JPH05238493A - 人工衛星の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない計算量で人工衛星本体の位置・姿勢の
変動に影響されずに可動体の位置・姿勢を制御すること
ができること。 【構成】 衛星姿勢検出手段１１と、衛星速度検出手段
１２と、衛星角速度検出手段１３と、マニピュレータハ
ンドの位置・姿勢目標値入力手段６と、マニピュレータ
２の関節角速度の検出値と人工衛星本体１の速度と角速
度の検出値に基づいて、マニピュレータ２の運動と人工
衛星本体１の運動の関係式を推定するダイナミクス推定
手段５と、目標値とダイナミクス推定手段５の推定によ
る関係式に基づいて関節アクチュエータ２１の位置を制
御する可動体制御手段３を備え、関節アクチュエータ２
１の運動に伴なう人工衛星本体１の運動を補償するよう
にマニピュレータハンドの位置・姿勢を制御する。これ
らの制御を行なうための計算は、マニピュレータ２の運
動と人工衛星本体１の運動の関係式を推定することによ
って行なわれ、この推定演算は、運動量、各運動量保存
の法則の計算に比べて計算量が著しく少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人工衛星の制御装置に係
り、特に、宇宙空間で浮遊しながら作業する多自由度マ
ニピュレータを備えた人工衛星の姿勢を制御するに好適
な人工衛星の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多自由度マニピュレータのような可動体
を備えた人工衛星の場合、地上からの指令に従って宇宙
空間で多自由度マニピュレータを駆動すると、人工衛星
本体が固定されていないため、マニピュレータの駆動に
伴う反作用によって人工衛星本体が動く。そこで、多自
由度マニピュレータを備えた人工衛星に対して、運動
量、角運動量保存の法則を基に、マニピュレータによる
人工衛星本体（宇宙ロボット）の位置・姿勢変動の影響
を予め考慮した一般化ヤコビ行列と名付けられた行列を
生成し、この行列によりマニピュレータハンドの位置・
姿勢を制御する方法（以下、一般化ヤコビ行列法と称す
る）が提案されている。この方法を用いた宇宙ロボット
の運動制御方法としては、「機械の研究」第４３巻第１
号、第１８３頁〜第１０９頁に記載されているものが挙
げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の一般化
ヤコビ行列法を用いた宇宙ロボットの運動制御方法によ
ればマニピュレータハンドの位置・姿勢の制御を精度良
く行なうことはできるが、運動量、角運動量保存の法則
を計算するための計算量が非常に多く、特に各運動量保
存の法則の計算量が非常に多い。例えば、６自由度マニ
ピュレータを備えた人工衛星の場合、一般化ヤコビ行列
を計算するのに、乗除算１５６７回、加減算１３９３回
程度の計算量を必要とする。このため、従来の一般化ヤ
コビ行列法では、制御装置のサンプリングタイムが長く
なり、マニピュレータを円滑に制御できない。従って計
算量を削減し、サンプリングタイムを短くすることが要
望されている。

【０００４】本発明の目的は、少ない計算量で人工衛星
本体の位置・姿勢の変動に影響されずに可動体の位置・
姿勢を制御することができる人工衛星の制御装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の装置として、人工衛星本体の運動
に伴う物理量を検出する衛星運動量検出手段と、人工衛
星本体に固定されて人工衛星の軌道上あるいは慣性空間
上に設定された座標系に沿って移動可能な可動体の運動
に伴う物理量を検出する可動体運動量勢検出手段と、衛
星運動量検出手段の検出出力と可動体運動量検出手段の
検出出力から可動体の現時点の位置を算出する現在値算
出手段と、可動体の位置の目標値を入力する目標値入力
手段と、目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の算
出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を生成す
る速度目標値生成手段と、衛星運動量検出手段と可動体
運動量検出手段の各検出出力を基に可動体の運動と人工
衛星本体の運動との関係式を推定するダイナミクス推定
手段と、ダイナミクス推定手段の推定による関係式と速
度目標値生成手段の生成による速度目標値を基に可動体
の目標運動量を生成する目標運動量生成手段と、目標運
動量生成手段の生成による目標運動量に従って前記座標
系における可動体の運動量を制御する運動量制御手段と
を備えている人工衛星の制御装置を構成したものであ
る。

【０００６】第２の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の速度を検
出する衛星速度検出手段と、人工衛星本体の角速度を検
出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定され
て人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座
標系に沿って移動可能な可動体の姿勢を検出する可動体
姿勢検出手段と、前記可動体の角速度を検出する可動体
角速度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検出出力と可動
体姿勢検出手段の検出出力から可動体の位置・姿勢の現
在値を算出する現在値算出手段と、可動体の位置・姿勢
の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値入力手段
の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を零に抑制
するための速度目標値を生成する速度目標値生成手段
と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及び可動体
角速度検出手段の各検出出力を基に可動体の角速度を人
工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変換係数を推
定するダイナミクス推定手段と、ダイナミクス推定手段
の推定による変換係数と速度目標値生成手段の生成によ
る速度目標値を基に可動体の移動角度の目標値を生成す
る角度目標値生成手段と、角度目標値生成手段の生成に
よる目標値に従って前記座標系における可動体の位置を
制御する可動体位置制御手段とを備えている人工衛星の
制御装置を構成したものである。

【０００７】第３の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の速度を検
出する衛星速度検出手段と、人工衛星本体の角速度を検
出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定され
て人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座
標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿勢
を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピ
ュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手段
と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュレータ姿勢
検出手段の検出出力からマニピュレータハンドの位置・
姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、マニピュレ
ータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する目標値入力
手段と、目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の算
出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を生成す
る速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速
度検出手段及び関節角速度検出手段の各検出出力を基に
関節アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角
速度に変換する式の変換係数を推定するダイナミクス推
定手段と、ダイナミクス推定手段の推定による変換係数
と速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基に関
節アクチュエータの駆動角度の目標値を生成する角度目
標値生成手段と、角度目標値生成手段の生成による目標
値に従って前記座標系における関節アクチュエータの位
置を制御する関節アクチュエータ位置制御手段とを備え
ている人工衛星の制御装置を構成したものである。

【０００８】第４の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の角速度を
検出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定さ
れて人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された
座標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿
勢を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニ
ピュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手
段と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュレータ姿
勢検出手段の検出出力からマニピュレータハンドの位置
・姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、マニピュ
レータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する目標値入
力手段と、目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の
算出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を生成
する速度目標値生成手段と、衛星角速度検出手段と関節
角速度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエータ
の角速度を人工衛星本体の角速度に変換する式の変換係
数を推定する第１ダイナミクス推定手段と、第１ダイナ
ミクス推定手段の推定による変換係数と運動量保存則に
従った衛星本体とマニピュレータとの関係式を基に関節
アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度
に変換する式の変換係数を推定する第２ダイナミクス推
定手段と、第２ダイナミクス推定手段の推定による変換
係数と速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基
に関節アクチュエータの駆動角度の目標値を生成する角
度目標値生成手段と、角度目標値生成手段の生成による
目標値に従って前記座標系における関節アクチュエータ
の位置を制御する関節アクチュエータ位置制御手段とを
備えている人工衛星の制御装置を構成したものである。

