JPH0781697A - 人工衛星の擬似レート制御方法及び装置 - Google Patents
人工衛星の擬似レート制御方法及び装置Info
- Publication number
- JPH0781697A JPH0781697A JP5231180A JP23118093A JPH0781697A JP H0781697 A JPH0781697 A JP H0781697A JP 5231180 A JP5231180 A JP 5231180A JP 23118093 A JP23118093 A JP 23118093A JP H0781697 A JPH0781697 A JP H0781697A
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- JP
- Japan
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- attitude
- thruster
- artificial satellite
- attitude angle
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的簡素な構成で姿勢角センサのみを用い
て，角速度成分の制御を実現する人工衛星のスラスタ駆
動を確保する。 【構成】 姿勢角センサ３の出力を量子化部４によって
一定角度幅で刻み，その角度幅を変動するのに要する時
間を基準時間からの差分として姿勢増分時間計測カウン
タ８及び姿勢減分時間計測カウンタ１１で計測し，その
時間幅に比例したパルス幅で姿勢制御用スラスタ（−）
１，及び姿勢制御用スラスタ（＋）２を噴射する。これ
により姿勢角とこの姿勢角の増加傾向及び減小傾向に合
わせてスラスタの噴射が行なわれ，これにより姿勢角の
レート制御が確保される。
て，角速度成分の制御を実現する人工衛星のスラスタ駆
動を確保する。 【構成】 姿勢角センサ３の出力を量子化部４によって
一定角度幅で刻み，その角度幅を変動するのに要する時
間を基準時間からの差分として姿勢増分時間計測カウン
タ８及び姿勢減分時間計測カウンタ１１で計測し，その
時間幅に比例したパルス幅で姿勢制御用スラスタ（−）
１，及び姿勢制御用スラスタ（＋）２を噴射する。これ
により姿勢角とこの姿勢角の増加傾向及び減小傾向に合
わせてスラスタの噴射が行なわれ，これにより姿勢角の
レート制御が確保される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，人工衛星スラスタ噴射
方式に関し，特に，スラスタを用いて姿勢制御を行なう
人工衛星のレート制御方式に関する。
方式に関し，特に，スラスタを用いて姿勢制御を行なう
人工衛星のレート制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，人工衛星の姿勢制御を行なうに
は，スラスタの噴射制御系が用いられている。このスラ
スタの噴射制御系は，姿勢角の変化率に比例した制御を
行なう方法があり，この方法は，主として以下の（１）
〜（３）で示す様に分類される。 （１）ジャイロ等レートを直接検出できるセンサを持
ち，その出力に比例した時間幅でスラスタをパルス噴射
させる。 （２）角度検出値のある時間幅での変化量を求め，それ
に比例した時間幅でスラスタを噴射させる。 （３）いわゆる「擬似微分モジュレータ」を用いてスラ
スタを駆動する。
は，スラスタの噴射制御系が用いられている。このスラ
スタの噴射制御系は，姿勢角の変化率に比例した制御を
行なう方法があり，この方法は，主として以下の（１）
〜（３）で示す様に分類される。 （１）ジャイロ等レートを直接検出できるセンサを持
ち，その出力に比例した時間幅でスラスタをパルス噴射
させる。 （２）角度検出値のある時間幅での変化量を求め，それ
に比例した時間幅でスラスタを噴射させる。 （３）いわゆる「擬似微分モジュレータ」を用いてスラ
スタを駆動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記
（１）で示したジャイロ等のセンサの追加はその分の重
量，コスト，複雑化をまねくという欠点を有する。ま
た，上記（２）で示したある時間幅での変化量を用いる
方法はセンサのノイズに弱く，また，ハードウェア的に
大がかりな回路を要するという欠点を有する。更に，上
記（３）で示した擬似微分モジュレータを用いる方式
は，伝統を有する方式であるが，アナログ回路部を有
し，また非線形なため，動作点以外での挙動に関して，
十分な解析，評価が必要であるという欠点を有する。
（１）で示したジャイロ等のセンサの追加はその分の重
量，コスト，複雑化をまねくという欠点を有する。ま
た，上記（２）で示したある時間幅での変化量を用いる
方法はセンサのノイズに弱く，また，ハードウェア的に
