JPS6150896A - Control system of attitude of artificial satellite - Google Patents
Control system of attitude of artificial satelliteInfo
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- JPS6150896A JPS6150896A JP59170234A JP17023484A JPS6150896A JP S6150896 A JPS6150896 A JP S6150896A JP 59170234 A JP59170234 A JP 59170234A JP 17023484 A JP17023484 A JP 17023484A JP S6150896 A JPS6150896 A JP S6150896A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、定常運用時の人工衛星の姿勢:l1ll
ritll方式に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention relates to the attitude of an artificial satellite during steady operation:
This relates to the ritll method.
従来、この種の制御方式としては、第1図に示すような
バイアスモーメンタム方式と、第2図に示すようなゼロ
モーメンタム方式がある。III l’i地球センサ、
(2)は地球センサ電子回路、(3)はヨーセンサ、(
4)はヨーセンサ電子回路、(5)は姿勢制御装置、(
8)、Ql、If;5カ、ソれツレo−ル、 ヒフ f
、 ”]−ホイール、 (7) 、 191 、 t
illがそれぞれ、ロール、ピッチ、ヨーホイール駆動
回路である。Conventionally, this type of control system includes a bias momentum system as shown in FIG. 1 and a zero momentum system as shown in FIG. III l'i earth sensor,
(2) is the earth sensor electronic circuit, (3) is the yaw sensor, (
4) is a yaw sensor electronic circuit, (5) is an attitude control device, (
8), Ql, If;
, ”]-Wheel, (7), 191, t
ill are roll, pitch, and yaw wheel drive circuits, respectively.
第1図のバイアスモーメンタム方式では ;、?j −
r代のGinのうち、ロール角とピッチ角は、地球−ビ
ンサ(1)で検出するが、ヨー角の検出用センサは必我
としない。ピッチホイールtlGKは、大きなバイアス
モーメンタムが蓄積されており、ピッチ角の制御はピッ
チホイール01の回転速度を変化させることによって行
なわれる。ロール角の制御は、ヨ−ホイールt13を回
転させ、ヨーホイールモーメンタムとピッチホイールの
バイアスモーメンタムとの合成モーメンタムの反作用に
より行なわれる。In the bias momentum method shown in Figure 1, ;,? j −
The roll angle and the pitch angle of Gin in the r range are detected by Earth-Binsa (1), but a sensor for detecting the yaw angle is not necessarily required. Pitch wheel tlGK has accumulated a large bias momentum, and the pitch angle is controlled by changing the rotational speed of pitch wheel 01. The roll angle is controlled by rotating the yaw wheel t13 and by the reaction of the combined momentum of the yaw wheel momentum and the bias momentum of the pitch wheel.
ヨー角の制御は、ピッチホイールのバイアスモーメンタ
ムによるジャイロ剛性と人工衛星の軌道運動カップリン
グによるロール/ヨー変換を利用して、ロール角を制御
することにより、受動的に行なわれる。The yaw angle is controlled passively by controlling the roll angle using gyro stiffness due to the bias momentum of the pitch wheel and roll/yaw conversion due to the orbital motion coupling of the satellite.
第2図のゼロモーメンタム方式では1人工衛星の姿勢角
の3成分を常時必要とし、そのうちロール角とピッチ角
は、地球センサ(1)で検出され、ヨー角はヨーセンサ
(3)で検出される。ロール角の制御はO−ルホイール
(8)の回転速度を変化させることによって行われ、ま
た、ピッチ角、ヨー角の制uLll)i、それぞれ、ピ
ッチホイールl、ヨーホイール(I2の回転速度を変化
させることにより行なわれる。In the zero momentum method shown in Figure 2, three components of the attitude angle of one satellite are always required, of which the roll angle and pitch angle are detected by the earth sensor (1), and the yaw angle is detected by the yaw sensor (3). . The roll angle is controlled by changing the rotation speed of the O-wheel wheel (8), and the pitch angle and yaw angle are controlled by changing the rotation speed of the pitch wheel l and yaw wheel (I2), respectively. This is done by making changes.