【０００９】第５の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の速度を検
出する衛星速度検出手段と、人工衛星本体の角速度を検
出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定され
て人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座
標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿勢
を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピ
ュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手段
と、人工衛星本体に固定されて人工衛星本体の姿勢を制
御する姿勢制御用アクチュエータの角速度を検出するア
クチュエータ角速度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検
出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出出力からマ
ニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算出する現
在値算出手段と、マニピュレータハンドの位置・姿勢の
目標値を入力する位置・姿勢目標値入力手段と、人工衛
星本体の姿勢の目標値を入力する姿勢目標値入力手段
と、位置・姿勢目標値入力手段の入力値と現在値算出手
段の算出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を
生成するマニピュレータ速度目標値生成手段と、姿勢目
標値入力手段の入力値と衛星姿勢検出手段の検出出力と
の偏差を零に抑制するための速度目標値を生成する衛星
速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度
検出手段及び関節角速度検出手段の各検出出力を基に関
節アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速
度に変換する式の変換係数を推定する第１ダイナミクス
推定手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及
びアクチュエータ角速度検出手段の各検出出力を基に姿
勢制御用アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度
と角速度に変換する式の変換係数を推定する第２ダイナ
ミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の推定に
よる変換係数とマニピュレータ速度目標値生成手段の生
成による速度目標値を基に関節アクチュエータに対する
駆動角度の目標値を生成するマニピュレータ角度目標値
生成手段と、第２ダイナミクス推定手段の推定による変
換係数と衛星速度目標値生成手段の生成による速度目標
値を基に姿勢制御用アクチュエータに対する駆動角速度
の目標値を生成するアクチュエータ角速度目標値生成手
段と、アクチュエータ角速度目標値生成手段の生成によ
る目標値に従って前記座標系における姿勢制御用アクチ
ュエータの速度を制御する姿勢制御用アクチュエータ速
度制御手段とを備えている人工衛星の制御装置を構成し
たものである。

【００１０】第６の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の角速度を
検出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定さ
れて人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された
座標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿
勢を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニ
ピュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手
段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星本体の姿勢を
制御する姿勢制御用アクチュエータの角速度を検出する
アクチュエータ角速度検出手段と、衛星姿勢検出手段の
検出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出出力から
マニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算出する
現在値算出手段と、マニピュレータハンドの位置・姿勢
の目標値を入力する位置・姿勢目標値入力手段と、人工
衛星本体の姿勢の目標値を入力する姿勢目標値入力手段
と、位置・姿勢目標値入力手段の入力値と現在値算出手
段の算出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を
生成するマニピュレータ速度目標値生成手段と、姿勢目
標値入力手段の入力値と衛星姿勢検出手段の検出出力と
の偏差を零に抑制するための速度目標値を生成する衛星
速度目標値生成手段と、衛星角速度検出手段と関節角速
度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエータの角
速度を人工衛星本体の角速度に変換する式の変換係数を
推定する第１ダイナミクス推定手段と、第１ダイナミク
ス推定手段の推定による変換係数と運動量保存則に従っ
た衛星本体とマニピュレータとの関係式を基に関節アク
チュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変
換する式の変換係数を推定する第２ダイナミクス推定手
段と、アクチュエータ角速度検出手段の検出出力を基に
姿勢制御用アクチュエータの角速度を人工衛星本体の角
速度に変換する式の変換係数を推定する第３ダイナミク
ス推定手段と、第３ダイナミクス推定手段の推定による
変換係数と運動量保存則に従った衛星本体と姿勢制御用
アクチュエータとの関係式を基に姿勢制御用アクチュエ
ータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する
式の変換係数を推定する第４ダイナミクス推定手段と、
第２ダイナミクス推定手段の推定による変換係数とマニ
ピュレータ速度目標値生成手段の生成による速度目標値
を基に関節アクチュエータに対する駆動角度の目標値を
生成するマニピュレータ角度目標値生成手段と、第４ダ
イナミクス推定手段の推定による変換係数と衛星速度目
標値生成手段の生成による速度目標値を基に姿勢制御用
アクチュエータに対する駆動角速度の目標値を生成する
アクチュエータ角速度目標値生成手段と、アクチュエー
タ角速度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
記座標系における姿勢制御用アクチュエータの速度を制
御する姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段とを備え
ている人工衛星の制御装置を構成したものである。

【００１１】第７の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の速度を検
出する衛星速度検出手段と、人工衛星本体の角速度を検
出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定され
て人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座
標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿勢
を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピ
ュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手段
と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュレータ姿勢
検出手段の検出出力からマニピュレータハンドの位置・
姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、マニピュレ
ータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する目標値入力
手段と、目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の算
出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を生成す
るマニピュレータ速度目標値生成手段と、衛星速度検出
手段と衛星角速度検出手段及び関節角速度検出手段の各
検出出力を基に関節アクチュエータの角速度を人工衛星
本体の速度と角速度に変換する式の変換係数を推定する
第１ダイナミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手
段の推定による変換係数とマニピュレータ速度目標値生
成手段の生成による速度目標値を基に関節アクチュエー
タの駆動角度の目標値を生成する角度目標値生成手段
と、角度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
記座標系における関節アクチュエータの位置を制御する
関節アクチュエータ位置制御手段と、人工衛星本体に固
定されたアンテナの駆動を制御するアンテナ駆動用アク
チュエータの角速度を検出するアンテナ角速度検出手段
と、アンテナ駆動用アクチュエータの姿勢を検出するア
ンテナ姿勢検出手段と、アンテナ駆動用アクチュエータ
アの姿勢の目標値を入力するアンテナ目標値入力手段
と、アンテナ目標値入力手段の入力値とアンテナ姿勢検
出手段の検出出力との偏差を零に抑制するための速度目
標値を生成するアンテナ速度目標値生成手段と、衛星速
度検出手段と衛星角速度検出手段及びアンテナ角速度検
出手段の各検出出力を基にアンテナ駆動用アクチュエー
タの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式
の変換係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、第
２ダイナミクス推定手段の推定による変換係数とアンテ
ナ速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基にア
ンテン駆動用アクチュエータの駆動角度の目標値を生成
するアンテナ角度目標値生成手段と、アンテナ角度目標
値生成手段の生成による目標値に従って前記座標系にお
けるアンテナ駆動用アクチュエータの姿勢を制御するア
ンテナ駆動用アクチュエータ姿勢制御手段とを備えてい
る人工衛星の制御装置を構成したものである。

【００１２】第８の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の角速度を
検出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定さ
れて人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された
座標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿
勢を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニ
ピュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手
段と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュレータ姿
勢検出手段の検出出力からマニピュレータハンドの位置
・姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、マニピュ
レータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する目標値入
力手段と、目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の
算出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を生成
する速度目標値生成手段と、衛星角速度検出手段と関節
角速度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエータ
の角速度を人工衛星本体の角速度に変換する式の変換係
数を推定する第１ダイナミクス推定手段と、第１ダイナ
ミクス推定手段の推定による変換係数と運動量保存則に
従った衛星本体とマニピュレータとの関係式を基に関節
アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度
に変換する式の変換係数を推定する第２ダイナミクス推
定手段と、第２ダイナミクス推定手段の推定による変換
係数と速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基
に関節アクチュエータの駆動角度の目標値を生成する角
度目標値生成手段と、角度目標値生成手段の生成による
目標値に従って前記座標系における関節アクチュエータ
の位置を制御する関節アクチュエータ位置制御手段と、
人工衛星本体に固定されたアンテナの駆動を制御するア
ンテナ駆動用アクチュエータの角速度を検出するアンテ
ナ角速度検出手段と、アンテナ駆動用アクチュエータの
姿勢を検出するアンテナ姿勢検出手段と、アンテナ駆動
用アクチュエータアの姿勢の目標値を入力するアンテナ
目標値入力手段と、アンテナ目標値入力手段の入力値と
アンテナ姿勢検出手段の検出出力との偏差を零に抑制す
るための速度目標値を生成するアンテナ速度目標値生成
手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及びア
ンテナ角速度検出手段の各検出出力を基にアンテナ駆動
用アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速
度に変換する式の変換係数を推定する第３ダイナミクス
推定手段と、第３ダイナミクス推定手段の推定による変
換係数とアンテナ速度目標値生成手段の生成による速度
目標値を基にアンテン駆動用アクチュエータの駆動角度
の目標値を生成するアンテナ角度目標値生成手段と、ア
ンテナ角度目標値生成手段の生成による目標値に従って
前記座標系におけるアンテナ駆動用アクチュエータの姿
勢を制御するアンテナ駆動用アクチュエータ姿勢制御手
段とを備えている人工衛星の制御装置を構成したもので
ある。