大がかりな回路を要するという欠点を有する。更に，上
記（３）で示した擬似微分モジュレータを用いる方式
は，伝統を有する方式であるが，アナログ回路部を有
し，また非線形なため，動作点以外での挙動に関して，
十分な解析，評価が必要であるという欠点を有する。
【０００４】そこで，本発明の技術的課題は，上述した
欠点を解消し，スラスタを用いた人工衛星の姿勢制御方
式において，簡素な構成で安定したレート制御が可能な
人工衛星の疑似レート制御方法及び装置を提供すること
にある。
欠点を解消し，スラスタを用いた人工衛星の姿勢制御方
式において，簡素な構成で安定したレート制御が可能な
人工衛星の疑似レート制御方法及び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】本発明の人工衛星の擬似
レート制御方法は，噴射により人工衛星の姿勢を変化さ
せるスラスタと当該人工衛星の姿勢角度を検出する姿勢
角センサとを備えた前記人工衛星のレート制御をする方
法において，前記姿勢角センサの出力信号で表された姿
勢角が予め定められた角度だけ変化するのに要する時間
幅を測定し，その時間幅に比例したパルス幅だけ前記ス
ラスタを噴射することによって擬似的にレート制御効果
を得ることを特徴とする。
レート制御方法は，噴射により人工衛星の姿勢を変化さ
せるスラスタと当該人工衛星の姿勢角度を検出する姿勢
角センサとを備えた前記人工衛星のレート制御をする方
法において，前記姿勢角センサの出力信号で表された姿
勢角が予め定められた角度だけ変化するのに要する時間
幅を測定し，その時間幅に比例したパルス幅だけ前記ス
ラスタを噴射することによって擬似的にレート制御効果
を得ることを特徴とする。
【０００６】本発明の人工衛星の擬似レート制御装置で
は，人工衛星のレート制御を行う装置において，前記人
工衛星の姿勢角を検出して，前記姿勢角を表す姿勢角信
号を出力する姿勢角センサと，前記角度信号を一定角度
幅で刻み，前記角度幅における変動するのに要する時間
値を出力する量子化部と，前記時間値を基準時間からの
差分として計測し，前記差分を表す差分信号を出力する
カウンタと，前記差分信号の大きさに比例したパルス幅
信号を噴射時間として噴射するスラスタとを備えている
ことを特徴とする。
は，人工衛星のレート制御を行う装置において，前記人
工衛星の姿勢角を検出して，前記姿勢角を表す姿勢角信
号を出力する姿勢角センサと，前記角度信号を一定角度
幅で刻み，前記角度幅における変動するのに要する時間
値を出力する量子化部と，前記時間値を基準時間からの
差分として計測し，前記差分を表す差分信号を出力する
カウンタと，前記差分信号の大きさに比例したパルス幅
信号を噴射時間として噴射するスラスタとを備えている
ことを特徴とする。
【０００７】更に，本発明の人工衛星の擬似レート制御
装置では，前記人工衛星の擬似レート制御装置におい
て，前記カウンタは，前記姿勢角が減少するときに動作
する減分カウンタ部と，前記姿勢角が増加するときに動
作する増分カウンタ部とを備え，前記スラスタは，前記
減分カウンタ部の出力に応じて動作する第１のスラスタ
と前記増分カウンタ部の出力に応じて動作する第２のス
ラスタとを備え，前記姿勢角と前記姿勢角の増加傾向又
は減小傾向とに合わせて前記スラスタの噴射が行なわ
れ，これにより人工衛星の姿勢角のレート制御を行われ
ることを特徴とする。
装置では，前記人工衛星の擬似レート制御装置におい
て，前記カウンタは，前記姿勢角が減少するときに動作
する減分カウンタ部と，前記姿勢角が増加するときに動
作する増分カウンタ部とを備え，前記スラスタは，前記
減分カウンタ部の出力に応じて動作する第１のスラスタ
と前記増分カウンタ部の出力に応じて動作する第２のス
ラスタとを備え，前記姿勢角と前記姿勢角の増加傾向又
は減小傾向とに合わせて前記スラスタの噴射が行なわ
れ，これにより人工衛星の姿勢角のレート制御を行われ
ることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】次に，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は本発明の実施例に係る人工衛星の擬
似レート制御装置を用いた人工衛星の外観を概略的に示
す斜視図である。図１では，制御を受ける姿勢制御軸５
をもつ人工衛星２０を模式的に示し，またこの人工衛星
２０には，後に詳しく述べるように，姿勢制御軸５に対
して負の回転方向の姿勢を制御する姿勢制御用スラスタ
（−）１と，同じ姿勢制御軸５に対して正の回転方向の
姿勢を制御する姿勢制御用スラスタ（＋）２と，姿勢制
御軸回りの姿勢角度を検出するための姿勢角センサ３と
が配置されている。この姿勢角センサ３は，人工衛星２
０の姿勢が，姿勢制御軸５の回りに矢印４で示される方
向に回転しているとき正の出力を出すものである。
