JPH0525720B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0525720B2 JPH0525720B2 JP61277413A JP27741386A JPH0525720B2 JP H0525720 B2 JPH0525720 B2 JP H0525720B2 JP 61277413 A JP61277413 A JP 61277413A JP 27741386 A JP27741386 A JP 27741386A JP H0525720 B2 JPH0525720 B2 JP H0525720B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- satellite
- paddle
- control system
- plane
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、人工衛星に搭載される構造物の共
振により姿勢制御系が不安定になるのを防止する
ようにした人工衛星の姿勢制御装置に関するもの
である。
振により姿勢制御系が不安定になるのを防止する
ようにした人工衛星の姿勢制御装置に関するもの
である。
人工衛星の姿勢制御系のクロスオーバー周波数
と人工衛星に付着する構造物の共振周波数とが近
いと干渉して制御系が不安定となることがあるの
で、制御系のクロスオーバー周波数を構造物の共
振周波数より十分低くするか、構造物の一次と二
次の共振周波数の間にクロスオーバー周波数を設
定する等により、上記の干渉をさける必要があ
る。
と人工衛星に付着する構造物の共振周波数とが近
いと干渉して制御系が不安定となることがあるの
で、制御系のクロスオーバー周波数を構造物の共
振周波数より十分低くするか、構造物の一次と二
次の共振周波数の間にクロスオーバー周波数を設
定する等により、上記の干渉をさける必要があ
る。
ところが、構造物の共振周波数は振動モードに
より異なり、また太陽電池パドル等のように回転
するものについては一つの制御軸において複数の
振動モードが発生するため、構造物の共振周波数
の発生する領域が広くなり、制御系のクロスオー
バー周波数の設定に制約が多くなり、十分高く選
択できず、制御精度を劣化せざるを得なくなるこ
とがある。
より異なり、また太陽電池パドル等のように回転
するものについては一つの制御軸において複数の
振動モードが発生するため、構造物の共振周波数
の発生する領域が広くなり、制御系のクロスオー
バー周波数の設定に制約が多くなり、十分高く選
択できず、制御精度を劣化せざるを得なくなるこ
とがある。
第３図はその例として太陽電池パドルの振動モ
ードを示す図で、第３図ａは太陽電池パドルの面
外において、振動するモードを示す図であり、第
３図ｂは太陽電池パドルの面内において振動する
モードを示す図である。図において、１６は面外
で振動する太陽電池パドル、１７は面内で振動す
る太陽電池パドルを示すものである。図からわか
るように、太陽電池パドルは、図の破線で示すよ
うな面外と面内の二つの振動をもつ。第４図は衛
星と太陽電池パドルとを示す図で、１８は衛星を
示すものである。太陽電池パドルは太陽を追尾し
て回転するため、衛星１８の進行方向である図の
Ｘ軸に対して太陽電池パドルの面が直交する位置
にあり、Ｘ軸の回転方向に対して面内で振動する
第３図ｂ相当する太陽電池パドル１７の位置と、
Ｘ軸に対して太陽電池パドルの面が並行する位置
にあり、Ｘ軸の回転方向に対して面外で振動する
第３図ａに相当する太陽電池パドル１６の位置が
交互に存在する。従つて、衛星１８のＸ軸回転方
向の制御系に対して、複数のモードの共振周波数
が発生することがわかる、従来の人工衛星の姿勢
制御装置においては、複数の共振周波数がある場
合には、ゲインを下げることにより制御系が不安
定にならないようにする等の対策をとつていた。
ードを示す図で、第３図ａは太陽電池パドルの面
外において、振動するモードを示す図であり、第
３図ｂは太陽電池パドルの面内において振動する
モードを示す図である。図において、１６は面外
で振動する太陽電池パドル、１７は面内で振動す
る太陽電池パドルを示すものである。図からわか
るように、太陽電池パドルは、図の破線で示すよ
うな面外と面内の二つの振動をもつ。第４図は衛
星と太陽電池パドルとを示す図で、１８は衛星を
示すものである。太陽電池パドルは太陽を追尾し
て回転するため、衛星１８の進行方向である図の
Ｘ軸に対して太陽電池パドルの面が直交する位置
にあり、Ｘ軸の回転方向に対して面内で振動する
第３図ｂ相当する太陽電池パドル１７の位置と、
Ｘ軸に対して太陽電池パドルの面が並行する位置
にあり、Ｘ軸の回転方向に対して面外で振動する
第３図ａに相当する太陽電池パドル１６の位置が