【００１３】第９の装置として、人工衛星本体の姿勢を
検出する衛星姿勢検出手段と、人工衛星本体の速度を検
出する衛星速度検出手段と、人工衛星本体の角速度を検
出する衛星角速度検出手段と、人工衛星本体に固定され
て人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座
標系に沿って移動可能な多自由度マニピュレータの姿勢
を検出するマニピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピ
ュレータの関節の角速度を検出する関節角速度検出手段
と、人工衛星本体に固定されて人工衛星本体の姿勢を制
御する姿勢制御用アクチュエータの角速度を検出するア
クチュエータ角速度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検
出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出出力からマ
ニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算出する現
在値算出手段と、マニピュレータハンドの位置・姿勢の
目標値を入力する位置・姿勢目標値入力手段と、人工衛
星本体の姿勢の目標値を入力する姿勢目標値入力手段
と、位置・姿勢目標値入力手段の入力値と現在値算出手
段の算出値との偏差を零に抑制するための速度目標値を
生成するマニピュレータ速度目標値生成手段と、姿勢目
標値入力手段の入力値と衛星姿勢検出手段の検出出力と
の偏差を零に抑制するための速度目標値を生成する衛星
速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度
検出手段及び関節角速度検出手段の各検出出力を基に関
節アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速
度に変換する式の変換係数を推定する第１ダイナミクス
推定手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及
びアクチュエータ角速度検出手段の各検出出力を基に姿
勢制御用アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度
と角速度に変換する式の変換係数を推定する第２ダイナ
ミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の推定に
よる変換係数とマニピュレータ速度目標値生成手段の生
成による速度目標値を基に関節アクチュエータに対する
駆動角度の目標値を生成するマニピュレータ角度目標値
生成手段と、第２ダイナミクス推定手段の推定による変
換係数と衛星速度目標値生成手段の生成による速度目標
値を基に姿勢制御用アクチュエータに対する駆動角速度
の目標値を生成するアクチュエータ角速度目標値生成手
段と、アクチュエータ角速度目標値生成手段の生成によ
る目標値に従って前記座標系における姿勢制御用アクチ
ュエータの速度を制御する姿勢制御用アクチュエータ速
度制御手段と、人工衛星本体に固定されたアンテナの駆
動を制御するアンテナ駆動用アクチュエータの角速度を
検出するアンテナ角速度検出手段と、アンテナ駆動用ア
クチュエータの姿勢を検出するアンテナ姿勢検出手段
と、アンテナ駆動用アクチュエータアの姿勢の目標値を
入力するアンテナ目標値入力手段と、アンテナ目標値入
力手段の入力値とアンテナ姿勢検出手段の検出出力との
偏差を零に抑制するための速度目標値を生成するアンテ
ナ速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速
度検出手段及びアンテナ角速度検出手段の各検出出力を
基にアンテナ駆動用アクチュエータの角速度を人工衛星
本体の速度と角速度に変換する式の変換係数を推定する
第３ダイナミクス推定手段と、第３ダイナミクス推定手
段の推定による変換係数とアンテナ速度目標値生成手段
の生成による速度目標値を基にアンテン駆動用アクチュ
エータの駆動角度の目標値を生成するアンテナ角度目標
値生成手段と、アンテナ角度目標値生成手段の生成によ
る目標値に従って前記座標系におけるアンテナ駆動用ア
クチュエータの姿勢を制御するアンテナ駆動用アクチュ
エータ姿勢制御手段とを備えている人工衛星の制御装置
を構成したものである。

【００１４】第１乃至第９のうちいずれか一つの装置を
含む第１０の装置として、各ダイナミクス推定手段は、
各検出値と推定値との偏差を示す誤差を基づいて、この
誤差が小さくなるように変換係数を修正してなる人工衛
星の制御装置を構成したものである。

【００１５】

【作用】人工衛星本体に搭載された可動体に運動指令が
与えられて可動体が運動すると、可動体の運動に伴ない
物理量が検出されると共に、人工衛星本体の運動に伴な
う物理量が検出される。これら検出値から可動体の現時
点における位置が現在値として算出される。そして現在
値と可動体の位置の目標値との偏差が求められ、この偏
差を零に抑制するための速度目標値が生成される。更に
人工衛星本体の運動に伴なう物理量と可動体の運動に伴
なう物理量の検出値を基に可動体の運動と人工衛星本体
の運動との関係式が推定される。この推定演算の計算量
は運動量、角運動量保存の法則の計算に比べて計算量が
著しく少ない。そしてダイナミクス推定手段の推定によ
る関係式と速度目標値を基に可動体の目標運動量が生成
される。可動体の目標運動量が生成されると、この目標
運動量に従って、人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上
に設定された座標系における可動体の運動量が制御され
る。すなわち、可動体の運動に伴なって、人工衛星本体
の位置・姿勢が変動するのを補償するように可動体の運
動量が制御される。従って、少ない計算量で人工衛星本
体の位置・姿勢の変動に影響されずに可動体の位置・姿
勢を制御することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 （第１実施例）図１は第１実施例として、可動体として
マニピュレータを備えた人工衛星の構成図を示してい
る。本実施例における制御装置は、人工衛星本体の運動
の制御は行なわず、マニピュレータの運動の影響による
人工衛星本体の運動をあらかじめ考慮し、人工衛星本体
の運動を補償することによって、人工衛星の軌道上ある
いは慣性空間上に設定された座標系に対してマニピュレ
ータハンドの位置・姿勢の制御を行なうように構成され
ている。具体的には、図１に示されるように、人工衛星
本体１は外部に６自由度マニピュレータを備えており、
内部には人工衛星本体１の姿勢を検出する衛星姿勢検出
手段１１、人工衛星本体１の速度を検出する衛星速度検
出手段１２、人工衛星本体１の角速度を検出する衛星角
速度検出手段１３を備えている。また人工衛星本体１は
可動体制御手段３とダイナミクス推定手段５及び目標値
入力手段６を備えて構成されている。

【００１７】マニピュレータ２の各関節には関節アクチ
ュエータ２１が設けられており、各関節アクチュエータ
２１にはマニピュレータ２の関節の角度を検出する角度
検出手段及び関節の角速度を検出する角速度検出手段
（図示省略）が設けられている。そして各検出手段の検
出信号はそれぞれダイナミクス推定手段５に入力されて
いる。衛星姿勢検出手段１１は人工衛星本体１の前記座
標系における角度から人工衛星本体の姿勢を検出するよ
うになっている。衛星速度検出手段１２は人工衛星本体
１の前記座標系における三方向の速度、すなわちＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸における速度を検出するようになっている。
この速度は加速度を積分することによって検出される。
また衛星角速度検出手段１３は人工衛星本体１の前記座
標系における人工衛星本体１の３軸方向の角速度を検出
するようになっており、例えばレイトジヤイロを用いて
構成されている。