両方式において、姿勢制御装置(5)は、それぞれのホ
イールに適切な回転速度を与えるための、制御指令を与
える。In both types, the attitude control device (5) provides control commands to give appropriate rotational speeds to each wheel.
バイアスモーメンタム方式では、ヨー角ノ1fill
1iilは角運動保存則による受動的なものであり、精
度を上げるには、大きなピッチホイールな〔が必要とな
り、姿勢制御方式全体の重量が増大してしまうという欠
点を持つ。In the bias momentum method, the yaw angle is 1fill.
1iil is a passive system based on the law of conservation of angular motion, and has the disadvantage that a large pitch wheel is required to improve accuracy, which increases the weight of the entire attitude control system.
ゼロモーメンタム方式では、ヨー角を常時検出するヨー
センサ(3)が必要となるか、現段階では精度が良く、
軽量で信頼性の高いヨーセンサ(3)は存在しない。The zero momentum method requires a yaw sensor (3) that constantly detects the yaw angle;
A lightweight and reliable yaw sensor (3) does not exist.
この発明は、かかる問題を改善するためのものであり、
外乱モーメンタムを推定し、これを前もって補償するこ
とにより、制御精虹が高く、軽重で、信頼性の高い人工
衛星の姿勢側ν(1方式を提案するものである。This invention is intended to improve such problems,
By estimating the disturbance momentum and compensating for it in advance, we propose a method for controlling the attitude side ν(1) of a satellite that has a high control angle, is light and heavy, and has high reliability.
第3図は、この発明による人工衛星の姿勢制御方式の一
実施例の全体構成図である。この実施例を1.第3図か
ら明らかなように1人工衛星の姿勢角のうち、ロール角
、ピッチ角を演出する地球センサil+及びその電子回
路(2)と、ヨー角を検出する太陽センサ(3)、及び
その電子回路(4)から入力された信号により1人工衛
星の姿勢角、及び姿勢角の変化率を、目標の姿勢角、及
び姿勢角の変化率へ到達するよって、ロールホイール(
8)、ピッチホイール(9)、ヨーホイールa値の回転
速度を変化させるためにそれぞれのホイールの駆動回路
+71 、 tel 、 +91を、搭載計算機(6)
の処理能力を用いて、姿勢制御装置(5)を制御するよ
うVC構成されている。FIG. 3 is an overall configuration diagram of an embodiment of the attitude control method for an artificial satellite according to the present invention. This example is explained in 1. As is clear from Figure 3, among the attitude angles of one artificial satellite, the earth sensor il+ and its electronic circuit (2), which produce the roll angle and pitch angle, and the sun sensor (3), which detects the yaw angle, and its The roll wheel (
8), drive circuit for each wheel to change the rotation speed of pitch wheel (9), yaw wheel a value +71, tel, +91, on-board computer (6)
The VC is configured to control the attitude control device (5) using the processing capacity of .
81!4図は、第3図における姿勢制御装置(5)と。Figure 81!4 shows the attitude control device (5) in Figure 3.
搭載討n機(6)の処理機能構成図である。ホイール側
脚装置a9は、ホイールIに適切な回転速度を与えろた
めの1b1]御指令をホイール駆動回路にりに与える。FIG. 3 is a processing function configuration diagram of the onboard aircraft (6). The wheel side leg device a9 gives a command 1b1 to give the wheel I an appropriate rotational speed to the wheel drive circuit.