交互に存在する。従つて、衛星１８のＸ軸回転方
向の制御系に対して、複数のモードの共振周波数
が発生することがわかる、従来の人工衛星の姿勢
制御装置においては、複数の共振周波数がある場
合には、ゲインを下げることにより制御系が不安
定にならないようにする等の対策をとつていた。
第５図はその原理図を示す制御系のゲイン図で
あり、第５図ａはゲインを下げたことにより対処
した図、第５図ｂはゲインを上げることにより制
御系が不安定になることを示した図を示すもので
ある。図において、１１は第３図ａに示すパドル
面外で振動するパドルの１次の共振周波数、１３
は同様の２次の共振周波数、１２は第３図ｂに示
すパドル面内で振動するパドルの１次の共振周波
数、１４は同様の２次の共振周波数である。第５
図ｂは制御精度向上のためゲインを上げた場合で
あり、面内の振動モードに対しては１次の共振周
波数１２に対しては位相安定化させ、２次の共振
周波数１４に対しては振幅安定化させて安定に制
御することができるが、面外の振動モードを発生
する位置にパドルがある場合には一次の共振周波
数１１は問題ないが、二次の共振周波数１３が図
に示すように制御系に干渉し不安定になつてしま
う。従つて、第５図ａに示すようにし、ゲインを
下げて制御系をすべての振動モードに対して安定
にしている。
あり、第５図ａはゲインを下げたことにより対処
した図、第５図ｂはゲインを上げることにより制
御系が不安定になることを示した図を示すもので
ある。図において、１１は第３図ａに示すパドル
面外で振動するパドルの１次の共振周波数、１３
は同様の２次の共振周波数、１２は第３図ｂに示
すパドル面内で振動するパドルの１次の共振周波
数、１４は同様の２次の共振周波数である。第５
図ｂは制御精度向上のためゲインを上げた場合で
あり、面内の振動モードに対しては１次の共振周
波数１２に対しては位相安定化させ、２次の共振
周波数１４に対しては振幅安定化させて安定に制
御することができるが、面外の振動モードを発生
する位置にパドルがある場合には一次の共振周波
数１１は問題ないが、二次の共振周波数１３が図
に示すように制御系に干渉し不安定になつてしま
う。従つて、第５図ａに示すようにし、ゲインを
下げて制御系をすべての振動モードに対して安定
にしている。
このような従来の方法では、制御系の精度向上
が達成できず、特に、大型の構造物を衛星に搭載
する場合は、共振周波数が低くなるので、制御精
度の低下が大きな問題となる。
が達成できず、特に、大型の構造物を衛星に搭載
する場合は、共振周波数が低くなるので、制御精
度の低下が大きな問題となる。
この発明は、このような欠点を改善するために
なされたもので、構造物の複数の振動モードで発
生する複数の共振周波数があつても制御精度を劣
化させずに制御系を安定にするように構成した人
工衛星の姿勢制御装置を得ることを目的とする。
なされたもので、構造物の複数の振動モードで発
生する複数の共振周波数があつても制御精度を劣
化させずに制御系を安定にするように構成した人
工衛星の姿勢制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る人工衛星の姿勢制御装置は、人
工衛星に搭載された構造物の衛星に対する角度を
検出する角度検出器、振動モードの位置を検出す
る位置検出器、それらの出力信号を使用して制御
系のゲインを切換えるスイツチ及び可変増幅器と
を設けたものである。
工衛星に搭載された構造物の衛星に対する角度を
検出する角度検出器、振動モードの位置を検出す
る位置検出器、それらの出力信号を使用して制御
系のゲインを切換えるスイツチ及び可変増幅器と
を設けたものである。
この発明においては、人工衛星搭載の構造物の
共振周波数が振動モードで変動し、制御系を不安
定にする場合、その振動モードにおける共振周波
数に対応して制御系のゲインを変えるので、構造
物の共振周波数による制御系への干渉を除去でき
ゲインを高くとることができる。
共振周波数が振動モードで変動し、制御系を不安
定にする場合、その振動モードにおける共振周波
数に対応して制御系のゲインを変えるので、構造
物の共振周波数による制御系への干渉を除去でき
ゲインを高くとることができる。
以下、第１図に示すこの発明の一実施例につい
て説明する。図において、１は姿勢センサ、２は
コントローラ、３はアクチユエータ、４はダイナ
ミクス、５は太陽電池パドル、６は角度検出器、
７は位置検出器、８はスイツチ、９及び１０は異
なるゲインを有する増幅器である。
て説明する。図において、１は姿勢センサ、２は
コントローラ、３はアクチユエータ、４はダイナ
ミクス、５は太陽電池パドル、６は角度検出器、
７は位置検出器、８はスイツチ、９及び１０は異
なるゲインを有する増幅器である。
人工衛星の制御は、人工衛星に搭載された地球