【００１８】ダイナミクス推定手段５はマニピュレータ
２の関節アクチュエータ２１に備えられた角速度検出手
段で検出された関節角速度の検出値と人工衛星本体１の
衛星速度検出手段１２の検出出力と衛星角速度検出手段
１３の検出値を用いて、マニピュレータ２の運動と人工
衛星本体１の運動との関係式を推定するようになってい
る。また目標値入力手段６にはマニピュレータハンドの
位置・姿勢の目標値が入力されるようになっており、可
動体制御手段３は目標値入力手段６から入力されたマニ
ピュレータハンドの位置・姿勢の目標値とダイナミクス
推定手段５により推定された関係式に基づいて、推定さ
れた人工衛星本体１の運動を補償するようにマニピュレ
ータ２の関節アクチュエータ２１の駆動を制御するよう
になっている。

【００１９】次に、制御装置の具体的な内容を図２に基
づいて説明する。図２において、可動体制御手段３は正
変換演算手段３１、速度目標値生成手段３２、角度目標
値生成手段３３、関節アクチュエータ位置制御手段３４
を備えて構成されている。正変換演算手段３１は人工衛
星本体１の衛星姿勢検出手段１１の検出出力とマニピュ
レータ２の関節角度検出手段の検出出力を基に、軌道上
あるいは慣性空間上に設定された座標系におけるマニピ
ュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算出する現在値
算出手段として構成されている。そしてこの演算値が速
度目標値生成手段３２に入力されている。

【００２０】速度目標値生成手段３２は、偏差算出手段
３２１、微分要素３２２を備えて構成されている。偏差
算出手段３２１は正変換演算手段３１からマニピュレー
タハンドの位置・姿勢の現在値を入力すると共に目標値
入力手段６からマニピュレータハンドの位置・姿勢の目
標値を入力し、各目標値の偏差を零に抑制するための角
度信号を生成し、この角度信号を微分要素３２２で微分
してマニピュレータハンドの速度目標値を生成するよう
になっている。すなわち偏差算出手段３２１に入力され
た各目標値の偏差にサンプリングタイムの逆数を掛ける
ことにより、マニピュレータハンドの速度目標値を生成
するようになっている。そしてこの速度目標値は角度目
標値生成手段３３に入力されている。

【００２１】ダイナミクス推定手段５は、マニピュレー
タ２から関節角速度を入力すると共に、人工衛星本体１
から人工衛星本体の速度と角速度を入力し、マニピュレ
ータ２の関節の角速度を人工衛星本体１の速度、角速度
に変換する式の変換係数を推定するようになっている。
この変換係数は次の（１）式によって定義されている。
そして（１）式に従って変換係数を推定するに際して
は、次の（２）式に示されるように、マニピュレータの
関節の速度、角速度の検出値と変換係数により推定され
た人工衛星本体１の速度、角速度と、実際に検出された
人工衛星本体１の速度、角速度との誤差に基づいて、こ
の誤差を小さくするように各サンプリングタイム毎に変
換係数を修正するようになっている。ここで、変換係数
の初期値については、適当な数値でも制御可能である
が、運動量、角運動量保存の法則により計算で求めるこ
とも考えられる。また良い特性を示すゲインの一例とし
ては次の（３）式に示されるようなものがある。

【００２２】

【数１】

【００２３】角度目標値生成手段３３はキネマティクス
計算手段３３１と積分要素３３２を備えて構成されてい
る。キネマティクス計算手段３３１は、ダイナミクス推
定手段５で推定された変換係数とキネマティクスを基
に、マニピュレータハンドの速度、角速度と関節アクチ
ュエータ２１の速度、角速度の関係式を示す係数行列Ｊ
を次の（４）式に従って生成し、マニピュレータハンド
の速度目標値に対して、係数行列Ｊの逆行列を掛けるこ
とにより、関節アクチュエータ２１の角速度目標値を求
めるようになっている。キネマティクス計算手段３３１
で求められた角速度目標値は積分要素３３２によって積
分され、この積分値が各関節アクチエータ２１の角速目
標値として生成される。

【００２４】

【数２】

【００２５】関節アクチュエータ位置制御手段３４は角
度目標値生成手段３３によって生成された角度目標値と
マニピュレータ２の関節角の検出値を比較し、この比較
結果から、軌道上あるいは慣性空間上に設定された座標
系における関節アクチュエータ２１の位置を制御するよ
うになっている。

【００２６】以上の操作を行なうことにより、マニピュ
レータ２の運動の影響による人工衛星本体１の運動をあ
らかじめ考慮し、人工衛星本体１の運動を補償すること
によって、軌道上あるいは慣性空間上に設定された座標
系に対して、マニピュレータハンドの位置・姿勢の制御
を行なうことができる。このような制御を行なうための
計算量を算出したところ、係数行列Ｊを求める計算量は
乗剰算４４２回、加減算３６９回であった。このため、
本実施例によれば、少ない計算量で人工衛星本体位置・
姿勢の変動に影響されずにマニピュレータハンドの位置
・姿勢を制御することができ、マニピュレータハンドの
位置・姿勢を円滑に制御することが可能となる。

【００２７】次に、人工衛星本体１に衛星速度検出手段
１２が装備されていない場合、あるいは何らかの原因に
より衛星速度検出手段１２が故障したことによって人工
衛星本体１の速度を検出することができない場合につい
て述べる。このような場合、ダイナミクス推定手段５で
は、まず、関節アクチュエータ２１の角速度を人工衛星
本体１の角速度に変換する式の変換係数を次の（５）式
のように定義し、この変換係数を次の（６）式に従って
推定する。更に、衛星速度が検出できないのを補うため
に、次の（７）式に示されるように、運動量保存則を示
す式と組み合わせ、かつ、次の（８）式に示されるよう
に、関節アクチュエータ２１の角速度を人工衛星本体１
の速度、角速度に変換する式の変換係数を推定する。こ
の場合、係数行列Ｊを求める計算量は、乗剰算６１３
回、加減算４６４回である。本実施例によれば、前記実
施例よりも計算量は多くなるが、人工衛星本体１の速度
が検出できなくても、少ない計算量で人工衛星本体１の
位置・姿勢の変動に影響されずにマニピュレータハンド
の位置・姿勢を制御することができ、マニピュレータハ
ンドの位置・姿勢を円滑に制御することが可能となる。

【００２８】

【数３】

【００２９】（第２実施例）次に本発明の第２実施例を
図３に基づいて説明する。本実施例は、人工衛星本体１
にアンテナ７と、このアンテナ７を駆動するためのアン
テナ駆動用アクチュエータ７１を備えたものである。ア
ンテナ駆動用アクチュエータ７１には、アクチュエータ
７１の角度を検出する角度検出手段とアクチュエータ７
１の角速度を検出する角速度検出手段（図示省略）が設
けられている。そして本実施例においては、関節アクチ
ュエータ２１の位置制御と共にアンテナ７の位置制御を
行なうようにしたところから、目標値入力手段６にはア
ンテナ駆動用アクチュエータ７１の姿勢の目標値が入力
されるようになっている。更に可動体制御手段３には前
記実施例における機能の他に、アンテナ駆動用アクチュ
エータ７１の姿勢の目標値とアンテナの姿勢を検出する
アンテナの角度検出手段の検出出力との偏差を零に抑制
するための速度目標値を生成するアンテナ速度目標値生
成手段が設けられている。更にダイナミクス推定手段５
で推定された変換係数とアンテナ速度目標値生成手段の
生成による速度目標値を基にアンテナ駆動用アクチュエ
ータ７１の角度の目標値を生成するアンテナ角度目標値
生成手段が設けられていると共に、アンテナ角度目標値
生成手段の生成による目標値に従って、アンテナ駆動用
アクチュエータ７１の姿勢を制御するアンテナ駆動用ア
クチュエータ姿勢制御手段が設けられている。

