JPS6021120B2 - 衛星の３軸姿勢制御方式 - Google Patents
衛星の３軸姿勢制御方式Info
- Publication number
- JPS6021120B2 JPS6021120B2 JP54138078A JP13807879A JPS6021120B2 JP S6021120 B2 JPS6021120 B2 JP S6021120B2 JP 54138078 A JP54138078 A JP 54138078A JP 13807879 A JP13807879 A JP 13807879A JP S6021120 B2 JPS6021120 B2 JP S6021120B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- axis
- reaction wheel
- yaw
- satellite
- Prior art date
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- Expired
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ゼロモーメンタム方式の３軸姿勢制御人工
衛星において、ロールリアクションホイールとョーリア
クションホィールに発生する相互干渉トルクを打ち消し
ロール軸制御とョー軸制御を独立に行うようにした衛星
の３軸姿勢制御方式に関するものである。
衛星において、ロールリアクションホイールとョーリア
クションホィールに発生する相互干渉トルクを打ち消し
ロール軸制御とョー軸制御を独立に行うようにした衛星
の３軸姿勢制御方式に関するものである。
リアクションホイールを用いたゼロモーメンタム方式の
３軸姿勢制御方式として第１図に示すものがある。
３軸姿勢制御方式として第１図に示すものがある。
図において、１は人工衛星の本体（以下衛星本体という
）、２はピッチリアクションホイール、３はロールリア
クションホイール、４はヨーリアクションホイールであ
る。また、ｘ，ｙ，２車由をそれぞれロール軸、ピッチ
軸、ョー軸と呼ぶ。３つのＩＪアクションホイール２，
３，４の各ホイール軸は互に垂直に、かつそれぞれｘ，
ｙ，ｚ軸と平行に衛星本体１に固定されている。
）、２はピッチリアクションホイール、３はロールリア
クションホイール、４はヨーリアクションホイールであ
る。また、ｘ，ｙ，２車由をそれぞれロール軸、ピッチ
軸、ョー軸と呼ぶ。３つのＩＪアクションホイール２，
３，４の各ホイール軸は互に垂直に、かつそれぞれｘ，
ｙ，ｚ軸と平行に衛星本体１に固定されている。
なお、図には示していないが衛星のロール軸、ピッチ軸
、ョー軸まわりの姿勢の変化を検出するために、ロール
センサー、ピッチセンサー、ヨーセンサーが搭載されて
いる。これらのセンサーによって衛星の３軸（ロール軸
、ピッチ軸、ョー軸）まわりの姿勢誤差を検出し、その
誤差信号に応じてそれぞれのリアクションホイール２，
３，４を回転させ、その反力で姿勢誤差を修正している
。特に、ピッチ軸（ｙ軸）まわりの姿勢制御でひョー軸
（ｚ軸）が常の地球中心を向くように制御される。その
ため、衛星が地球の回りを１回転公転すると慣性空間か
らみて衛星本体１もピッチ軸（ｙ軸）まわりに１回転す
ることになる。衛星のこの種の回転運動によってロール
リアクションホイール３には、ロール軸（ｘ軸）まわり
のトルク成分のほかに、ョ‐軸（ｚ軸）まわりのトルク
成分が、またョーリアクションホイール４にはロール軸
（ｘ軸）まわりのトルク成分が発生することとなる。第
２図は上述の従来のロール、ョー制御方式のシグナルフ
ロー図を示し、５はロールセンサー・６はョーセンサー
、７はロール制御装置、８はョー制御装置である。
、ョー軸まわりの姿勢の変化を検出するために、ロール
センサー、ピッチセンサー、ヨーセンサーが搭載されて
いる。これらのセンサーによって衛星の３軸（ロール軸
、ピッチ軸、ョー軸）まわりの姿勢誤差を検出し、その
誤差信号に応じてそれぞれのリアクションホイール２，
３，４を回転させ、その反力で姿勢誤差を修正している
。特に、ピッチ軸（ｙ軸）まわりの姿勢制御でひョー軸
（ｚ軸）が常の地球中心を向くように制御される。その
