JPH10244997A - 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
- JPH10244997A JPH10244997A JP9050599A JP5059997A JPH10244997A JP H10244997 A JPH10244997 A JP H10244997A JP 9050599 A JP9050599 A JP 9050599A JP 5059997 A JP5059997 A JP 5059997A JP H10244997 A JPH10244997 A JP H10244997A
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- Japan
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- command
- pattern
- satellite
- angular velocity
- angular momentum
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- Pending
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 一般に、人工衛星には擾乱（外乱トルク）が
印加し、姿勢角および角速度が変動することになる。こ
れらの擾乱は姿勢制御系により補正される。しかしなが
ら、従来の姿勢制御装置では擾乱の補正は一定値のみで
実施されていたため高精度の姿勢制御精度を実現できな
い等の問題があった。 【解決手段】 軌道上で発生する周期的な擾乱パターン
を人工衛星の角速度検出器から推定し、フィードフォワ
ード補償することのより高精度の姿勢制御精度を実現す
る。
印加し、姿勢角および角速度が変動することになる。こ
れらの擾乱は姿勢制御系により補正される。しかしなが
ら、従来の姿勢制御装置では擾乱の補正は一定値のみで
実施されていたため高精度の姿勢制御精度を実現できな
い等の問題があった。 【解決手段】 軌道上で発生する周期的な擾乱パターン
を人工衛星の角速度検出器から推定し、フィードフォワ
ード補償することのより高精度の姿勢制御精度を実現す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は人工衛星の姿勢制
御に関するものである。
御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の人工衛星の姿勢制御装置を
示す構成図である。図６において、１は人工衛星の角速
度を検出する角速度検出器、２は人工衛星の姿勢角を検
出する角度検出器、３は検出された角速度および姿勢角
を使用して角運動量コマンドを生成する制御則、４はホ
イールの角運動量を制御するスピードループ、５は人工
衛星を制御するホイールである。尚、６および７は人工
衛星のダイナミックを示す。６は人工衛星に印加された
トルクを角速度に変換するものであり、７は角速度を姿
勢角に変換するものである。１４は角運動量コマンドと
ホイール角運動量の差をとる減算器、１５はゲインであ
り４のスピードループを構成する要素である。
示す構成図である。図６において、１は人工衛星の角速
度を検出する角速度検出器、２は人工衛星の姿勢角を検
出する角度検出器、３は検出された角速度および姿勢角
を使用して角運動量コマンドを生成する制御則、４はホ
イールの角運動量を制御するスピードループ、５は人工
衛星を制御するホイールである。尚、６および７は人工
衛星のダイナミックを示す。６は人工衛星に印加された
トルクを角速度に変換するものであり、７は角速度を姿
勢角に変換するものである。１４は角運動量コマンドと
ホイール角運動量の差をとる減算器、１５はゲインであ
り４のスピードループを構成する要素である。
【０００３】従来の人工衛星の姿勢制御装置は上記のよ
うに構成されており、角速度ｈは角速度検出器１により
検出される。姿勢角ｉは角度検出器２により検出され
る。検出された角速度ａおよび姿勢角ｂは制御則３に入
力され角運動量コマンドｃが生成される。角運動量コマ
ンドｃは速度ループ４に入力されホイールトルクコマン
ドｆが生成され、ホイール５を駆動する。ホイール５は
回転し角運動量ｇを発生することになる。ホイールの角
運動量ｇは速度ループ４にフィードバックされる。ホイ
ールが発生するホイールトルクコマンドｆは人工衛星の
ダイナミックス６に印加され角速度ｈとなり、さらに角
速度はダイナミックス７に印加され姿勢角ｉとなる。
うに構成されており、角速度ｈは角速度検出器１により
検出される。姿勢角ｉは角度検出器２により検出され
る。検出された角速度ａおよび姿勢角ｂは制御則３に入
力され角運動量コマンドｃが生成される。角運動量コマ
ンドｃは速度ループ４に入力されホイールトルクコマン
ドｆが生成され、ホイール５を駆動する。ホイール５は
