JPH0780478B2 - 人工衛星の姿勢制御装置 - Google Patents
人工衛星の姿勢制御装置Info
- Publication number
- JPH0780478B2 JPH0780478B2 JP62139333A JP13933387A JPH0780478B2 JP H0780478 B2 JPH0780478 B2 JP H0780478B2 JP 62139333 A JP62139333 A JP 62139333A JP 13933387 A JP13933387 A JP 13933387A JP H0780478 B2 JPH0780478 B2 JP H0780478B2
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- JP
- Japan
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- gain
- plane
- satellite
- paddle
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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。
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接近していると相
互に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，例えば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。
星に付着する構造物の共振周波数とが接近していると相
互に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，例えば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，
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。
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，
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，（17）は面外で振動する太陽電池パドル，（1
8）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，（19）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（19）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）に相当する太陽
電池パドル（18）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（1
7）の位置が交互に存在する。従つて，衛星（19）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。
す図で，第３図（ａ）は太陽電池パドルの面外におい
て，振動を示す図であり，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，（17）は面外で振動する太陽電池パドル，（1
8）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，（19）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（19）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）に相当する太陽
電池パドル（18）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（1
7）の位置が交互に存在する。従つて，衛星（19）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。
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（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１次の共振周波
数（11）は問題ないが,2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。
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１次の共振周波
数（11）は問題ないが,2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。
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。
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。
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ッ
チ及び可変増幅器とを設けたものである。
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ッ
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。
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。
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）はパドルの位置を検出
するセグメントスイツチ，（７）は角度検出器，（８）
はスイツチ，（９）及び（10）は可変ゲインの増幅器で
ある。
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）はパドルの位置を検出
するセグメントスイツチ，（７）は角度検出器，（８）
はスイツチ，（９）及び（10）は可変ゲインの増幅器で
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への干渉を発
生させる。
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。
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。
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図のセグメントスイツチ
（６），角度検出器（７），スイツチ（８），可変増幅
器１（９），可変増幅器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
回転位置の象限及び回転角度を検出し，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
ると同時に，共振周波数の移動に対応して適切なゲイン
設定をする。
（６），角度検出器（７），スイツチ（８），可変増幅
器１（９），可変増幅器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
回転位置の象限及び回転角度を検出し，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
ると同時に，共振周波数の移動に対応して適切なゲイン
設定をする。
具体的には，太陽電池パドルは衛星が軌道上を一周する
とき一回転するので，振動モードは90゜のパドルの回転
角度毎に変わり，共振周波数は第２図の破線から実線ま
たは実線から破線へと変化するので,90゜毎のパドル回
転角度の象限上の位置をセグメントスイツチ（６）によ
り検出する。その検出信号を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たゲイン特性を有する可変増幅器
１（９），又は面外の振動モードに対応したゲイン特性
を有する可変増幅器２（10）に切換える。上記２つの可
変増幅器では角度検出器（７）からの信号に応じてゲイ
ンを変更する。これは，同じ振動モード内においても太
陽電池パドル（５）の角度により共振周波数がある範囲
で変動するため，その変動に対応してゲインを変更し，
ゲイン最適化を図るためである。
とき一回転するので，振動モードは90゜のパドルの回転
角度毎に変わり，共振周波数は第２図の破線から実線ま
たは実線から破線へと変化するので,90゜毎のパドル回
転角度の象限上の位置をセグメントスイツチ（６）によ
り検出する。その検出信号を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たゲイン特性を有する可変増幅器
１（９），又は面外の振動モードに対応したゲイン特性
を有する可変増幅器２（10）に切換える。上記２つの可
変増幅器では角度検出器（７）からの信号に応じてゲイ
ンを変更する。これは，同じ振動モード内においても太
陽電池パドル（５）の角度により共振周波数がある範囲
で変動するため，その変動に対応してゲインを変更し，
ゲイン最適化を図るためである。
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。
ゲイン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，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。
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。
〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり，人工衛星に搭載され、
人工衛星の所定軸に対し回転可能な構造物の回転位置、
回転角度を検出する位置検出器及び角度検出器と、姿勢
センサとコントローラとの間に設けられ、上記構造物の
回転位置に伴なって生ずる構造物の面内及び面外の振動
モードにそれぞれ対応したゲイン特性を有し、かつ上記
角度検出器の出力信号によりその回転角度における構造
物の振動モードの共振周波数に対応したゲインを設定す
る第１、第２の可変増幅器と、上記姿勢センサの出力信
号を、上記位置検出器の出力信号により上記第１又は第
２の可変増幅器へ選択出力する選択手段とを設けること
により構造物の面内および面外の振動モードにそれぞれ
対応する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。
人工衛星の所定軸に対し回転可能な構造物の回転位置、
回転角度を検出する位置検出器及び角度検出器と、姿勢
センサとコントローラとの間に設けられ、上記構造物の
回転位置に伴なって生ずる構造物の面内及び面外の振動
モードにそれぞれ対応したゲイン特性を有し、かつ上記
角度検出器の出力信号によりその回転角度における構造
物の振動モードの共振周波数に対応したゲインを設定す
る第１、第２の可変増幅器と、上記姿勢センサの出力信
号を、上記位置検出器の出力信号により上記第１又は第
２の可変増幅器へ選択出力する選択手段とを設けること
により構造物の面内および面外の振動モードにそれぞれ
対応する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）はセグメントスイツ
チ，（７）は角度検出器，（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，（17），（18）は異なる振動モードを持つ太陽電池
パドル，（19）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。
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）はセグメントスイツ
チ，（７）は角度検出器，（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，（17），（18）は異なる振動モードを持つ太陽電池
パドル，（19）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)
- 【請求項１】人工衛星の姿勢を検出する姿勢センサと、
上記姿勢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
衛星に搭載され、人工衛星の所定軸に対し回転可能な構
造物の回転位置、回転角度を検出する位置検出器及び角
度検出器と、上記姿勢センサと上記コントローラとの間
に設けられ、上記構造物の回転位置に伴なって生ずる構
造物の面内及び面外の振動モードにそれぞれ対応したゲ
イン特性を有し、かつ上記角度検出器の出力信号により
その回転角度における構造物の振動モードの共振周波数
に対応したゲインを設定する第１、第２の可変増幅器
と、上記姿勢センサの出力信号を、上記位置検出器の出
力信号により上記第１又は第２の可変増幅器へ選択出力
する選択手段とを具備したことを特徴とする人工衛星の
生成制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139333A JPH0780478B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139333A JPH0780478B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63305099A JPS63305099A (ja) | 1988-12-13 |
| JPH0780478B2 true JPH0780478B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=15242877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62139333A Expired - Fee Related JPH0780478B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780478B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61109900U (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-11 |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62139333A patent/JPH0780478B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 狼嘉彰、藤井裕矩著、日本航空宇宙学会誌第３２巻３６４号Ｐ．２６３〜Ｐ．２７３「柔軟衛星のモデリング−ハイブリッドシステムとトランケーション」 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63305099A (ja) | 1988-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |