JPS5950896A - 三軸姿勢制御衛星の姿勢捕捉装置 - Google Patents
三軸姿勢制御衛星の姿勢捕捉装置Info
- Publication number
- JPS5950896A JPS5950896A JP57161882A JP16188282A JPS5950896A JP S5950896 A JPS5950896 A JP S5950896A JP 57161882 A JP57161882 A JP 57161882A JP 16188282 A JP16188282 A JP 16188282A JP S5950896 A JPS5950896 A JP S5950896A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- attitude
- satellite
- euler
- acquisition system
- Prior art date
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- Granted
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は人工衛星の姿勢制御方式に関し、著に三軸姿勢
制御さｆ＋る衛星の姿勢捕捉方式に門するものである。
制御さｆ＋る衛星の姿勢捕捉方式に門するものである。
従来、三軸姿勢制御方式の人工骨：星において、慣性基
準装置（衛星の各軸゛まわりの角速１■を検出する装置
）を第１団１した人工衛Ｆの姿勢抽ｔｊ′方式がいくつ
かｒ（；１発されている。これらの主なものは、悄＋′
Ｆ−基準装置から出力される伽星の角速度をオイラーパ
ラメータ法、オイラー角法、オイラー軸／オイラー角法
等の１′夕学的′手段を利用して粕分し、逐次の衛」姿
勢を検出することにより姿勢誤差を引算し、それにスベ
ーいて１・１１μの姿勢１間ｆｉ’ｌ＋を実施する方式
である。このような方式は、姿勢検出の精ＩＬ−がよい
反面、上記積分の為に特殊な！−ＩＡか必要であり、ま
た引３３枳を利用する％ｐ Ｉ、＋１〆１自体が主１１
を１１になるという欠点がある。更に姿勢林出の本η的
なダδ何学的悼質よシ制御系自住非紗型のものになると
いう火力もある。
準装置（衛星の各軸゛まわりの角速１■を検出する装置
）を第１団１した人工衛Ｆの姿勢抽ｔｊ′方式がいくつ
かｒ（；１発されている。これらの主なものは、悄＋′
Ｆ−基準装置から出力される伽星の角速度をオイラーパ
ラメータ法、オイラー角法、オイラー軸／オイラー角法
等の１′夕学的′手段を利用して粕分し、逐次の衛」姿
勢を検出することにより姿勢誤差を引算し、それにスベ
ーいて１・１１μの姿勢１間ｆｉ’ｌ＋を実施する方式
である。このような方式は、姿勢検出の精ＩＬ−がよい
反面、上記積分の為に特殊な！−ＩＡか必要であり、ま
た引３３枳を利用する％ｐ Ｉ、＋１〆１自体が主１１
を１１になるという欠点がある。更に姿勢林出の本η的
なダδ何学的悼質よシ制御系自住非紗型のものになると
いう火力もある。
木兄りＩＩの目的は、前述の様な初頼な数学的手段な第
１；用する姿勢検出を小剣にし、また、姿勢制御を重唱
ｌ！制御系で構成することによりて系全体の安定性のｍ
Ｗをｈ′易にてきるようにした三軸姿勢ｆｌｉｉｌｉ（
’ｆｌｉ星の′ｅ勢・神折、方式を提供することにある
。
１；用する姿勢検出を小剣にし、また、姿勢制御を重唱
ｌ！制御系で構成することによりて系全体の安定性のｍ
Ｗをｈ′易にてきるようにした三軸姿勢ｆｌｉｉｌｉ（
’ｆｌｉ星の′ｅ勢・神折、方式を提供することにある
。
本発明は、姿勢捕捉のシーケンスを各軸まわシの微小角