回転し角運動量ｇを発生することになる。ホイールの角
運動量ｇは速度ループ４にフィードバックされる。ホイ
ールが発生するホイールトルクコマンドｆは人工衛星の
ダイナミックス６に印加され角速度ｈとなり、さらに角
速度はダイナミックス７に印加され姿勢角ｉとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、人工衛星には
擾乱（外乱トルク）が印加し、姿勢角および角速度が変
動することになる。これらの擾乱は姿勢制御系により補
正される。しかしながら、従来の姿勢制御装置では擾乱
の補正は一定値のみで実施されていたため高精度の姿勢
制御精度を実現できない等の問題があった。
擾乱（外乱トルク）が印加し、姿勢角および角速度が変
動することになる。これらの擾乱は姿勢制御系により補
正される。しかしながら、従来の姿勢制御装置では擾乱
の補正は一定値のみで実施されていたため高精度の姿勢
制御精度を実現できない等の問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明による人工衛
星の姿勢制御装置は軌道上で発生する周期的な擾乱パタ
ーンを人工衛星の角速度検出器から推定し、フィードフ
ォワード補償するパターンフィードフォワード補償器を
設けたものである。
星の姿勢制御装置は軌道上で発生する周期的な擾乱パタ
ーンを人工衛星の角速度検出器から推定し、フィードフ
ォワード補償するパターンフィードフォワード補償器を
設けたものである。
【０００６】第２の発明による人工衛星の姿勢制御装置
は軌道上で発生する周期的な擾乱を角運動量コマンドを
使用してフィードフォワード補償するパターンフィード
フォワード補償器を設けたものである。
は軌道上で発生する周期的な擾乱を角運動量コマンドを
使用してフィードフォワード補償するパターンフィード
フォワード補償器を設けたものである。
【０００７】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図である。１から７は従来の人工衛星の姿勢制御装置
における構成と同一であるため記述を省略する。尚、１
４は角運動量コマンドとホイール角運動量の差をとる減
算器、１５はゲインでありスピードループを構成する要
素である。８は角速度検出器１において検出された角速
度を使用して角運動量フィードフォワードコマンドを生
成するパターンフィードフォワード補償器である。１３
はパターンフィードフォワード補償器８で生成されたコ
マンドと角運動量コマンドを合成する加算器である。
成図である。１から７は従来の人工衛星の姿勢制御装置
における構成と同一であるため記述を省略する。尚、１
４は角運動量コマンドとホイール角運動量の差をとる減
算器、１５はゲインでありスピードループを構成する要
素である。８は角速度検出器１において検出された角速
度を使用して角運動量フィードフォワードコマンドを生
成するパターンフィードフォワード補償器である。１３
はパターンフィードフォワード補償器８で生成されたコ
マンドと角運動量コマンドを合成する加算器である。
【０００８】図２はこのパターンフィードフォワード補
償器の内部について詳細を示したものである。９は入力
信号（角速度検出器１で検出された角速度）をパターン
で記憶するパターン検出部、１０は上記検出されたパタ
ーンから擾乱の影響を補正するためのコマンドを生成す
るコマンド変換部、１１は上記生成されたコマンドの記
憶と補正を実施するコマンド補正部、１２は上記補正さ
れたコマンドのパターンを時間プロファイルで発生する
コマンドプロファイル発生部である。
償器の内部について詳細を示したものである。９は入力
信号（角速度検出器１で検出された角速度）をパターン
で記憶するパターン検出部、１０は上記検出されたパタ
ーンから擾乱の影響を補正するためのコマンドを生成す
るコマンド変換部、１１は上記生成されたコマンドの記
憶と補正を実施するコマンド補正部、１２は上記補正さ
れたコマンドのパターンを時間プロファイルで発生する
コマンドプロファイル発生部である。
【０００９】前述のように構成された人工衛星の姿勢制
御装置において１から７の動作については従来の人工衛
星の姿勢制御装置の動作と同一であるため記述を省略す
る。図１において角速度検出器１において検出された角
速度ａはパターンフィードフォワード補償器８に入力さ
れる。入力された角速度ａは図２において入力信号ｊと
同一である。入力信号ｊはパターン検出部９において、
そのパターンを検出される。パターン検出部９では入力
信号をクロックｏの単位で記録し、その記録結果ｋをコ
マンド変換部１０へ送る。コマンド変換部１０では記録
したパターンから擾乱を補償するためのコマンドを生成
する。実施の形態ではパターン検出部９の入力が角速度
であるのでコマンド変換部１０では衛星の慣性モーメン
トを乗じることにより、運動量コマンドL を生成する。
コマンドL はコマンド補正部１１に送られ、ここで蓄積