【００３０】一方、ダイナミクス推定手段５には、前記
実施例における機能の他に、衛星速度検出手段１２、衛
星姿勢検出手段及びアンテナ角度検出手段の各検出出力
を基にアンテナ駆動用アクチュエータ７１の角速度を人
工衛星本体１の速度と角速度に変換する式の変換係数を
推定する機能を備えている。

【００３１】本実施例によれば、マニピュレータファン
ドの位置・姿勢目標値及びアンテナ７の姿勢目標値が入
力されると、これらの目標値に従って、ダイナミクス推
定手段５によって各変換係数が推定され、推定された変
換係数を基に人工衛星本体１の運動を補償するように、
マニュピレータ２１、７１の姿勢が制御される。この場
合も、前記実施例と同様に、少ない計算量で各アクチュ
エータ２１，７１の姿勢を制御することができ、各アク
チュエータ２１，７１の姿勢制御を円滑に行なうことが
できる。

【００３２】また前記各実施例においては、マニピュレ
ータ２及びアンテナ７の姿勢を制御するものについて述
べたが、太陽電池パドルなどの可動体を単数あるいは複
数備えた人工衛星においても、前記実施例の技術を適用
することができる。

【００３３】（第３実施例）次に本発明の第３実施例を
図４及び図５に基づいて説明する。本実施例は、可動体
として、マニピュレータと姿勢制御用アクチュエータを
備えた人工衛星に適用されたものである。本実施例にお
ける制御装置は、マニピュレータハンドの位置・姿勢と
人工衛星本体の姿勢を相互の影響を考慮し、協調して制
御するようにしたことを特徴としたものであり、可動体
制御手段３の変わりに、協調制御手段４が設けられてい
ると共に、人工衛星本体１には角速度検出手段（図示省
略）を備えた姿勢制御用のアクチュエータ（例えば、リ
アクションホイールなど）１４が設けられている。

【００３４】図４において、ダイナミクス推定手段５
は、マニュピレータ２の関節アクチエータ２１に備えら
れている角度検出手段で検出される関節アクチュエータ
２１の角速度の検出値と、姿勢制御用アクチュエータ１
４に備えられている角速度検出手段で検出される姿勢制
御用アクチュエータ１４の角速度の検出値と、人工衛星
本体１に備えられている衛星速度検出手段１２と衛星角
速度検出手段１３で検出される人工衛星本体１の速度、
角速度の検出値に基づいて、マニピュレータ２及び姿勢
制御用アクチュエータ１４の運動と人工衛星本体１の運
動の関係式を推定するようになっている。

【００３５】一方、協調制御手段４は、目標値入力手段
６に入力されたマニピュレータハンドの位置・姿勢の目
標値及び人工衛星本体１の姿勢目標値と、ダイナミクス
推定手段５により推定された関係式に基づいて、マニピ
ュレータ２の運動と人工衛星本体１の運動を相互の影響
を考慮して、マニピュレータ２の各関節アクチュエータ
２１と姿勢制御用アクチュエータ１４を協調して制御す
るように構成されている。

【００３６】次に、本実施例における制御装置の具体的
構成を図５に従って説明する。図５において、協調制御
手段４は、正変換演算手段４１、速度目標値生成手段４
２、角度目標値生成手段４３、関節アクチュエータ位置
制御手段４４、姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段
４５を備えて構成されている。正変換演算手段４１は人
工衛星本体１の姿勢とマニピュレータ２の関節角に従っ
てマニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算出す
る現在値算出手段として構成されている。すなわち、正
変換演算手段４１は、マニピュレータ２の関節の変位、
関節の角度の変位及び人工衛星本体１の姿勢検出手段に
より検出された姿勢を基に、軌道上あるいは慣性空間上
に設定された座標系におけるマニピュレータハンドの位
置・姿勢の現在値を演算するようになっている。

【００３７】速度目標値生成手段４２は偏差算出手段４
２１，４２２、微分要素４２２を備えて構成されてい
る。偏差算出手段４２１はマニピュレータハンドの位置
・姿勢の目標値とマニピュレータハンドの位置・姿勢の
現在値との偏差を零に抑制するための信号を生成するよ
うになっている。一方偏差算出手段４２２は人工衛星本
体１の姿勢の検出値と人工衛星本体１の姿勢の目標値と
の偏差を零に抑制するための信号を生成するようになっ
ている。すなわち各偏差算出手段４２１，４２２によっ
て角速度が生成され、これら角速度は微分要素４２２に
よって微分されて速度目標値に変換される。すなわち速
度目標値生成手段４２では、各偏差算出手段４２１，４
２２の出力にサンプリングタイムの逆数を掛けることに
より、マニピュレータハンドの速度目標値と人工衛星本
体１の角速度目標値を生成するようになっている。

【００３８】ダイナミクス推定手段５では、マニピュレ
ータ２の関節角速度及び姿勢制御用アクチュエータ１４
の角速度を人工衛星本体１の速度、角速度に変換する式
の変換係数を次の（９）式のように定義し、各検出値を
基に変換係数を推定するようになっている。そしてこの
変換係数を推定するに際しては、マニピュレータ２の関
節角速度及び姿勢制御用アクチュエータ１４の角速度の
検出値と変換係数により推定された人工衛星本体１の速
度、角速度と、実際に検出された人工衛星本体１の速
度、角速度との誤差に基づいて、この誤差が小さくなる
ように、次の（１０）式に示されるように、サンプリン
グタイム毎に変換係数を修正するようになっている。こ
こで、変換係数の初期値については、第１実施例と同様
に、適当な数値でも制御可能であるが、初期値に関して
は時間的な制約が無いと考えられるので、運動量、角運
動量保存の法則により計算で求めることも考えられる。
また、非常に良い特性を示すゲインの一例として次の
（１１）式のようなものがある。

【００３９】

【数４】

【００４０】角度目標値生成手段４３はキネマティクス
計算手段４３１、積分要素４３２を備えて構成されてい
る。キネマティクス計算手段４３１はダイナミクス推定
手段５により推定された変換係数とキネマティクスを基
にマニピュレータハンドの速度、角速度及び人工衛星本
体１の角速度と、関節アクチュエータ２１の速度、角速
度及び姿勢制御用アクチュエータ１４の関係式の系列行
列Ｊを生成する。ここで、起動上あるいは慣性空間上に
設定された座標系に対してマニピュレータハンドを制御
する場合には、次の（１２）式により係数行列Ｊを計算
する。一方人工衛星本体１に固定された座標系に対して
マニピュレータ２を制御する場合には、次の（１３）式
により係数行列Ｊを計算する。次にマニピュレータハン
ドの速度、角速度及び人工衛星本体１の角速度目標値に
対して、前記係数行列Ｊの逆行列を掛けることにより、
関節アクチュエータ２１の速度、角速度の目標値及び姿
勢制御用アクチュエータ１４の角速度目標値を生成す
る。更に関節アクチュエータ２１の速度、角度目標値を
積分して関節アクチュエータの角度目標値を生成する。

