JPH05178294A - 宇宙機器制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 事前の詳細な解析が不要で、発射前の発射可
否判断の確度を増加でき、且つ、予測不可能な突風に対
しても確実に対応できるようにする。 【構成】 制御装置１１は、発射前プリプログラム・レ
ート再設定部１２、飛行時プリプログラム・レート再設
定部１３及び制御演算部１４により構成される。上記再
設定部１２は、メモリ１５の記憶データ及び風データ観
測装置１６からの観測データにより発射前プリプログラ
ム・レートをプリプログラム・レート設定メモリ１８に
設定する。上記再設定部１３は、風データ観測装置１７
及び設定メモリ１８からのデータに基づいて飛行時のプ
リプログラム・レートを再設定して制御演算部１４に出
力する。この制御演算部１４は、飛行時プリプログラム
・レート再設定部１３からのプリプログラム・レート及
び慣性センサ３からの機体姿勢情報により姿勢修正量を
算出し、エンジン舵角を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実測風データに基づい
て宇宙機器のプリプログラム・レート（姿勢変更量デー
タ）を自動的に再設定する機能を有する宇宙機器制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばロケット等の宇宙機器の制
御装置は、図３に示すように構成されている。図３にお
いて、１はオリジナル・プリプログラム・レート（姿勢
変更量データ）を記憶してなるメモリで、このメモリ１
から読出されるプリプログラム・レートは、制御装置２
に入力される。上記メモリ１に記憶されるオリジナル・
プリプログラム・レートは、確率的に平均的な風が宇宙
機器に作用した場合に働く空気力が最小（迎え角がほぼ
零）となるように設定されている。また、制御装置２に
は、機体姿勢を検出する慣性センサ（ＩＭＵ）３から検
出信号が入力される。制御装置２は、制御演算部４によ
り構成したもので、メモリ１からのオリジナル・プリプ
ログラム・レート及び慣性センサ３が検出した実際の機
体姿勢情報より姿勢修正量を算出し、エンジン舵角制御
用のアクチュエータ５を駆動する。

【０００３】上記エンジン舵角制御に使用するプリプロ
グラム・レートは、確率的に平均した風が作用した場合
に、宇宙機器に作用する空気力及びエンジン舵角が最小
となるように予め設定し、それ以降の変更は行なわな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】確率的に平均した風に
対して宇宙機器のプリプログラム・レートを設定するよ
うな従来の方法では、宇宙機器の発射前３〜４時間前の
実測データによる発射可否判断においては、発射直前の
風の予測を考慮して行なうため、ある程度の余裕を見込
んだ判断が必要となり、発射の確率を増加させることは
困難である。

【０００５】また、事前の解析においても、確率的に考
え得る全ての風に対して実施するため、解析費用／実施
期間に対して改善ができない。更に、発射直前まで連続
して風を観測できるシステムが導入されても、そのデー
タを反映することができないという問題がある。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、事前の詳細な解析が不要で、発射前の可否判断の確
度を増加でき、且つ、予測不可能な突風に対しても確実
に対応し得る宇宙機器制御装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る宇宙機器制
御装置は、宇宙機器の発射前に風データを観測する第１
の風データ観測手段と、この観測手段により観測された
風データに基づいてオリジナル・プリプログラム・レー
トを再設定する発射前プリプログラム・レート再設定手
段と、宇宙機器の発射直前及び飛行時の風データを観測
する第２の風データ観測手段と、上記発射前プリプログ
ラム・レート再設定手段により再設定されたプリプログ
ラム・レートを上記第２の風データ観測手段により観測
された風データに基づいて更に再設定する飛行時プリプ
ログラム・レート再設定手段と、宇宙機器の機体姿勢を
検出する慣性センサと、この慣性センサにより検出され
た機体姿勢及び上記飛行時プリプログラム・レート再設
定手段により再設定されたプリプログラム・レートから
姿勢修正量を算出し、エンジン舵角を制御する制御演算
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】宇宙機器の発射前において、発射前プリプログ
ラム・レート再設定手段は、第１の風データ観測手段に
より観測された発射前最終の風データに基づいてオリジ
ナル・プリプログラム・レートを再設定する。この発射
前プリプログラム・レート再設定手段により設定したプ
リプログラム・レートは、種々の制約から発射数時間前
の風データに基づくものであるので、より確度の高い制
御を実施するために第２の風データ観測手段により観測
した発射直前の風データを飛行時プリプログラム・レー
ト再設定手段に入力し、再度、プリプログラム・レート
の修正を行なう。また、発射後においても、第２の風デ
ータ観測手段により観測した飛行時の風データを飛行時
プリプログラム・レート再設定手段に入力してプリプロ
グラム・レートを修正する。