される。コマンド補正部１１のスイッチ１６は全てのコ
マンド変換が完了した後に動作し、コマンド変換部１０
が送信したコマンドがレジスタ１８に蓄えられたコマン
ドと加算器１７により加算される。コマンド補正部１１
において生成された補正コマンドｍはコマンドプロファ
イル発生部１２に送信される。コマンドプロファイル発
生部１２では送信された補正コマンドのパターンをクロ
ックｏに従い送り出し、コマンドプロファイルｎとな
る。コマンドプロファイルｎはパターンフィードフォワ
ード補償器８の出力となり、角運動量コマンドに加算さ
れる。
御装置において１から７の動作については従来の人工衛
星の姿勢制御装置の動作と同一であるため記述を省略す
る。図１において角速度検出器１において検出された角
速度ａはパターンフィードフォワード補償器８に入力さ
れる。入力された角速度ａは図２において入力信号ｊと
同一である。入力信号ｊはパターン検出部９において、
そのパターンを検出される。パターン検出部９では入力
信号をクロックｏの単位で記録し、その記録結果ｋをコ
マンド変換部１０へ送る。コマンド変換部１０では記録
したパターンから擾乱を補償するためのコマンドを生成
する。実施の形態ではパターン検出部９の入力が角速度
であるのでコマンド変換部１０では衛星の慣性モーメン
トを乗じることにより、運動量コマンドL を生成する。
コマンドL はコマンド補正部１１に送られ、ここで蓄積
される。コマンド補正部１１のスイッチ１６は全てのコ
マンド変換が完了した後に動作し、コマンド変換部１０
が送信したコマンドがレジスタ１８に蓄えられたコマン
ドと加算器１７により加算される。コマンド補正部１１
において生成された補正コマンドｍはコマンドプロファ
イル発生部１２に送信される。コマンドプロファイル発
生部１２では送信された補正コマンドのパターンをクロ
ックｏに従い送り出し、コマンドプロファイルｎとな
る。コマンドプロファイルｎはパターンフィードフォワ
ード補償器８の出力となり、角運動量コマンドに加算さ
れる。
【００１０】図４は角運動量擾乱の発生パターンとクロ
ックおよびスイッチの動作例について示したものであ
る。図からも分かるようにクロックに従い、擾乱パター
ンを記録し、かつ同時に擾乱を補償するためのコマンド
プロファイルを生成し、擾乱の影響を低減している。
ックおよびスイッチの動作例について示したものであ
る。図からも分かるようにクロックに従い、擾乱パター
ンを記録し、かつ同時に擾乱を補償するためのコマンド
プロファイルを生成し、擾乱の影響を低減している。
【００１１】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す構成図である。１から７は従来の人工衛星の
姿勢制御装における構成と同一であるため記述を省略す
る。８は制御則３において生成された角運動量コマンド
を使用して角運動量フィードフォワードコマンドを生成
するパターンフィードフォワード補償器である。図２は
このパターンフィードフォワード補償器の内部について
詳細を示したものである。９は入力信号（実施の形態２
では制御則で生成された角運動量コマンドであり、一般
的に周期的な挙動を示す）をパターンで記憶するパター
ン検出部である。１０は検出されたパターンから擾乱の
影響を補正するためのコマンドを生成するコマンド変換
部である。１１は生成されたコマンドの記憶と補正を実
施するコマンド補正部である。１２は補正されたコマン
ドのパターンを時間プロファイルで発生するコマンドプ
ロファイル発生部である。
態２を示す構成図である。１から７は従来の人工衛星の
姿勢制御装における構成と同一であるため記述を省略す
る。８は制御則３において生成された角運動量コマンド
を使用して角運動量フィードフォワードコマンドを生成
するパターンフィードフォワード補償器である。図２は
このパターンフィードフォワード補償器の内部について
詳細を示したものである。９は入力信号（実施の形態２
では制御則で生成された角運動量コマンドであり、一般
的に周期的な挙動を示す）をパターンで記憶するパター
ン検出部である。１０は検出されたパターンから擾乱の
影響を補正するためのコマンドを生成するコマンド変換
部である。１１は生成されたコマンドの記憶と補正を実
施するコマンド補正部である。１２は補正されたコマン
ドのパターンを時間プロファイルで発生するコマンドプ
ロファイル発生部である。
【００１２】前述のように構成された人工衛星の姿勢制
御装置において１から７の動作については従来の人工衛
星の姿勢制御装置の動作と同一であるため記述を省略す
る。図３において制御則３において生成された角運動量
コマンドｃはパターンフィードフォワード補償器８に入
力される。入力された角運動量コマンドｃは図２におい
て入力信号ｊと同一である。入力信号ｊはパターン検出
部９において、そのパターンを検出される。パターン検
出部９では入力信号をクロックｏの単位で記録し、その