似レート制御装置を用いた人工衛星の外観を概略的に示
す斜視図である。図１では，制御を受ける姿勢制御軸５
をもつ人工衛星２０を模式的に示し，またこの人工衛星
２０には，後に詳しく述べるように，姿勢制御軸５に対
して負の回転方向の姿勢を制御する姿勢制御用スラスタ
（−）１と，同じ姿勢制御軸５に対して正の回転方向の
姿勢を制御する姿勢制御用スラスタ（＋）２と，姿勢制
御軸回りの姿勢角度を検出するための姿勢角センサ３と
が配置されている。この姿勢角センサ３は，人工衛星２
０の姿勢が，姿勢制御軸５の回りに矢印４で示される方
向に回転しているとき正の出力を出すものである。
【００１０】図２は図１の人工衛星の擬似レート制御装
置の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すよ
うに，擬似レート制御装置は，２つの姿勢制御用スラス
タ（−）１及び姿勢制御用スラスタ（＋）２と姿勢角セ
ンサ３の他に，量子化部６と，量子化ビット変化率検出
部７と，姿勢増分時間計測カウンタ（以下，増分カウン
タと呼ぶ）８と，増分ラッチ９と，（−）パルス生成カ
ウンタ１２と，姿勢減分時間計測カウンタ（以下，減分
カウンタと呼ぶ）１０と，減分ラッチ１１と，（＋）パ
ルス生成カウンタ１３とを備えている。
置の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すよ
うに，擬似レート制御装置は，２つの姿勢制御用スラス
タ（−）１及び姿勢制御用スラスタ（＋）２と姿勢角セ
ンサ３の他に，量子化部６と，量子化ビット変化率検出
部７と，姿勢増分時間計測カウンタ（以下，増分カウン
タと呼ぶ）８と，増分ラッチ９と，（−）パルス生成カ
ウンタ１２と，姿勢減分時間計測カウンタ（以下，減分
カウンタと呼ぶ）１０と，減分ラッチ１１と，（＋）パ
ルス生成カウンタ１３とを備えている。
【００１１】量子化部６は，姿勢角センサ３から出力さ
れる姿勢角を表すデータを等角度間隔で継続的に量子化
する。量子化ビット変化率検出部７は，量子化部６の量
子化されたデータの値が変動した場合に，そのタイミン
グおよび極性を検出して動作し，タイミング信号である
増分パルス１４及び減分パルス１５を夫々生成する。姿
勢増分時間計測カウンタ８及び増分ラッチ９は，増分パ
ルス１４の発生する間隔を基準時間ｔo からの差として
計測し（後述する図３，４では，ｈ1 ，ｈ2 で示す）ラ
ッチする。（−）パルス生成カウンタ１２は増分ラッチ
９の値に比例して（−）姿勢制御用スラスタ１のパルス
幅を生成する。減分カウンタ１０及び減分ラッチ１１
は，減分パルス１５に対して，増分カウンタ８及び増分
ラッチ９と同様のことを行ない，減分ラッチ１１の値に
比例して（＋）姿勢制御用スラスタ２のパルス幅を生成
する。
れる姿勢角を表すデータを等角度間隔で継続的に量子化
する。量子化ビット変化率検出部７は，量子化部６の量
子化されたデータの値が変動した場合に，そのタイミン
グおよび極性を検出して動作し，タイミング信号である
増分パルス１４及び減分パルス１５を夫々生成する。姿
勢増分時間計測カウンタ８及び増分ラッチ９は，増分パ
ルス１４の発生する間隔を基準時間ｔo からの差として
計測し（後述する図３，４では，ｈ1 ，ｈ2 で示す）ラ
ッチする。（−）パルス生成カウンタ１２は増分ラッチ
９の値に比例して（−）姿勢制御用スラスタ１のパルス
幅を生成する。減分カウンタ１０及び減分ラッチ１１
は，減分パルス１５に対して，増分カウンタ８及び増分
ラッチ９と同様のことを行ない，減分ラッチ１１の値に
比例して（＋）姿勢制御用スラスタ２のパルス幅を生成
する。
【００１２】次に，図２の擬似レート制御装置の動作に
ついて，図３，及び図４をも参照して説明する。図２で
示す姿勢角センサ３からの姿勢角を表す姿勢角データは
量子化部４に送られ所要の角度幅で量子化される。いま
仮に姿勢角データが，図３（ａ）で示す様な挙動を見せ
れば，量子化されたデータは，図３（ｂ）のように階段
状にふるまう。このデータを量子化ビット変化検出部７
に送ると図３（ｂ）の階段状の変化をみせる部分から，
変化方向に応じて図３（ｃ），図３（ｄ）で示すように
増分パルス１４，減分パルス１５が生ずる。増分パルス
１４の発生する時間間隔を基準時間ｔo からの差で計測
すると，増分カウンタ８の出力はこの例では図３（ｃ）
に示す如き挙動となる。増分カウンタの残差に相当する
量が（−）パルス生成カウンタ１２に送られ，図４
（ａ）に示す様に減算動作の結果，この値ｈ1 ，ｈ2 に
比例したパルス幅Δｔ1 ，Δｔ2 を有する姿勢制御用ス
ラスタ（−）１へのパルスが生成され，この姿勢角制御
用スラスタは，図４（ｃ）の如きのパルス幅Δｔ1 ，Δ
ｔ2 に応じた時間動作し，この幅に応じたトルクが人工
衛星に作用する。ここに示す様な動作の結果，図３
（ａ）で示す姿勢角データの増分に比例して（−）スラ