【００４１】

【数５】

【００４２】関節アクチュエータ位置制御手段４４は関
節アクチュエータ２１の角度目標値に従って各関節アク
チュエータ２１の位置制御を行なうようになっている。
一方姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段４５は、姿
勢制御用アクチュエータの角速度目標値に従って姿勢制
御用アクチュエータ１４の速度制御を実行するようにな
っている。各制御手段によってアクチュエータ２１，１
４が制御されると、マニピュレータハンドの位置・姿勢
と人工衛星本体１の姿勢の両方の影響を考慮しながら協
調して制御することができる。この場合も少ない計算量
で協調制御を実行することができる。

【００４３】次に、人工衛星本体１に衛星速度検出手段
１２が装備されていない場合、あるいは何らかの原因に
より衛星速度検出手段１２が故障したことにより、人工
衛星本体１の速度を検出することができない場合につい
て述べる。このような場合、ダイナミクス推定手段５で
は、まず、アクチュエータの角速度を人工衛星本体１の
角速度に変換する式の変換係数を次の（１４）式に従っ
て定義し、この変換係数を次の（１５）式に従って順次
修正する。更に人工衛星本体１の速度が検出できないこ
とを補うために、次の（１６）式に示されるような運動
量保存則に従った式と組み合わせて、アクチュエータの
角速度と人工衛星本体１の速度、角速度の関係を示す変
換係数を次の（１７）式により計算する。この変換係数
を基にアクチュエータ４４の位置を制御し、アクチュエ
ータ１４の速度を制御すると、人工衛星本体１の速度を
直接検出しなくても、アクチュエータ２１とアクチュエ
ータ１４の制御を強調しながら実行することができる。

【００４４】

【数６】

【００４５】（第４実施例）本発明の第４実施例を図６
に従って説明する。本実施例は、第３実施例に適用され
た人工衛星本体１に、アンテナ７と、角度、角速度検出
手段を備えたアンテナ駆動用アクチュエータ７１を設け
たものである。すなわち第２実施例と第３実施例とを組
み合わせたものである。

【００４６】本実施例におけるダイナミクス推定手段５
は、関節アクチュエータ２１の角度検出手段で検出され
る関節角速度の検出値と、アンテナ駆動用アクチュエー
タ７１の角速度検出手段で検出されるアンテナ駆動用ア
クチュエータの角速度の検出値と、姿勢制御用アクチュ
エータ１４の角速度検出手段で検出される姿勢制御用ア
クチュエータ１４の角速度の検出値と、衛星速度検出手
段１２と衛星角速度検出手段１３の各検出出力に基づい
て、マニピュレータ２、アンテナ７及び姿勢制御用アク
チュエータ１４の運動と人工衛星本体１の運動の関係式
を推定するようになっている。また協調制御手段４で
は、目標値入力手段６に入力されたマニピュレータハン
ドの位置・姿勢の目標値、アンテナ７の姿勢目標値及び
人工衛星本体１の姿勢目標値と、ダイナミクス推定手段
５により推定された関係式に基づいて、マニピュレータ
２及びアンテナ７の運動と人工衛星本体１の運動を、相
互の影響を考慮してマニピュレータ２、アンテナ７、人
工衛星姿勢制御用のアクチュエータ１４を協調して制御
できるようになっている。

【００４７】本実施例によれば、目標値入力手段６に入
力された各目標値に従ってアクチュエータ２１，１４，
７１が協調して制御され、少ない計算量で、人工衛星本
体１の位置・姿勢の変動に影響されずに、軌道上あるい
は慣性空間上に設定された座標系に対してマニピュレー
タ２、アンテナ７の位置姿勢を円滑に制御することがで
きる。

【００４８】また前記実施例は、太陽電池パドルなどの
可動体を単数あるいは複数備えた人工衛星に適用するこ
ともできる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない計算量で人工衛星本体の位置・姿勢の変動に影響
されずに可動体の位置・姿勢を制御するようにしたた
め、可動体の位置・姿勢の制御を円滑に行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】可動体制御手段の具体的構成図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す全体構成図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す全体構成図である。