ため、衛星が地球の回りを１回転公転すると慣性空間か
らみて衛星本体１もピッチ軸（ｙ軸）まわりに１回転す
ることになる。衛星のこの種の回転運動によってロール
リアクションホイール３には、ロール軸（ｘ軸）まわり
のトルク成分のほかに、ョ‐軸（ｚ軸）まわりのトルク
成分が、またョーリアクションホイール４にはロール軸
（ｘ軸）まわりのトルク成分が発生することとなる。第
２図は上述の従来のロール、ョー制御方式のシグナルフ
ロー図を示し、５はロールセンサー・６はョーセンサー
、７はロール制御装置、８はョー制御装置である。
また、秋ま衛星の。ール轍まわりの誤差角くロール角）
、山はョー軸まわりの誤差角、ＴＲはロールリアクショ
ンホイール３に発生するトルク、のＲはロールリアクシ
ョンホイール３の角速度、ＴＹはョーリアクションホイ
ールに発生するトルク、のＹはョーリアクションホィー
ル４の角速度である。すなわち、衛星のロール軸まわり
の謀差ぐをロールセンサー５で検出し、ロール制御装置
７によってロール角信号を処理してロールリアクション
ホイール３を回転させ、その時発生するトルクＴＲおよ
び角速度ｗＲによって衛星本体１のロール軸まわりの運
動をおこさせている。また、ョー軸まわりの制御につい
ても同様である。第３図は第２図に示す制御系の伝達関
数をブロック線図で表わしたものである。
、山はョー軸まわりの誤差角、ＴＲはロールリアクショ
ンホイール３に発生するトルク、のＲはロールリアクシ
ョンホイール３の角速度、ＴＹはョーリアクションホイ
ールに発生するトルク、のＹはョーリアクションホィー
ル４の角速度である。すなわち、衛星のロール軸まわり
の謀差ぐをロールセンサー５で検出し、ロール制御装置
７によってロール角信号を処理してロールリアクション
ホイール３を回転させ、その時発生するトルクＴＲおよ
び角速度ｗＲによって衛星本体１のロール軸まわりの運
動をおこさせている。また、ョー軸まわりの制御につい
ても同様である。第３図は第２図に示す制御系の伝達関
数をブロック線図で表わしたものである。
この図において、ＫＣＩ，ＫＯ２はそれぞれロール制御
装置７の比例および微分ゲイン、ＪＲはロールリアクシ
ョンホイール３の慣性能率、のｏ は衛星が地球をまわ
る公転角度、ｋは衛星本体１のロール軸まわりの慣性能
率、Ｋ山，，Ｋ■２はそれぞれョー制御装置８の比例お
よび微分ゲイン、Ｊｙはョーリアクションホィール４の
慣性能率、ｌｚは衛星本体１のョー軸まわりの慣性能率
である。また、Ｎｘ，Ｎｚはそれぞれロール軸およびョ
ー軸まわりの外乱トルク、ＴのＲはロールリアクション
ホイール３によって発生するョー軸まわりの相互干渉ト
ルク成分、ＴのＹはョーリアクションホィール４によっ
て発生するロール軸まわりの相互干渉トルク成分である
。従釆の３鞠姿勢制御方式では第３図示すように相互干
渉トルクＴのＲ，ＴのＹのためにロール軸制御とョー軸
制御が独立でないので両制御装置７，８のゲイン設定が
困難であり、かつ制御精度が悪くなるという欠点を有し
ていた。
装置７の比例および微分ゲイン、ＪＲはロールリアクシ
ョンホイール３の慣性能率、のｏ は衛星が地球をまわ
る公転角度、ｋは衛星本体１のロール軸まわりの慣性能
率、Ｋ山，，Ｋ■２はそれぞれョー制御装置８の比例お
よび微分ゲイン、Ｊｙはョーリアクションホィール４の
慣性能率、ｌｚは衛星本体１のョー軸まわりの慣性能率
である。また、Ｎｘ，Ｎｚはそれぞれロール軸およびョ
ー軸まわりの外乱トルク、ＴのＲはロールリアクション
ホイール３によって発生するョー軸まわりの相互干渉ト
ルク成分、ＴのＹはョーリアクションホィール４によっ
て発生するロール軸まわりの相互干渉トルク成分である
。従釆の３鞠姿勢制御方式では第３図示すように相互干
渉トルクＴのＲ，ＴのＹのためにロール軸制御とョー軸
制御が独立でないので両制御装置７，８のゲイン設定が
困難であり、かつ制御精度が悪くなるという欠点を有し
ていた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ロールおよびョーリアクションホ
イールの角速度をそれぞれ検出し、ロールリアクション
ホイールの角速度検出信号はョーリアクションホィール
を制御するョ−制御装置に入力し、一方、ョーリアクシ
ョンホィールの角速度検出度信号はロールリアクション