に分散し各個の微小角の捕捉のみに閉ループ制御を適用
し、その微小角の姿勢変更指定をシーケンス制＊ｎによ
りて行なうことを％ ？としている。
に分散し各個の微小角の捕捉のみに閉ループ制御を適用
し、その微小角の姿勢変更指定をシーケンス制＊ｎによ
りて行なうことを％ ？としている。
本発明によれば、三軸姿勢制御される人工衛星の三軸方
向の衛星角速度を検出する手段と、との検出手段に接続
され角速度を和分する手段と、との積分手段に入力され
る姿勢震災のだめの信号を発生ずる手段と、前記積分手
段の出力を零にするようｆＣ，各軸まわりの回転角を制
御する手段とを含み、前記人工衛星の姿勢を任意に捕捉
する三軸姿勢制御１衛星の於勢抽捉方式が得られる。
向の衛星角速度を検出する手段と、との検出手段に接続
され角速度を和分する手段と、との積分手段に入力され
る姿勢震災のだめの信号を発生ずる手段と、前記積分手
段の出力を零にするようｆＣ，各軸まわりの回転角を制
御する手段とを含み、前記人工衛星の姿勢を任意に捕捉
する三軸姿勢制御１衛星の於勢抽捉方式が得られる。
以下図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。リア
クションホイール１はＸ軸方向にトル７を発生し、Ｘ軸
ジャイロ装置４はＸ軸方向に入力軸を持ち１．角度増分
パルスを出力するタイプのものである。１１はシーケン
ス制ｎｔ＋の為の基準クロック発振器であり、オイラー
角ｆＪｔ算カウンター１０はこの発振器１１より出力さ
れるパルス数をカウントし、目標姿勢までの回転角に相
当する値（Ｎα）になれば捕捉イ・仝止スイッチ１２を
開く。Ｘ軸分周器８はＸ軸まわシに足レートω、で回転
さゼる為に発振器１１からのパルスをＮｘに分周してい
る。
クションホイール１はＸ軸方向にトル７を発生し、Ｘ軸
ジャイロ装置４はＸ軸方向に入力軸を持ち１．角度増分
パルスを出力するタイプのものである。１１はシーケン
ス制ｎｔ＋の為の基準クロック発振器であり、オイラー
角ｆＪｔ算カウンター１０はこの発振器１１より出力さ
れるパルス数をカウントし、目標姿勢までの回転角に相
当する値（Ｎα）になれば捕捉イ・仝止スイッチ１２を
開く。Ｘ軸分周器８はＸ軸まわシに足レートω、で回転
さゼる為に発振器１１からのパルスをＮｘに分周してい
る。
Ｘ軸角度積分カウンター７はＸ軸ジャイロ装置４及びＸ
弔、１分周器８より出力されたパルスを加３？シたもの
をカウントする。Ｘ軸補角器９はカウンター７の仙を當
に零とするように衛星の姿勢を制御Ｙ軸制御系１４及び
Ｚ軸制御系１５は、Ｘ軸制御系１３と同様の構成を持つ
装置である。
弔、１分周器８より出力されたパルスを加３？シたもの
をカウントする。Ｘ軸補角器９はカウンター７の仙を當
に零とするように衛星の姿勢を制御Ｙ軸制御系１４及び
Ｚ軸制御系１５は、Ｘ軸制御系１３と同様の構成を持つ
装置である。
第２図は各機器の衛星座押上での配置を示す図である。
１′ 及び４′はＸ軸すアクションホイール１及びＸ軸
ジャイロ装置４にそれぞれ対応している。２はＹ軸方向
にリアクショントルクを発生するリアクシミンホイール
、同様に３はＺ軸方向のそれであシ、５はＹ４１．方向
に入力軸を持つジャイロ装置、同様に６はＺ軸方向のそ
れである。
ジャイロ装置４にそれぞれ対応している。２はＹ軸方向
にリアクショントルクを発生するリアクシミンホイール
、同様に３はＺ軸方向のそれであシ、５はＹ４１．方向
に入力軸を持つジャイロ装置、同様に６はＺ軸方向のそ
れである。
次にこの装置の動作を説明する。第１図において、捕捉
停止スイッチ１２を閉じれば、Ｘ軸分周器８にて分周率