記録結果ｋをコマンド変換部１０へ送る。コマンド変換
部１０では記録したパターンから擾乱を補償するための
コマンドを生成する。実施の形態２ではパターン検出部
９の入力が角運動量コマンドであるのでコマンド変換部
９では特に変換処理は必要でない。コマンドL はコマン
ド補正部１１に送られ、ここで蓄積される。コマンド補
正部１１のスイッチは全てのコマンド変換が完了した後
に動作し、コマンド変換部９が送信したコマンドが前回
送信されたコマンドと加算される。コマンド補正部１１
において生成された補正コマンドｍはコマンドプロファ
イル発生部１２に送信される。コマンドプロファイル発
生部１２では送信された補正コマンドのパターンをクロ
ックｏに従い送り出し、コマンドプロファイルｎとな
る。コマンドプロファイルｎはパターンフィードフォワ
ード補償器８の出力となり、角運動量コマンドに加算さ
れる。
御装置において１から７の動作については従来の人工衛
星の姿勢制御装置の動作と同一であるため記述を省略す
る。図３において制御則３において生成された角運動量
コマンドｃはパターンフィードフォワード補償器８に入
力される。入力された角運動量コマンドｃは図２におい
て入力信号ｊと同一である。入力信号ｊはパターン検出
部９において、そのパターンを検出される。パターン検
出部９では入力信号をクロックｏの単位で記録し、その
記録結果ｋをコマンド変換部１０へ送る。コマンド変換
部１０では記録したパターンから擾乱を補償するための
コマンドを生成する。実施の形態２ではパターン検出部
９の入力が角運動量コマンドであるのでコマンド変換部
９では特に変換処理は必要でない。コマンドL はコマン
ド補正部１１に送られ、ここで蓄積される。コマンド補
正部１１のスイッチは全てのコマンド変換が完了した後
に動作し、コマンド変換部９が送信したコマンドが前回
送信されたコマンドと加算される。コマンド補正部１１
において生成された補正コマンドｍはコマンドプロファ
イル発生部１２に送信される。コマンドプロファイル発
生部１２では送信された補正コマンドのパターンをクロ
ックｏに従い送り出し、コマンドプロファイルｎとな
る。コマンドプロファイルｎはパターンフィードフォワ
ード補償器８の出力となり、角運動量コマンドに加算さ
れる。
【００１３】図５は角運動量擾乱の発生パターンとクロ
ックおよびスイッチの動作例について示したものであ
る。図からも分かるようにクロックに従い、擾乱パター
ンを記録し、かつ同時に擾乱を補償するためのコマンド
プロファイルを生成し、擾乱の影響を低減している。
ックおよびスイッチの動作例について示したものであ
る。図からも分かるようにクロックに従い、擾乱パター
ンを記録し、かつ同時に擾乱を補償するためのコマンド
プロファイルを生成し、擾乱の影響を低減している。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明によれば、衛星の角速度検出
器により、擾乱角運動量を精度良く、フィードフォワー
ド補償することができる。従って制御系の帯域を上げな
くても高精度の姿勢制御精度を達成することが可能であ
る。
器により、擾乱角運動量を精度良く、フィードフォワー
ド補償することができる。従って制御系の帯域を上げな
くても高精度の姿勢制御精度を達成することが可能であ
る。
【００１５】第２の発明によれば、角運動量コマンドに
より、擾乱角運動量を精度良く、フィードフォワード補
償することができる。従って制御系の帯域を上げなくて
も高精度の姿勢制御精度を達成することが可能である。
より、擾乱角運動量を精度良く、フィードフォワード補
償することができる。従って制御系の帯域を上げなくて
も高精度の姿勢制御精度を達成することが可能である。
【図１】 この発明による人工衛星の姿勢制御装置の実
施の形態１を示す図である。
施の形態１を示す図である。
【図２】 この発明に関するパターンフィードフォワー
ド補償器の詳細構成図である。
ド補償器の詳細構成図である。
【図３】 この発明による人工衛星の姿勢制御装置の実
施の形態２を示す図である。
施の形態２を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１における擾乱角運動
量の発生パターンとクロックおよびスイッチの動作例に
ついて示した図である。
量の発生パターンとクロックおよびスイッチの動作例に
ついて示した図である。
【図５】 この発明の実施の形態２における擾乱角運動
量の発生パターンとクロックおよびスイッチの動作例に
ついて示した図である。
量の発生パターンとクロックおよびスイッチの動作例に
ついて示した図である。
【図６】 従来の人工衛星の姿勢制御装置を示す構成図
である。
である。
１ 角速度検出器、２ 角度検出器、３ 制御則、４
速度ループ、５ ホイール、６ 衛星ダイナミックス
（角速度）、７ 衛星ダイナミックス（姿勢角）、８
パターンフィードフォワード補償器、９ パターン検出