ホイールを制御するロール制御装置に入力して相互干渉
トルクを打ち消すことによって、ロール軸制御とョー軸
制御を独立にできる３鞠姿勢制御方式を提供することを
目的としている。
めになされたもので、ロールおよびョーリアクションホ
イールの角速度をそれぞれ検出し、ロールリアクション
ホイールの角速度検出信号はョーリアクションホィール
を制御するョ−制御装置に入力し、一方、ョーリアクシ
ョンホィールの角速度検出度信号はロールリアクション
ホイールを制御するロール制御装置に入力して相互干渉
トルクを打ち消すことによって、ロール軸制御とョー軸
制御を独立にできる３鞠姿勢制御方式を提供することを
目的としている。
以下この発明について説明する。
第４図はこの発明の一実施例を示すシグナルフロー図で
ある。
ある。
第４図において、９はロールリアクションホイール角速
度検出器、１０はョーリアクションホィール角速度検出
器である。その他第２図と同一符号は同一部分を示す。
。
度検出器、１０はョーリアクションホィール角速度検出
器である。その他第２図と同一符号は同一部分を示す。
。
−ルリアクションホイール３の角速度のＲをロールリア
クションホイール角速度検出器９で検出し、その信号を
ョー制御装置８へフィードバックさせる。同様にョーリ
アクションホィール４の角速度のＹをョーリアクション
ホィール角速度検出器１０で検出し、その信号をロール
制御装置７へフィードバックさせる。第５図は第４図の
系の伝達関数をブロック線図で示したものであり、Ｋｒ
，Ｋｙはそれぞれロールおよびョーリアクションホィー
ル３，４の角速度のＲ，のＹをョーおよびロール制御装
置８，７へフィードバックさせるときのゲイン、Ｔのｒ
，Ｔのｙはフィードバック量である。
クションホイール角速度検出器９で検出し、その信号を
ョー制御装置８へフィードバックさせる。同様にョーリ
アクションホィール４の角速度のＹをョーリアクション
ホィール角速度検出器１０で検出し、その信号をロール
制御装置７へフィードバックさせる。第５図は第４図の
系の伝達関数をブロック線図で示したものであり、Ｋｒ
，Ｋｙはそれぞれロールおよびョーリアクションホィー
ル３，４の角速度のＲ，のＹをョーおよびロール制御装
置８，７へフィードバックさせるときのゲイン、Ｔのｒ
，Ｔのｙはフィードバック量である。
Ｋｒ，Ｋｙをそれぞれ、ＫｒニＪＲの。
ＫｙニＪＹの。
と設定すると
ＴのｒニＴのＲ
Ｔ■ｙ：ＴのＹ
となり、ローおよびョーリアクションホイール３，４に
発生する相互干渉トルクＴのｒ，Ｔのｙはフィードバッ
ク量Ｔのｒ，Ｔのｙによって打ち消される。
発生する相互干渉トルクＴのｒ，Ｔのｙはフィードバッ
ク量Ｔのｒ，Ｔのｙによって打ち消される。
以上説明したようにこの発明によれば、ロールおよびョ
ーリアクションホィールの角速度信号をそれぞれョー制
御装置およびロール制御装置にフイードバツクしてロー
ルおよびョーリアクシヨンホィールによって発生する相
互干渉トルクを打ち消すように構成したので、ロール制
御系ョー制御系の結合がなくなり、制御系の設計が互に
独立に行うことができ、また高精度の姿勢制御を行うこ
とができる利点を有する。
ーリアクションホィールの角速度信号をそれぞれョー制
御装置およびロール制御装置にフイードバツクしてロー
ルおよびョーリアクシヨンホィールによって発生する相
互干渉トルクを打ち消すように構成したので、ロール制
御系ョー制御系の結合がなくなり、制御系の設計が互に
独立に行うことができ、また高精度の姿勢制御を行うこ
とができる利点を有する。
第１図はリアクションホイールを用いたゼロモーメンタ
ム方式の人工衛星の姿勢制御方式を示す一般的な図、第
２図は従来の３軸姿勢制御方式のロール軸、ョー軸制御
系のシグナルフロー図、第３図は第２図に示す系のブロ
ック線図、第４図はこの発明の−実施例を示す３軸姿勢
制御方式のロール髄、ョ一触制御系のシグナルフロー図
、第５図は第４図に示す系のブロック線図である。 図中、１は人工衛星本体、２はピッチリアクションホイ
ール、３はロールリアクションホイール、４はヨーリア
クシヨンホイール、５はロールセンサー、６はョーセン
サー、７はロール制御装置、８はョー制御装置、９はロ
ールリアクションホイール角速度検出器、１０はョーリ