センサ等の姿勢センサ１からの信号を基準信号と
し、通常はコントローラ２が上記信号を処理し、
アクチユエータ３に出力信号を供給し、衛星にト
ルクを与え、衛星のダイナミクス４を経由して閉
ループを構成する。このとき、ダイナミクス４に
含まれる太陽電池パドルの共振周波数が問題とし
ている制御系への干渉を発生させる。
センサ等の姿勢センサ１からの信号を基準信号と
し、通常はコントローラ２が上記信号を処理し、
アクチユエータ３に出力信号を供給し、衛星にト
ルクを与え、衛星のダイナミクス４を経由して閉
ループを構成する。このとき、ダイナミクス４に
含まれる太陽電池パドルの共振周波数が問題とし
ている制御系への干渉を発生させる。
このような干渉を除去するには、各振動モード
に対応して制御系のゲインを変えることにより可
能となる。第２図は、共振周波数の干渉の防止の
原理を示すゲイン図である。図において、１５は
太陽電池パドルが面内で振動するモードに対して
ゲインを設定したときの0dBの位置、１６は太陽
電池パドルが面外で振動するモードに対してゲイ
ンを設定したときの0dBの位置である。図から明
らかなように、面内で振動するモードに対して設
定した0dBの位置１５のままにしておくと、面外
のモードが発生した場合、２次の共振周波数１３
によつて不安定になるが、ゲインを切り換えて
0dBの位置１６を図のように設定すると安定にな
ることがわかる。
に対応して制御系のゲインを変えることにより可
能となる。第２図は、共振周波数の干渉の防止の
原理を示すゲイン図である。図において、１５は
太陽電池パドルが面内で振動するモードに対して
ゲインを設定したときの0dBの位置、１６は太陽
電池パドルが面外で振動するモードに対してゲイ
ンを設定したときの0dBの位置である。図から明
らかなように、面内で振動するモードに対して設
定した0dBの位置１５のままにしておくと、面外
のモードが発生した場合、２次の共振周波数１３
によつて不安定になるが、ゲインを切り換えて
0dBの位置１６を図のように設定すると安定にな
ることがわかる。
この発明の一実施例である第１図の角度検出器
６、位置検出器７、スイツチ８、増幅器１，９、
増幅器２，１０は、上記ゲインを切換えるために
設けたものであり、太陽電池パドル５の回転角度
を検出し、面内及び面外の振動モードを発生する
位置に太陽電池パドル５が来たときに、制御系の
ゲインを第２図に示すように切換える。
６、位置検出器７、スイツチ８、増幅器１，９、
増幅器２，１０は、上記ゲインを切換えるために
設けたものであり、太陽電池パドル５の回転角度
を検出し、面内及び面外の振動モードを発生する
位置に太陽電池パドル５が来たときに、制御系の
ゲインを第２図に示すように切換える。
具体的には、衛星が軌道上を一周するとき一回
転する太陽電池パドル５の衛星に対する回転角度
をポテンシヨン等で構成する角度検出器６により
検出する。その検出信号をコンパレータ等で構成
する位置検出器７により処理し、面内及び面外の
振動モードを発生する位置に太陽電池パドルがき
たとき、スイツチ８に切換え信号を供給する。ス
イツチ８は上記の切換え信号により姿勢センサ１
からの信号を面内の振動モードに対応して適切に
設定した制御系のゲインである増幅器１，９、又
は面外の振動モードに対応して適切に設定した制
御系のゲインである増幅器２，１０に切換える。
従つて太陽電池パドルの振動モードに対応して適
切にゲインを設定することができ、共振周波数の
干渉により不安定になることなしに制御系のゲイ
ンを高くとることができる。
転する太陽電池パドル５の衛星に対する回転角度
をポテンシヨン等で構成する角度検出器６により
検出する。その検出信号をコンパレータ等で構成
する位置検出器７により処理し、面内及び面外の
振動モードを発生する位置に太陽電池パドルがき
たとき、スイツチ８に切換え信号を供給する。ス
イツチ８は上記の切換え信号により姿勢センサ１
からの信号を面内の振動モードに対応して適切に
設定した制御系のゲインである増幅器１，９、又
は面外の振動モードに対応して適切に設定した制
御系のゲインである増幅器２，１０に切換える。
従つて太陽電池パドルの振動モードに対応して適
切にゲインを設定することができ、共振周波数の
干渉により不安定になることなしに制御系のゲイ
ンを高くとることができる。
なお、上記実施例では、スイツチ８、増幅器
１，９及び増幅器２，１０によりゲインを切換え
て共振周波数の干渉を防止するようにしたが、構
造物の回転速度または衛星との相対位置に応じて
連続的にゲインを変える等によつても同様の動作
が期待できる。また上記実施例では直流ゲインの
みを変えるようにしたが、周波数特性を考慮して
ゲインを変えても同様の動作が期待できる。さら
にこの発明は上記の実施例に限定されるものでな
く、構造物を搭載する人工衛星の姿勢制御装置の