Ｎｘに分周されたパルスがＸ軸角度積分カウンター７に
加えられる。その結果、カウンタ７に蓄積されたパルス
数が零になるようにＸ Ｉｌ＋補イｈ゛器９によシＸ軸
すアクションホイール１が制御される。リアクションホ
イール１が発生したリアクショントルクにょシ稈［星本
体がＸ軸“まわりに回転し、その回転をＸ軸ジャイロ装
債４にて検出し、その出力が角Ｆｌｉｔ分カウンター７
にフィードバックされることにより、Ｘ軸分周器８より
の入力が杓ち消爆れる。この様にジャ・ｒ口装置ｆ７．
４−角度積分カウンター７−袖（Ａ＆９−リアクション
ホイール１で構成される閉ループ制御系に対し、分周器
８よりシーケンシャルに目標方向の変更がなされるわけ
である。ここで若し、分周器８よシの目標方向の変更（
カウンター７に加算される分周器８よりのパルス）が上
記閉ループ制御系の応答に比して十分遅ければ、衛星は
Ｘ軸まわシに＃まｔｌ一定速度で回転することになる。
停止スイッチ１２を閉じれば、Ｘ軸分周器８にて分周率
Ｎｘに分周されたパルスがＸ軸角度積分カウンター７に
加えられる。その結果、カウンタ７に蓄積されたパルス
数が零になるようにＸ Ｉｌ＋補イｈ゛器９によシＸ軸
すアクションホイール１が制御される。リアクションホ
イール１が発生したリアクショントルクにょシ稈［星本
体がＸ軸“まわりに回転し、その回転をＸ軸ジャイロ装
債４にて検出し、その出力が角Ｆｌｉｔ分カウンター７
にフィードバックされることにより、Ｘ軸分周器８より
の入力が杓ち消爆れる。この様にジャ・ｒ口装置ｆ７．
４−角度積分カウンター７−袖（Ａ＆９−リアクション
ホイール１で構成される閉ループ制御系に対し、分周器
８よりシーケンシャルに目標方向の変更がなされるわけ
である。ここで若し、分周器８よシの目標方向の変更（
カウンター７に加算される分周器８よりのパルス）が上
記閉ループ制御系の応答に比して十分遅ければ、衛星は
Ｘ軸まわシに＃まｔｌ一定速度で回転することになる。
この速さωＸは基準クロック発振器１１の基準周波数を
ｆ（Ｈ２）、Ｘｌｌ＋ジャイロ装ｊＩ−４の角Ｆ１テ増
分パルスの庫みをρ（度／パルス）（各軸ジャイロ共通
）とすれば となる。同様にＹ軸、２軸もω９．ω２なる一定速度で
回転する。そのときの分周率けＮｙ、Ｎｚである。
ｆ（Ｈ２）、Ｘｌｌ＋ジャイロ装ｊＩ−４の角Ｆ１テ増
分パルスの庫みをρ（度／パルス）（各軸ジャイロ共通
）とすれば となる。同様にＹ軸、２軸もω９．ω２なる一定速度で
回転する。そのときの分周率けＮｙ、Ｎｚである。
一方、衛星姿勢の任意の回転シ［、オイラーの定理によ
ってオイラー囮１マわりにオイラー角だけ回転すること
によシ達成できることが証明されている。そこで、いま
最初の衛星姿勢と任溶時間後の衛星姿勢との間のオイラ
ー軸の方向余弦を（ｔｍ ” ＊ｎ）、そのオイラー角
をαとすれば 一αｉｔωｘ−１−ｒｒ＋ ｂｒ ｙ 十ｎ ωｐ。
ってオイラー囮１マわりにオイラー角だけ回転すること
によシ達成できることが証明されている。そこで、いま
最初の衛星姿勢と任溶時間後の衛星姿勢との間のオイラ
ー軸の方向余弦を（ｔｍ ” ＊ｎ）、そのオイラー角
をαとすれば 一αｉｔωｘ−１−ｒｒ＋ ｂｒ ｙ 十ｎ ωｐ。
ｔ
・・・・・・・・・（２）
の様な微分方程式が成立する。ここで、ωＸ、ωｙ、ω
２を一定とし、かっそノｌらの比率が最初の顧星姿勢と
捕捉したい姿勢との間のオイラー軸の方向余弦に一致す
る様に下記（３）式の如く選べｄ゛、ωｘ＝ｃ＋＋ｔ
、 ６１ｙ：０１ｍ 、 ωｙ、＝ωｒ＋ ・旧
−−−−−（３）（２）式は容易に解り、ｔ、ｍ、ｎ
は回虻中不変となる。（３）式を分周率の形で表わせ
ば（４）式の様になる。
