(K)＜０ならば＝−INTO なる演算が行われる。即ち、制御部２１において
ホイール２３のスピード｜WHL(K)｜が閾値
THDより小さくなつたと判断されると、制御部
２１よりリード・オンリー・メモリ（ROM）３
０に読出し信号が供給される。このROM３０に
は第１図に示すK1，−K1に相当するホイールドラ
イブ信号が記憶されており、このホイールドライ
ブ信号のうち対応する一方が読出される。つま
り、ホイールスピードWHL(K)が正から負に変化
する場合は−K1に相当するホイールドライブ信
号が読出され、ホイールスピードWHL(K)が負か
ら正に変化する場合はK1に相当するホイールド
ライブ信号が読出される。このようにして読出さ
れた｜K1｜に相当するホイールドライブ信号は
前記演算がなされて積分補償用レジスタINT(K)
に設定され、このレジスタINT(K)の内容が(1)式
の第３項に代入される。しかして、この補償され
たホイールドライブ信号ΔWによつてホイール２
３が制御される。
上記のように、この実施例によればホイール２
３のスピードを検出し、このスピードが所定の閾
値より小さくなつた場合、現時点とは反対の符号
を有する所定のホイールドライブ信号を積分補償
部２１1に設定している。したがつて、ホイール
２３のスピードが正から負あるいは負から正に変
化する時点において、変わる側のホイールドライ
ブ信号を初期値として積分補償部２１1に設定し
ているため、ホイールスピードが零を通る場合に
おける衛星の姿勢変動を極力抑えることが可能で
ある。
３のスピードを検出し、このスピードが所定の閾
値より小さくなつた場合、現時点とは反対の符号
を有する所定のホイールドライブ信号を積分補償
部２１1に設定している。したがつて、ホイール
２３のスピードが正から負あるいは負から正に変
化する時点において、変わる側のホイールドライ
ブ信号を初期値として積分補償部２１1に設定し
ているため、ホイールスピードが零を通る場合に
おける衛星の姿勢変動を極力抑えることが可能で
ある。
尚、上記実施例ではこの発明を人工衛星の姿勢
制御に用いられるホイールに適用したが、これに
限らずその他の被制御体に適用し得ることは勿論
である。
制御に用いられるホイールに適用したが、これに
限らずその他の被制御体に適用し得ることは勿論
である。
以上、詳述したようにこの発明によれば、ホイ
ールスピードが正から負あるいは負から正に変化
する時点においても被制御体の姿勢を安定に保持
することが可能なホイール制御装置を提供でき
る。
ールスピードが正から負あるいは負から正に変化
する時点においても被制御体の姿勢を安定に保持
することが可能なホイール制御装置を提供でき
る。
第１図はホイールの特性を示す図、第２図はこ
の発明に係わるホイール制御装置の一実施例を示
す構成図である。 ２１……制御部、２１1……積分補償部、２２
……速度検出回路、２３……ホイール。
の発明に係わるホイール制御装置の一実施例を示
す構成図である。 ２１……制御部、２１1……積分補償部、２２
……速度検出回路、２３……ホイール。
Claims (1)
- １ 被制御体の姿勢に応じて正方向、負方向の回
転速度が与えられ所定のトルクを発生するホイー
ルと、このホイールの回転速度を検出する手段
と、この検出された回転速度に応じてホイールが
発生するトルクの補償を行う手段と、前記検出さ
れた回転速度の絶対値が零に近い所定値以下とな
つた状態において前記補償を行う手段に現符号と
は逆の符号の所定値を設定する手段とを具備した
ことを特徴とするホイール制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170304A JPS5959598A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | ホイ−ル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170304A JPS5959598A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | ホイ−ル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959598A JPS5959598A (ja) | 1984-04-05 |
| JPH0425200B2 true JPH0425200B2 (ja) | 1992-04-30 |
Family
ID=15902481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57170304A Granted JPS5959598A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | ホイ−ル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5959598A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8918236B2 (en) * | 2011-06-24 | 2014-12-23 | Honeywell International Inc. | Methods and systems for adjusting attitude using reaction wheels |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57170304A patent/JPS5959598A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5959598A (ja) | 1984-04-05 |
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