すべてに適用可能である。
１，９及び増幅器２，１０によりゲインを切換え
て共振周波数の干渉を防止するようにしたが、構
造物の回転速度または衛星との相対位置に応じて
連続的にゲインを変える等によつても同様の動作
が期待できる。また上記実施例では直流ゲインの
みを変えるようにしたが、周波数特性を考慮して
ゲインを変えても同様の動作が期待できる。さら
にこの発明は上記の実施例に限定されるものでな
く、構造物を搭載する人工衛星の姿勢制御装置の
すべてに適用可能である。
この発明は以上説明したとおり、人工衛星に搭
載された構造物の人工衛星に対する位置を検出
し、その位置の上記構造物の共振特性に応じて制
御系のゲインを変化させることにより構造物の共
振周波数による制御系への干渉を防止するという
効果がある。
載された構造物の人工衛星に対する位置を検出
し、その位置の上記構造物の共振特性に応じて制
御系のゲインを変化させることにより構造物の共
振周波数による制御系への干渉を防止するという
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による姿勢制御装
置を示す図、第２図は共振周波数の干渉防止の原
理を示すゲイン図、第３図は太陽電池パドルの振
動モードを示す図、第４図は衛星と太陽電池パド
ルを示す図、第５図は従来の姿勢制御装置におけ
る制御系のゲイン図である。 図中、１は姿勢センサ、２はコントローラ、３
はアクチユエータ、４はダイナミクス、５は太陽
電池パドル、６は角度検出器、７は位置検出器、
８はスイツチ、９，１０は増幅器、１１，１２，
１３，１４は構造物の共振周波数、１５，１６は
0dBのゲインの位置、１６，１７は異なる振動モ
ードを持つ太陽電池パドル、１８は人工衛星であ
る。なお、図中、同一あるいは相当部分には同一
符号を付して示してある。
置を示す図、第２図は共振周波数の干渉防止の原
理を示すゲイン図、第３図は太陽電池パドルの振
動モードを示す図、第４図は衛星と太陽電池パド
ルを示す図、第５図は従来の姿勢制御装置におけ
る制御系のゲイン図である。 図中、１は姿勢センサ、２はコントローラ、３
はアクチユエータ、４はダイナミクス、５は太陽
電池パドル、６は角度検出器、７は位置検出器、
８はスイツチ、９，１０は増幅器、１１，１２，
１３，１４は構造物の共振周波数、１５，１６は
0dBのゲインの位置、１６，１７は異なる振動モ
ードを持つ太陽電池パドル、１８は人工衛星であ
る。なお、図中、同一あるいは相当部分には同一
符号を付して示してある。
Claims (1)
- １ 人工衛星の姿勢を検出するためのセンサと、
上記センサからの出力信号をもとにして、上記人
工衛星の姿勢制御をするためのコントローラと、
上記人工衛星と上記人工衛星に搭載する構造物と
の相対位置を検出する位置検出器と、上記センサ
と上記コントローラとの間に設けられ、上記位置
検出器の出力信号を利用して、上記人工衛星と上
記構造物との相対位置で決まる上記構造物の共振
特性に応じて上記センサの信号を増幅する可変増
幅機とを設けたことを特徴とする人工衛星の姿勢
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61277413A JPS63130498A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61277413A JPS63130498A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63130498A JPS63130498A (ja) | 1988-06-02 |
| JPH0525720B2 true JPH0525720B2 (ja) | 1993-04-13 |
Family
ID=17583201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61277413A Granted JPS63130498A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63130498A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60252100A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
-
1986
- 1986-11-20 JP JP61277413A patent/JPS63130498A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63130498A (ja) | 1988-06-02 |
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