スタ制御パルスが生成される。
ついて，図３，及び図４をも参照して説明する。図２で
示す姿勢角センサ３からの姿勢角を表す姿勢角データは
量子化部４に送られ所要の角度幅で量子化される。いま
仮に姿勢角データが，図３（ａ）で示す様な挙動を見せ
れば，量子化されたデータは，図３（ｂ）のように階段
状にふるまう。このデータを量子化ビット変化検出部７
に送ると図３（ｂ）の階段状の変化をみせる部分から，
変化方向に応じて図３（ｃ），図３（ｄ）で示すように
増分パルス１４，減分パルス１５が生ずる。増分パルス
１４の発生する時間間隔を基準時間ｔo からの差で計測
すると，増分カウンタ８の出力はこの例では図３（ｃ）
に示す如き挙動となる。増分カウンタの残差に相当する
量が（−）パルス生成カウンタ１２に送られ，図４
（ａ）に示す様に減算動作の結果，この値ｈ1 ，ｈ2 に
比例したパルス幅Δｔ1 ，Δｔ2 を有する姿勢制御用ス
ラスタ（−）１へのパルスが生成され，この姿勢角制御
用スラスタは，図４（ｃ）の如きのパルス幅Δｔ1 ，Δ
ｔ2 に応じた時間動作し，この幅に応じたトルクが人工
衛星に作用する。ここに示す様な動作の結果，図３
（ａ）で示す姿勢角データの増分に比例して（−）スラ
スタ制御パルスが生成される。
【００１３】一方，図３（ｄ）で示す減分パルス１５の
場合，姿勢減分時間計測カウンタの動作，図４（ｃ）で
示す（＋）パルス生成カウンタの動作は，これも増分パ
ルスと同様の挙動を示し，最終的に減分した時間ｈ3 に
対応した（＋）スラスタ制御パルスのパルス幅Δｔ3 に
比例したトルクを生ずる。このトルクの結果，人工衛星
の姿勢変化率は量子化幅，基準時間ｔo および各カウン
タのクロック周波数によって調整されるレート制御成分
をもつ。これによって衛星の姿勢角はあたかもレート成
分をみながら制御されている様な挙動を示す。
場合，姿勢減分時間計測カウンタの動作，図４（ｃ）で
示す（＋）パルス生成カウンタの動作は，これも増分パ
ルスと同様の挙動を示し，最終的に減分した時間ｈ3 に
対応した（＋）スラスタ制御パルスのパルス幅Δｔ3 に
比例したトルクを生ずる。このトルクの結果，人工衛星
の姿勢変化率は量子化幅，基準時間ｔo および各カウン
タのクロック周波数によって調整されるレート制御成分
をもつ。これによって衛星の姿勢角はあたかもレート成
分をみながら制御されている様な挙動を示す。
【００１４】なお，本発明の実施例では，入力信号を姿
勢角センサ３の出力をそのまま利用することとしたが，
ここに何らかのフィルタ等の処理を加えればさらによい
結果が得られる。また，本発明の実施例においては，レ
ート制御に関するもののみ述べたが，これに姿勢角制御
用スラスタ（−）１，姿勢角度制御用スラスタ（＋）２
の噴射パルスの所で他の制御の出力とを合成又は複合す
ることによって，複合した特性を得ることもできる。
勢角センサ３の出力をそのまま利用することとしたが，
ここに何らかのフィルタ等の処理を加えればさらによい
結果が得られる。また，本発明の実施例においては，レ
ート制御に関するもののみ述べたが，これに姿勢角制御
用スラスタ（−）１，姿勢角度制御用スラスタ（＋）２
の噴射パルスの所で他の制御の出力とを合成又は複合す
ることによって，複合した特性を得ることもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明は，等角度
間隔で量子化する量子化回路とデータの変化する間隔を
計測するカウンタとを用いて姿勢の増大，減小傾向を検
出して，スラスタの噴射と行なうことによって，簡素な
構成で人工衛星の姿勢のレート制御を行なうことができ
るという効果がある。
間隔で量子化する量子化回路とデータの変化する間隔を
計測するカウンタとを用いて姿勢の増大，減小傾向を検
出して，スラスタの噴射と行なうことによって，簡素な
構成で人工衛星の姿勢のレート制御を行なうことができ
るという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る人工衛星の擬似レート
制御装置を用いた人工衛星の外観を概略的に示す斜視図
である。
制御装置を用いた人工衛星の外観を概略的に示す斜視図
である。
【図２】図１の人工衛星の擬似レート制御装置の詳細な
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図３】図２の各部の出力波形を示す図で，（ａ）は姿
勢角データの変化，（ｂ）は量子化データの変化，
（ｃ）は姿勢増分時間計測カウンタの変化，（ｄ）は姿
勢減分時間計測カウンタの変化を夫々示している。
勢角データの変化，（ｂ）は量子化データの変化，
（ｃ）は姿勢増分時間計測カウンタの変化，（ｄ）は姿
勢減分時間計測カウンタの変化を夫々示している。
【図４】図２の各部の出力波形を示す図で，（ａ）は