２を一定とし、かっそノｌらの比率が最初の顧星姿勢と
捕捉したい姿勢との間のオイラー軸の方向余弦に一致す
る様に下記（３）式の如く選べｄ゛、ωｘ＝ｃ＋＋ｔ
、 ６１ｙ：０１ｍ 、 ωｙ、＝ωｒ＋ ・旧
−−−−−（３）（２）式は容易に解り、ｔ、ｍ、ｎ
は回虻中不変となる。（３）式を分周率の形で表わせ
ば（４）式の様になる。
Ｎｘ＝＝ｐｆ／ｒｏｔ 、Ｎｙ−−ｐｆ／６＋ｍ、Ｐ４
ｚ＝ｐｆ／ａ＋ｎ ・・・（４）（２）式のαの式も
堡゛けて α＝ωｔ ・・・・・・・・・
・・・（５）（ここでｔは回転をｆＡ’；Ｊｒ）た１間
）で与えられる。ここで、ω＝４’：”ｘ−＋ａ＋”！
Ａ−ｃ−’ｚ で（６）式を（５）式に代入ｊ７で
、オイラー介α＋−１と言１算できる。ここで、ｆｔ
ｉｌ、、ｎイラー角ｆｆＷカウンター】０（（よりカラ
〉・トさ、ｔｌているＮαて千、ることを考慮す、１１
ば、 の関係がある。そこでＮαを と選べば、明らかに傳星は指定されたオイラー軸まわり
にオイラー角σだけ回転して停止する。
ｚ＝ｐｆ／ａ＋ｎ ・・・（４）（２）式のαの式も
堡゛けて α＝ωｔ ・・・・・・・・・
・・・（５）（ここでｔは回転をｆＡ’；Ｊｒ）た１間
）で与えられる。ここで、ω＝４’：”ｘ−＋ａ＋”！
Ａ−ｃ−’ｚ で（６）式を（５）式に代入ｊ７で
、オイラー介α＋−１と言１算できる。ここで、ｆｔ
ｉｌ、、ｎイラー角ｆｆＷカウンター】０（（よりカラ
〉・トさ、ｔｌているＮαて千、ることを考慮す、１１
ば、 の関係がある。そこでＮαを と選べば、明らかに傳星は指定されたオイラー軸まわり
にオイラー角σだけ回転して停止する。
この析に本願による術九の任意の廊勢Ｊ…折は、そのオ
イラー＋１１１″！わｊｊのオイラー角αだけの回転に
よって達成され、これは各個目ゎりの分周率（Ｎｘ、Ｎ
ｙ、Ｎｚ）及びＮαの設定だけでそれが自動的に実行さ
れる。また各軸まわシの制御は常にシーケンシャルに変
更された微小角の捕捉を行うだけでよ、＜、従来の方式
にみられる幾何学的非緋型性の問題もない。更に、実施
例にも見られる様に、実際の装置では全く複雑な計算も
特殊な装置も必要としない。それ故、計算機を搭載して
いない、三軸姿勢制御方式の衛星の姿勢制御に有効であ
る。
イラー＋１１１″！わｊｊのオイラー角αだけの回転に
よって達成され、これは各個目ゎりの分周率（Ｎｘ、Ｎ
ｙ、Ｎｚ）及びＮαの設定だけでそれが自動的に実行さ
れる。また各軸まわシの制御は常にシーケンシャルに変
更された微小角の捕捉を行うだけでよ、＜、従来の方式
にみられる幾何学的非緋型性の問題もない。更に、実施
例にも見られる様に、実際の装置では全く複雑な計算も
特殊な装置も必要としない。それ故、計算機を搭載して
いない、三軸姿勢制御方式の衛星の姿勢制御に有効であ
る。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図中に示される各１傷器の衛星間１±の−Ｆ１゜置を
示す図である。 図において、ｊ・・・・・・Ｘ軸方向にトルクを発生す
るリアクションホイール、４・・・・・・Ｘｔ曲力方向
入力φ）１ｊを持つジャイロ装置、１１・−・・・・基
準クロック発振器、１０・・・・・・オイラー角積シカ
ウンター、８・・・・・・Ｘ軸分周器、７・・・・・・
加減算カウンター、９・・・・・・Ｘ軸補償器、１３・
・・・・・Ｘ軸制御系、１４・・・・・・Ｙ軸制御系、
１５・・・・・・Ｚ軸制御系、２・・・・・・Ｙ軸すア
クションホイール、３・・・・・・Ｚ軸すアクションホ
イール、５・・・・・・Ｙ軸ジャイロ装置、６・・・・
・・Ｚ ’Ｘジャイロ装置である。
１図中に示される各１傷器の衛星間１±の−Ｆ１゜置を