アクソョンホィール角速度検出器である。なお、図中の
同一符号は同一または相当部分を示す。第１図 第２図 第３図 第ム図 第５図
ム方式の人工衛星の姿勢制御方式を示す一般的な図、第
２図は従来の３軸姿勢制御方式のロール軸、ョー軸制御
系のシグナルフロー図、第３図は第２図に示す系のブロ
ック線図、第４図はこの発明の−実施例を示す３軸姿勢
制御方式のロール髄、ョ一触制御系のシグナルフロー図
、第５図は第４図に示す系のブロック線図である。 図中、１は人工衛星本体、２はピッチリアクションホイ
ール、３はロールリアクションホイール、４はヨーリア
クシヨンホイール、５はロールセンサー、６はョーセン
サー、７はロール制御装置、８はョー制御装置、９はロ
ールリアクションホイール角速度検出器、１０はョーリ
アクソョンホィール角速度検出器である。なお、図中の
同一符号は同一または相当部分を示す。第１図 第２図 第３図 第ム図 第５図
Claims (1)
- １ ロールリアクシヨンホイールの角速度信号を検出し
、この信号をヨーリアクシヨンホイールを制御するヨー
制御装置にフイードバツクし、一方前記ヨーリアクシヨ
ンホイールの角速信号を検出し、この信号を前記ロール
リアクシヨンホイールを制御するロール制御装置にフイ
ードバツクして前記ロールリアクシヨンホイールおよび
ヨーリアクシヨンホイールによつて発生する相互干渉ト
ルクを打ち消すことによつてロール軸制御とヨー軸制御
を独立に行うことを特徴とする衛星の３軸姿勢制御方式
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54138078A JPS6021120B2 (ja) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | 衛星の３軸姿勢制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54138078A JPS6021120B2 (ja) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | 衛星の３軸姿勢制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5660800A JPS5660800A (en) | 1981-05-25 |
| JPS6021120B2 true JPS6021120B2 (ja) | 1985-05-25 |
Family
ID=15213437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54138078A Expired JPS6021120B2 (ja) | 1979-10-25 | 1979-10-25 | 衛星の３軸姿勢制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6021120B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472511U (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-25 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122299A (ja) * | 1982-01-09 | 1983-07-20 | 航空宇宙技術研究所長 | 飛翔体の章動運動減衰方法 |
| JPH0790837B2 (ja) * | 1986-09-30 | 1995-10-04 | 日本電気株式会社 | バイアスモーメンタム方式の人工衛星の角運動量ベクトル変更方式 |
-
1979
- 1979-10-25 JP JP54138078A patent/JPS6021120B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472511U (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5660800A (en) | 1981-05-25 |
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