【図５】強調制御手段の具体的構成図である。

【図６】本発明の第４実施例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１ 人工衛星本体 ２ マニピュレータ ３ 可動体制御手段 ４ 協調制御手段 ５ ダイナミクス推定手段 ６ 目標値入力手段 ７ アンテナ １１ 衛星角速度検出手段 １２ 衛星速度検出手段 １３ 衛星姿勢検出手段 １４ 姿勢制御用アクチュエータ ２１ 関節アクチュエータ ３１ 正変換演算手段 ３２ 速度目標値生成手段 ３３ 角度目標値生成手段 ３４ 関節アクチュエータ位置制御手段 ４１ 正変換演算手段 ４２ 速度目標値生成手段 ４３ 角度目標値生成手段 ４４ 関節アクチュエータ位置制御手段 ４５ 姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段 ７１ アンテナ駆動用アクチュエータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/08 Ａ 7828−3Ｈ (72)発明者 山本 広志 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 岡田 祐子 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人工衛星本体の運動に伴う物理量を検出
   する衛星運動量検出手段と、人工衛星本体に固定されて
   人工衛星の軌道上あるいは慣性空間上に設定された座標
   系に沿って移動可能な可動体の運動に伴う物理量を検出
   する可動体運動量勢検出手段と、衛星運動量検出手段の
   検出出力と可動体運動量検出手段の検出出力から可動体
   の現時点の位置を算出する現在値算出手段と、可動体の
   位置の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値入力
   手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を零に
   抑制するための速度目標値を生成する速度目標値生成手
   段と、衛星運動量検出手段と可動体運動量検出手段の各
   検出出力を基に可動体の運動と人工衛星本体の運動との
   関係式を推定するダイナミクス推定手段と、ダイナミク
   ス推定手段の推定による関係式と速度目標値生成手段の
   生成による速度目標値を基に可動体の目標運動量を生成
   する目標運動量生成手段と、目標運動量生成手段の生成
   による目標運動量に従って前記座標系における可動体の
   運動量を制御する運動量制御手段とを備えている人工衛
   星の制御装置。
2. 【請求項２】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の速度を検出する衛星速度検
   出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速度
   検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌道
   上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移動
   可能な可動体の姿勢を検出する可動体姿勢検出手段と、
   前記可動体の角速度を検出する可動体角速度検出手段
   と、衛星姿勢検出手段の検出出力と可動体姿勢検出手段
   の検出出力から可動体の位置・姿勢の現在値を算出する
   現在値算出手段と、可動体の位置・姿勢の目標値を入力
   する目標値入力手段と、目標値入力手段の入力値と現在
   値算出手段の算出値との偏差を零に抑制するための速度
   目標値を生成する速度目標値生成手段と、衛星速度検出
   手段と衛星角速度検出手段及び可動体角速度検出手段の
   各検出出力を基に可動体の角速度を人工衛星本体の速度
   と角速度に変換する式の変換係数を推定するダイナミク
   ス推定手段と、ダイナミクス推定手段の推定による変換
   係数と速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基
   に可動体の移動角度の目標値を生成する角度目標値生成
   手段と、角度目標値生成手段の生成による目標値に従っ
   て前記座標系における可動体の位置を制御する可動体位
   置制御手段とを備えている人工衛星の制御装置。
3. 【請求項３】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の速度を検出する衛星速度検
   出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速度
   検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌道
   上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移動
   可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニピ
   ュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節の
   角速度を検出する関節角速度検出手段と、衛星姿勢検出
   手段の検出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出出
   力からマニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算
   出する現在値算出手段と、マニピュレータハンドの位置
   ・姿勢の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値入
   力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を零
   に抑制するための速度目標値を生成する速度目標値生成
   手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及び関
   節角速度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエー
   タの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式
   の変換係数を推定するダイナミクス推定手段と、ダイナ
   ミクス推定手段の推定による変換係数と速度目標値生成
   手段の生成による速度目標値を基に関節アクチュエータ
   の駆動角度の目標値を生成する角度目標値生成手段と、
   角度目標値生成手段の生成による目標値に従って前記座
   標系における関節アクチュエータの位置を制御する関節
   アクチュエータ位置制御手段とを備えている人工衛星の
   制御装置。
4. 【請求項４】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速
   度検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌
   道上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移
   動可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニ
   ピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節
   の角速度を検出する関節角速度検出手段と、衛星姿勢検
   出手段の検出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出
   出力からマニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を
   算出する現在値算出手段と、マニピュレータハンドの位
   置・姿勢の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値
   入力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を
   零に抑制するための速度目標値を生成する速度目標値生
   成手段と、衛星角速度検出手段と関節角速度検出手段の
   各検出出力を基に関節アクチュエータの角速度を人工衛
   星本体の角速度に変換する式の変換係数を推定する第１
   ダイナミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の
   推定による変換係数と運動量保存則に従った衛星本体と
   マニピュレータとの関係式を基に関節アクチュエータの
   角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変
   換係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、第２ダ
   イナミクス推定手段の推定による変換係数と速度目標値
   生成手段の生成による速度目標値を基に関節アクチュエ
   ータの駆動角度の目標値を生成する角度目標値生成手段
   と、角度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
   記座標系における関節アクチュエータの位置を制御する
   関節アクチュエータ位置制御手段とを備えている人工衛
   星の制御装置。
5. 【請求項５】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の速度を検出する衛星速度検
   出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速度
   検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌道
   上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移動
   可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニピ
   ュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節の
   角速度を検出する関節角速度検出手段と、人工衛星本体
   に固定されて人工衛星本体の姿勢を制御する姿勢制御用
   アクチュエータの角速度を検出するアクチュエータ角速
   度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュ
   レータ姿勢検出手段の検出出力からマニピュレータハン
   ドの位置・姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、
   マニピュレータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する
   位置・姿勢目標値入力手段と、人工衛星本体の姿勢の目
   標値を入力する姿勢目標値入力手段と、位置・姿勢目標
   値入力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差
   を零に抑制するための速度目標値を生成するマニピュレ
   ータ速度目標値生成手段と、姿勢目標値入力手段の入力
   値と衛星姿勢検出手段の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための速度目標値を生成する衛星速度目標値生成手段
   と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及び関節角
   速度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエータの
   角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変
   換係数を推定する第１ダイナミクス推定手段と、衛星速
   度検出手段と衛星角速度検出手段及びアクチュエータ角
   速度検出手段の各検出出力を基に姿勢制御用アクチュエ
   ータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する
   式の変換係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、
   第１ダイナミクス推定手段の推定による変換係数とマニ
   ピュレータ速度目標値生成手段の生成による速度目標値
   を基に関節アクチュエータに対する駆動角度の目標値を
   生成するマニピュレータ角度目標値生成手段と、第２ダ
   イナミクス推定手段の推定による変換係数と衛星速度目
   標値生成手段の生成による速度目標値を基に姿勢制御用
   アクチュエータに対する駆動角速度の目標値を生成する
   アクチュエータ角速度目標値生成手段と、アクチュエー
   タ角速度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
   記座標系における姿勢制御用アクチュエータの速度を制
   御する姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段とを備え
   ている人工衛星の制御装置。
6. 【請求項６】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速
   度検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌
   道上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移
   動可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニ
   ピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節
   の角速度を検出する関節角速度検出手段と、人工衛星本
   体に固定されて人工衛星本体の姿勢を制御する姿勢制御
   用アクチュエータの角速度を検出するアクチュエータ角
   速度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピ
   ュレータ姿勢検出手段の検出出力からマニピュレータハ
   ンドの位置・姿勢の現在値を算出する現在値算出手段