【０００９】上記のように観測した風データに基づいて
プリプログラム・レートを修正することにより、宇宙機
器に作用する空気力及び発生するエンジン舵角を最小に
でき、事前の詳細な解析を行なうことなく発射前の発射
可否判断の確度を増加することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図１において１１は制御装置で、発射前プリプログ
ラム・レート再設定部１２、飛行時プリプログラム・レ
ート再設定部１３及び制御演算部１４からなり、発射前
プリプログラム・レート再設定部１２に対し、メモリ１
５に記憶されているオリジナル・プリプログラム・レー
ト及び発射前の風データを観測する風データ観測装置１
６より風データが入力される。上記メモリ１５に記憶さ
れるオリジナル・プリプログラム・レートは、確率的に
平均的な風が宇宙機器に作用した場合に働く空気力が最
小（アクチュエータ作用量が最小）となるように設定さ
れている。また、上記飛行時プリプログラム・レート再
設定部１３には、飛行時における風データを観測する風
データ観測装置１７より観測データが入力される。

【００１２】上記発射前プリプログラム・レート再設定
部１２は、メモリ１５からのプリプログラム・レート及
び風データ観測装置１６からの風データに基づいて発射
前プリプログラム・レートをプリプログラム・レート設
定メモリ１８に設定する。このメモリ１８に設定された
プリプログラム・レートは、飛行時プリプログラム・レ
ート再設定部１３に送られる。この飛行時プリプログラ
ム・レート再設定部１３は、風データ観測装置１７及び
プリプログラム・レート設定メモリ１８からのデータに
基づいて飛行時のプリプログラム・レートを再設定して
制御演算部１４に出力する。この制御演算部１４は、従
来における制御演算部４と同等の機能を有し、飛行時プ
リプログラム・レート再設定部１３からのプリプログラ
ム・レート及び慣性センサ３からの機体姿勢情報により
姿勢修正量を算出し、エンジン舵角制御用のアクチュエ
ータ５を駆動する。

【００１３】次に上記実施例の動作を説明する。宇宙機
器の発射前において、発射前プリプログラム・レート再
設定部１２は、メモリ１５からオリジナル・プリプログ
ラム・レートを読出し、風データ観測装置１６により観
測された発射前最終の風に応じて迎え角がほぼ零となる
ような値に修正し、プリプログラム・レート設定メモリ
１８に設定する。そして、このメモリ１８に設定された
データが制御装置１１へ送られ、発射直前に風データ観
測装置１７により観測された風データに基づいてプリプ
ログラム・レートが更に修正され、宇宙機器の発射時及
び飛行時のエンジン舵角が制御される。

【００１４】上記プリプログラム・レート設定メモリ１
８に設定されたデータは、風データ観測装置１６により
観測した発射当日の風データを反映している分だけ現実
的な値となり、結果として宇宙機器に働く空気力が小さ
くなっており、これはアクチュエータ５の作用量が小さ
くなっていることと等価である。この場合、プリプログ
ラム・レート設定メモリ１８に設定されるデータは、種
々の制約から発射数時間前の風データに基づくものであ
るので、より確度の高い制御を実施するためにメモリ１
８の設定データ及び風データ観測装置１７により観測し
た発射直前における風データを飛行時プリプログラム・
レート再設定部１３に入力し、再度、プリプログラム・
レートの修正を行ない、迎え角がほぼ零となるようにす
る。また、発射後においても、風データ観測装置１７に
より観測した飛行時の風データを飛行時プリプログラム
・レート再設定部１３に入力してプリプログラム・レー
トの修正を行なう。従って、宇宙機器は、この飛行時プ
リプログラム・レート再設定部１３で再設定されたプリ
プログラム・レートにより大気中を飛行する。すなわ
ち、飛行時プリプログラム・レート再設定部１３からの
プリプログラム・レート及び慣性センサ３からの機体姿
勢情報に基づいて制御演算部１４がアクチュエータ５の
作用量を決定する。