（−）パルス生成カウンタの出力変化，（ｂ）は（＋）
パルス生成カウンタの出力変化，（ｃ）は衛星に作用す
るトルクを夫々示している。
（−）パルス生成カウンタの出力変化，（ｂ）は（＋）
パルス生成カウンタの出力変化，（ｃ）は衛星に作用す
るトルクを夫々示している。
１ 姿勢制御用スラスタ（−） ２ 姿勢制御用スラスタ（＋） ３ 姿勢角センサ ５ 姿勢制御軸 ６ 量子化部 ７ 量子化ビット変化率検出部 ８ 姿勢増分時間計測カウンタ（増分カウンタ） ９ 増分ラッチ １０ 姿勢減分時間計測カウンタ（減分カウンタ） １１ 減分ラッチ １２ （−）パルス生成カウンタ １３ （＋）パルス生成カウンタ １４ 増分パルス １５ 減分パルス ２０ 人工衛星
Claims (3)
- 【請求項１】 噴射により人工衛星の姿勢を変化させる
スラスタと当該人工衛星の姿勢角度を検出する姿勢角セ
ンサとを備えた前記人工衛星のレート制御をする方法に
おいて，前記姿勢角センサの出力信号で表された姿勢角
が予め定められた角度だけ変化するのに要する時間幅を
測定し，その時間幅に比例したパルス幅だけ前記スラス
タを噴射することによって擬似的にレート制御効果を得
ることを特徴とする人工衛星の擬似レート制御方法。 - 【請求項２】 人工衛星のレート制御を行う装置におい
て，前記人工衛星の姿勢角を検出して，前記姿勢角を表
す姿勢角信号を出力する姿勢角センサと，前記角度信号
を一定角度幅で刻み，前記角度幅における変動するのに
要する時間値を出力する量子化部と，前記時間値を基準
時間からの差分として計測し，前記差分を表す差分信号
を出力するカウンタと，前記差分信号の大きさに比例し
たパルス幅信号を噴射時間として噴射するスラスタとを
備えていることを特徴とする人工衛星の擬似レート制御
装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の人工衛星の擬似レート制
御装置において，前記カウンタは，前記姿勢角が減少す
るときに動作する減分カウンタ部と，前記姿勢角が増加
するときに動作する増分カウンタ部とを備え，前記スラ
スタは，前記減分カウンタ部の出力に応じて動作する第
１のスラスタと前記増分カウンタ部の出力に応じて動作
する第２のスラスタとを備え，前記姿勢角と前記姿勢角
の増加傾向又は減小傾向とに合わせて前記スラスタの噴
射が行なわれ，これにより人工衛星の姿勢角のレート制
御を行われることを特徴とする人工衛星の擬似レート制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231180A JP2626495B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 人工衛星の擬似レート制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231180A JP2626495B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 人工衛星の擬似レート制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0781697A true JPH0781697A (ja) | 1995-03-28 |
| JP2626495B2 JP2626495B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=16919579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5231180A Expired - Lifetime JP2626495B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 人工衛星の擬似レート制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626495B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03182900A (ja) * | 1989-12-08 | 1991-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5231180A patent/JP2626495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03182900A (ja) * | 1989-12-08 | 1991-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2626495B2 (ja) | 1997-07-02 |
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