   と、マニピュレータハンドの位置・姿勢の目標値を入力
   する位置・姿勢目標値入力手段と、人工衛星本体の姿勢
   の目標値を入力する姿勢目標値入力手段と、位置・姿勢
   目標値入力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との
   偏差を零に抑制するための速度目標値を生成するマニピ
   ュレータ速度目標値生成手段と、姿勢目標値入力手段の
   入力値と衛星姿勢検出手段の検出出力との偏差を零に抑
   制するための速度目標値を生成する衛星速度目標値生成
   手段と、衛星角速度検出手段と関節角速度検出手段の各
   検出出力を基に関節アクチュエータの角速度を人工衛星
   本体の角速度に変換する式の変換係数を推定する第１ダ
   イナミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の推
   定による変換係数と運動量保存則に従った衛星本体とマ
   ニピュレータとの関係式を基に関節アクチュエータの角
   速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変換
   係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、アクチュ
   エータ角速度検出手段の検出出力を基に姿勢制御用アク
   チュエータの角速度を人工衛星本体の角速度に変換する
   式の変換係数を推定する第３ダイナミクス推定手段と、
   第３ダイナミクス推定手段の推定による変換係数と運動
   量保存則に従った衛星本体と姿勢制御用アクチュエータ
   との関係式を基に姿勢制御用アクチュエータの角速度を
   人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変換係数を
   推定する第４ダイナミクス推定手段と、第２ダイナミク
   ス推定手段の推定による変換係数とマニピュレータ速度
   目標値生成手段の生成による速度目標値を基に関節アク
   チュエータに対する駆動角度の目標値を生成するマニピ
   ュレータ角度目標値生成手段と、第４ダイナミクス推定
   手段の推定による変換係数と衛星速度目標値生成手段の
   生成による速度目標値を基に姿勢制御用アクチュエータ
   に対する駆動角速度の目標値を生成するアクチュエータ
   角速度目標値生成手段と、アクチュエータ角速度目標値
   生成手段の生成による目標値に従って前記座標系におけ
   る姿勢制御用アクチュエータの速度を制御する姿勢制御
   用アクチュエータ速度制御手段とを備えている人工衛星
   の制御装置。
7. 【請求項７】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の速度を検出する衛星速度検
   出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速度
   検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌道
   上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移動
   可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニピ
   ュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節の
   角速度を検出する関節角速度検出手段と、衛星姿勢検出
   手段の検出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出出
   力からマニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を算
   出する現在値算出手段と、マニピュレータハンドの位置
   ・姿勢の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値入
   力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を零
   に抑制するための速度目標値を生成するマニピュレータ
   速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速度
   検出手段及び関節角速度検出手段の各検出出力を基に関
   節アクチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速
   度に変換する式の変換係数を推定する第１ダイナミクス
   推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の推定による変
   換係数とマニピュレータ速度目標値生成手段の生成によ
   る速度目標値を基に関節アクチュエータの駆動角度の目
   標値を生成する角度目標値生成手段と、角度目標値生成
   手段の生成による目標値に従って前記座標系における関
   節アクチュエータの位置を制御する関節アクチュエータ
   位置制御手段と、人工衛星本体に固定されたアンテナの
   駆動を制御するアンテナ駆動用アクチュエータの角速度
   を検出するアンテナ角速度検出手段と、アンテナ駆動用
   アクチュエータの姿勢を検出するアンテナ姿勢検出手段
   と、アンテナ駆動用アクチュエータアの姿勢の目標値を
   入力するアンテナ目標値入力手段と、アンテナ目標値入
   力手段の入力値とアンテナ姿勢検出手段の検出出力との
   偏差を零に抑制するための速度目標値を生成するアンテ
   ナ速度目標値生成手段と、衛星速度検出手段と衛星角速
   度検出手段及びアンテナ角速度検出手段の各検出出力を
   基にアンテナ駆動用アクチュエータの角速度を人工衛星
   本体の速度と角速度に変換する式の変換係数を推定する
   第２ダイナミクス推定手段と、第２ダイナミクス推定手
   段の推定による変換係数とアンテナ速度目標値生成手段
   の生成による速度目標値を基にアンテン駆動用アクチュ
   エータの駆動角度の目標値を生成するアンテナ角度目標
   値生成手段と、アンテナ角度目標値生成手段の生成によ
   る目標値に従って前記座標系におけるアンテナ駆動用ア
   クチュエータの姿勢を制御するアンテナ駆動用アクチュ
   エータ姿勢制御手段とを備えている人工衛星の制御装
   置。
8. 【請求項８】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速
   度検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌
   道上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移
   動可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニ
   ピュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節
   の角速度を検出する関節角速度検出手段と、衛星姿勢検
   出手段の検出出力とマニピュレータ姿勢検出手段の検出
   出力からマニピュレータハンドの位置・姿勢の現在値を
   算出する現在値算出手段と、マニピュレータハンドの位
   置・姿勢の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値
   入力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差を
   零に抑制するための速度目標値を生成する速度目標値生
   成手段と、衛星角速度検出手段と関節角速度検出手段の
   各検出出力を基に関節アクチュエータの角速度を人工衛
   星本体の角速度に変換する式の変換係数を推定する第１
   ダイナミクス推定手段と、第１ダイナミクス推定手段の
   推定による変換係数と運動量保存則に従った衛星本体と
   マニピュレータとの関係式を基に関節アクチュエータの
   角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変
   換係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、第２ダ
   イナミクス推定手段の推定による変換係数と速度目標値
   生成手段の生成による速度目標値を基に関節アクチュエ
   ータの駆動角度の目標値を生成する角度目標値生成手段
   と、角度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
   記座標系における関節アクチュエータの位置を制御する
   関節アクチュエータ位置制御手段と、人工衛星本体に固
   定されたアンテナの駆動を制御するアンテナ駆動用アク
   チュエータの角速度を検出するアンテナ角速度検出手段
   と、アンテナ駆動用アクチュエータの姿勢を検出するア
   ンテナ姿勢検出手段と、アンテナ駆動用アクチュエータ
   アの姿勢の目標値を入力するアンテナ目標値入力手段
   と、アンテナ目標値入力手段の入力値とアンテナ姿勢検
   出手段の検出出力との偏差を零に抑制するための速度目
   標値を生成するアンテナ速度目標値生成手段と、衛星速
   度検出手段と衛星角速度検出手段及びアンテナ角速度検
   出手段の各検出出力を基にアンテナ駆動用アクチュエー
   タの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式
   の変換係数を推定する第３ダイナミクス推定手段と、第
   ３ダイナミクス推定手段の推定による変換係数とアンテ
   ナ速度目標値生成手段の生成による速度目標値を基にア
   ンテン駆動用アクチュエータの駆動角度の目標値を生成
   するアンテナ角度目標値生成手段と、アンテナ角度目標
   値生成手段の生成による目標値に従って前記座標系にお
   けるアンテナ駆動用アクチュエータの姿勢を制御するア
   ンテナ駆動用アクチュエータ姿勢制御手段とを備えてい
   る人工衛星の制御装置。
9. 【請求項９】 人工衛星本体の姿勢を検出する衛星姿勢
   検出手段と、人工衛星本体の速度を検出する衛星速度検
   出手段と、人工衛星本体の角速度を検出する衛星角速度
   検出手段と、人工衛星本体に固定されて人工衛星の軌道
   上あるいは慣性空間上に設定された座標系に沿って移動
   可能な多自由度マニピュレータの姿勢を検出するマニピ
   ュレータ姿勢検出手段と、前記マニピュレータの関節の
   角速度を検出する関節角速度検出手段と、人工衛星本体
   に固定されて人工衛星本体の姿勢を制御する姿勢制御用
   アクチュエータの角速度を検出するアクチュエータ角速
   度検出手段と、衛星姿勢検出手段の検出出力とマニピュ
   レータ姿勢検出手段の検出出力からマニピュレータハン
   ドの位置・姿勢の現在値を算出する現在値算出手段と、
   マニピュレータハンドの位置・姿勢の目標値を入力する
   位置・姿勢目標値入力手段と、人工衛星本体の姿勢の目
   標値を入力する姿勢目標値入力手段と、位置・姿勢目標
   値入力手段の入力値と現在値算出手段の算出値との偏差
   を零に抑制するための速度目標値を生成するマニピュレ
   ータ速度目標値生成手段と、姿勢目標値入力手段の入力
   値と衛星姿勢検出手段の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための速度目標値を生成する衛星速度目標値生成手段
   と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及び関節角
   速度検出手段の各検出出力を基に関節アクチュエータの
   角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する式の変
   換係数を推定する第１ダイナミクス推定手段と、衛星速
   度検出手段と衛星角速度検出手段及びアクチュエータ角
   速度検出手段の各検出出力を基に姿勢制御用アクチュエ
   ータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に変換する
   式の変換係数を推定する第２ダイナミクス推定手段と、
   第１ダイナミクス推定手段の推定による変換係数とマニ
   ピュレータ速度目標値生成手段の生成による速度目標値
   を基に関節アクチュエータに対する駆動角度の目標値を
   生成するマニピュレータ角度目標値生成手段と、第２ダ
   イナミクス推定手段の推定による変換係数と衛星速度目
   標値生成手段の生成による速度目標値を基に姿勢制御用
   アクチュエータに対する駆動角速度の目標値を生成する
   アクチュエータ角速度目標値生成手段と、アクチュエー
   タ角速度目標値生成手段の生成による目標値に従って前
   記座標系における姿勢制御用アクチュエータの速度を制
   御する姿勢制御用アクチュエータ速度制御手段と、人工
   衛星本体に固定されたアンテナの駆動を制御するアンテ
   ナ駆動用アクチュエータの角速度を検出するアンテナ角
   速度検出手段と、アンテナ駆動用アクチュエータの姿勢
   を検出するアンテナ姿勢検出手段と、アンテナ駆動用ア
   クチュエータアの姿勢の目標値を入力するアンテナ目標
   値入力手段と、アンテナ目標値入力手段の入力値とアン
   テナ姿勢検出手段の検出出力との偏差を零に抑制するた
   めの速度目標値を生成するアンテナ速度目標値生成手段
   と、衛星速度検出手段と衛星角速度検出手段及びアンテ
   ナ角速度検出手段の各検出出力を基にアンテナ駆動用ア
   クチュエータの角速度を人工衛星本体の速度と角速度に
   変換する式の変換係数を推定する第３ダイナミクス推定
   手段と、第３ダイナミクス推定手段の推定による変換係
   数とアンテナ速度目標値生成手段の生成による速度目標
   値を基にアンテン駆動用アクチュエータの駆動角度の目
   標値を生成するアンテナ角度目標値生成手段と、アンテ
   ナ角度目標値生成手段の生成による目標値に従って前記
   座標系におけるアンテナ駆動用アクチュエータの姿勢を
   制御するアンテナ駆動用アクチュエータ姿勢制御手段と
   を備えている人工衛星の制御装置。
10. 【請求項１０】 各ダイナミクス推定手段は、各検出値
    と推定値との偏差を示す誤差を基づいて、この誤差が小
    さくなるように変換係数を修正してなる請求項１乃至９
    のうちいずれか１つに記載の人工衛星の制御装置。