【００１５】上記全体の制御を司る制御装置１１は、宇
宙機器に搭載されるコンピュータにより代替可能であ
り、発射前の風データを観測して制御装置１１に入力す
る地上装置（風データ観測装置１６）が必要となるもの
の、他の検証作業は自動的に実施することができる。

【００１６】また、宇宙機器の発射直前及び飛行中の風
データの観測には種々の方法が考えられる。例えば図２
に示すように地上設備として設けた風データ観測装置２
１により突風成分を含まない平均的な風を観測し、その
観測データをデータ処理装置２２により処理し、データ
送信装置２３を通じて宇宙機器２４に送信する。上記風
データ観測装置２１及びデータ処理装置２２は、数分〜
１０分程度で高度３０ｋｍ程度まで風データを正確に観
測して処理できるものであり、また、データ送信装置２
３は観測データを宇宙機器２４へリアルタイムで送信で
きるものである。一方、宇宙機器２４においては、局所
的な突風成分を観測／予測する風データ観測装置２５及
び観測データを処理する処理装置２６を設け、地上装置
からデータ送信装置２３を介して送られてくる観測デー
タ及び風データ観測装置２５により観測したデータを処
理装置２６により組み合わせ、風データとして図１の飛
行時プリプログラム・レート再設定部１３に入力する。

【００１７】上記図２に示す地上設備を使用しない場
合、図１の風データ観測装置１７として、軽量化／小型
化／高精度化された風観測システムを搭載することによ
り、風データの観測を行なうことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、宇
宙機器の発射直前に観測した風データ並びに飛行時に観
測した風データに基づいてプリプログラム・レートの再
設定を行なうようにしているので、宇宙機器に作用する
空気力及び発生するエンジン舵角を常に最小にすること
ができ、従って、制御系において事前の詳細な解析を行
なうことなく発射前の発射可否判断の確度を増加できる
と共に、予測不可能な突風に対しても確実に対応でき、
且つ、ペイロード重量を増加することができる。また、
従来の制御装置では不可能であったミッションに対して
も可能となる確率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る宇宙機器制御装置の構
成を示すブロック図。

【図２】飛行時風データの観測装置の構成例を示すブロ
ック図。

【図３】従来の宇宙機器制御装置の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１１…制御装置、１２…発射前プリプログラム・レート
再設定部、１３…飛行時プリプログラム・レート再設定
部、１４…制御演算部、１５…メモリ、１６…風データ
観測装置、１７…風データ観測装置、１８…プリプログ
ラム・レート設定メモリ、２１…風データ観測装置、２
２…データ処理装置、２３…データ送信装置、２４…宇
宙機器、２５…風データ観測装置、２６…処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 宇宙機器の発射前に風データを観測する
   第１の風データ観測手段と、この観測手段により観測さ
   れた風データに基づいてオリジナル・プリプログラム・
   レートを再設定する発射前プリプログラム・レート再設
   定手段と、宇宙機器の発射直前及び飛行時の風データを
   観測する第２の風データ観測手段と、上記発射前プリプ
   ログラム・レート再設定手段により再設定されたプリプ
   ログラム・レートを上記第２の風データ観測手段により
   観測された風データに基づいて更に再設定する飛行時プ
   リプログラム・レート再設定手段と、宇宙機器の機体姿
   勢を検出する慣性センサと、この慣性センサにより検出
   された機体姿勢及び上記飛行時プリプログラム・レート
   再設定手段により再設定されたプリプログラム・レート
   から姿勢修正量を算出し、エンジン舵角を制御する制御
   演算手段とを具備したことを特徴とする宇宙機器制御装
   置。