器部、１０ コマンド変換部、１１ コマンド補正部、
１２ コマンドプロファイル発生部、１３加算器、１４
減算器、１５ ゲイン、１６ スイッチ、１７ 加算
器、１８レジスタ。
速度ループ、５ ホイール、６ 衛星ダイナミックス
（角速度）、７ 衛星ダイナミックス（姿勢角）、８
パターンフィードフォワード補償器、９ パターン検出
器部、１０ コマンド変換部、１１ コマンド補正部、
１２ コマンドプロファイル発生部、１３加算器、１４
減算器、１５ ゲイン、１６ スイッチ、１７ 加算
器、１８レジスタ。
Claims (2)
- 【請求項１】 人工衛星の角速度を検出する角速度検出
器と、人工衛星の姿勢角度を検出する角度検出器と、上
記検出された角速度および角度から人工衛星の姿勢を制
御するための角運動量コマンドを生成する制御則と、人
工衛星に印加する角運動量擾乱を上記検出された角速度
を使用しパターンにより補正するパターンフィードフォ
ワード補償器と、上記角運動量コマンドと上記補償器の
出力とを入力し、人工衛星の姿勢を制御するためのホイ
ールの角運動量を制御する速度ループとを備えたことを
特徴とする人工衛星の姿勢制御装置。 - 【請求項２】 人工衛星の角速度を検出する角速度検出
器と、人工衛星の姿勢角度を検出する角度検出器と、検
出された角速度および角度から人工衛星の姿勢を制御す
るための角運動量コマンドを生成する制御則と、人工衛
星に印加する角運動量擾乱を上記角運動量コマンドを使
用してパターンにより補正するパターンフィードフォワ
ード補償器と、上記角運動量コマンドと上記補償器の出
力とを入力し、人工衛星の姿勢を制御するためのホイー
ルの角運動量を制御する速度ループとを備えたことを特
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 |
|---|---|---|---|
| JP9050599A JPH10244997A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9050599A JPH10244997A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10244997A true JPH10244997A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12863444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9050599A Pending JPH10244997A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10244997A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6622969B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-09-23 | Nec Corporation | Maneuver device for artificial satellite |
| CN104102224A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-15 | 上海微小卫星工程中心 | 一种双回路卫星姿态跟踪控制装置及方法 |
| CN119861740A (zh) * | 2024-10-29 | 2025-04-22 | 上海航天控制技术研究所 | 一种编队卫星在轨干扰力矩估计与补偿方法 |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP9050599A patent/JPH10244997A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6622969B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-09-23 | Nec Corporation | Maneuver device for artificial satellite |
| CN104102224A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-15 | 上海微小卫星工程中心 | 一种双回路卫星姿态跟踪控制装置及方法 |
| CN104102224B (zh) * | 2014-06-24 | 2016-09-07 | 上海微小卫星工程中心 | 一种双回路卫星姿态跟踪控制装置及方法 |
| CN119861740A (zh) * | 2024-10-29 | 2025-04-22 | 上海航天控制技术研究所 | 一种编队卫星在轨干扰力矩估计与补偿方法 |
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