示す図である。 図において、ｊ・・・・・・Ｘ軸方向にトルクを発生す
るリアクションホイール、４・・・・・・Ｘｔ曲力方向
入力φ）１ｊを持つジャイロ装置、１１・−・・・・基
準クロック発振器、１０・・・・・・オイラー角積シカ
ウンター、８・・・・・・Ｘ軸分周器、７・・・・・・
加減算カウンター、９・・・・・・Ｘ軸補償器、１３・
・・・・・Ｘ軸制御系、１４・・・・・・Ｙ軸制御系、
１５・・・・・・Ｚ軸制御系、２・・・・・・Ｙ軸すア
クションホイール、３・・・・・・Ｚ軸すアクションホ
イール、５・・・・・・Ｙ軸ジャイロ装置、６・・・・
・・Ｚ ’Ｘジャイロ装置である。
Claims (1)
- 三軸姿勢制御される人工衛星の三軸方向の衛星勢変更の
だめの係号を発生ずる信号発生手段と、前記４ｅ’分手
段の出力を茶にするように各軸まわりの回転角を制ｉ１
ｉする制御手段とを含み、前記人工〒１ＪＩμの姿勢を
任意に捕捉する三軸姿勢１１ｉｌ制御衛星の姿勢捕捉方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57161882A JPS5950896A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 三軸姿勢制御衛星の姿勢捕捉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57161882A JPS5950896A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 三軸姿勢制御衛星の姿勢捕捉装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5950896A true JPS5950896A (ja) | 1984-03-24 |
| JPH0319840B2 JPH0319840B2 (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=15743777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57161882A Granted JPS5950896A (ja) | 1982-09-17 | 1982-09-17 | 三軸姿勢制御衛星の姿勢捕捉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950896A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615359A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-14 | Teruyoshi Ando | Porcelain transcribing printer |
-
1982
- 1982-09-17 JP JP57161882A patent/JPS5950896A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615359A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-14 | Teruyoshi Ando | Porcelain transcribing printer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0319840B2 (ja) | 1991-03-18 |
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