ここで、ホイール駆動回路0は、第3図のロールホイー
ルLp BJ回路(7)、ピッチホイール駆動回路(9
)、ヨーホイール、駆動回路aυを代表し、ホイール1
4)は、第3図のロールホイール(8)、ピッチホイー
ルaI、ヨーホイール13を代表する。ホイールモーメ
ンタム検出装置QBによりホイールのモーメンタムが検
出され、一定の値を越えると、アンローディング制御装
置01により、不要のモーメンタムが放出されろ。アン
ローディング実施時のモーメンタム放出量は、アンロー
ディングモーメンタム推定機構α樽により、推定される
。同時罠、アンローディング実施時の過渡応答を押える
ようにホイール制御装[15を制御する。アンローディ
ングモーメンタム放出量が得られたならば、各時刻の外
乱モーメンタムが外乱モーメンタム推定機構a砂により
、推定される。この外乱モーメンタムを補償するように
ホイールを駆動すれば2人工衛星の姿勢角誤星を小さく
することができる。Here, the wheel drive circuit 0 includes the roll wheel Lp BJ circuit (7) and the pitch wheel drive circuit (9) shown in FIG.
), representing the yaw wheel and drive circuit aυ, wheel 1
4) represents the roll wheel (8), pitch wheel aI, and yaw wheel 13 in FIG. The wheel momentum is detected by the wheel momentum detection device QB, and when it exceeds a certain value, the unloading control device 01 releases unnecessary momentum. The amount of momentum released during unloading is estimated by the unloading momentum estimating mechanism α barrel. The wheel control device [15 is controlled so as to suppress the transient response during simultaneous trapping and unloading. Once the unloading momentum release amount is obtained, the disturbance momentum at each time is estimated by the disturbance momentum estimation mechanism a. By driving the wheels to compensate for this disturbance momentum, the attitude angle errors of the two artificial satellites can be reduced.
尚、第4図で、ホイール制御装置−,ホイールモーメン
タム検出装置αe、アンローディング制御装置aηは、
第3図の姿勢制御装置(5)を構成し、アンローディン
グモーメンタム推定機構特、外乱モーメンタム推定機構
αjは、第3図の搭載計算機(6)を構成する。In FIG. 4, the wheel control device, the wheel momentum detection device αe, and the unloading control device aη are as follows:
The attitude control device (5) shown in FIG. 3 is configured, and the unloading momentum estimating mechanism and the disturbance momentum estimating mechanism αj are configured as the on-board computer (6) shown in FIG.
次に、前記実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.
第3図、第4図において、ピッチホイールfinは。In FIGS. 3 and 4, the pitch wheel fin is.
はシ一定の回転速度で回転しているため、一定のバイア
スモーメンタムがKMされている。その結果、角運動[
迂保存則により1人工衛星は、一定の姿勢状態を維持し
ようとする。そこで、ピッチ角に誤差がある場合には、
1+1)球センナ(1)によって、検出され、地球セ
ンサ電子回路(2)を通して、姿勢制御装置(5)によ
り、ピッチホイール駆動回路(9)が制御され、その結
果、ピッチホイールa1の回転速度が変化し、その角運
動量の反作用によって、ピッチ角の誤差が零になるよう
に制御される。Since it rotates at a constant rotational speed, a constant bias momentum is applied. As a result, the angular motion [
According to the law of circumstantial conservation, one artificial satellite tries to maintain a constant attitude state. Therefore, if there is an error in the pitch angle,
1+1) is detected by the ball sensor (1), and through the earth sensor electronics (2), the pitch wheel drive circuit (9) is controlled by the attitude control device (5), so that the rotational speed of the pitch wheel a1 is The pitch angle error is controlled to zero by the reaction of the angular momentum.
ロール角に誤差がある場合には、地球センサ[1)によ
って検出され、地球センサ電子回路(2)を通して、姿
勢制御装置(5)により、ヨーホイール駆動回路αBが
制御され、その結果、ヨーホィール00回転速度が変化
し、その角運動量の反作用によって。If there is an error in the roll angle, it is detected by the earth sensor [1), and the yaw wheel drive circuit αB is controlled by the attitude control device (5) through the earth sensor electronic circuit (2), so that the yaw wheel drive circuit αB is The rotational speed changes and by the reaction of its angular momentum.
ロール角の誤差が零になるように制御される。The roll angle error is controlled to be zero.
ヨー角に誤差があり、太陽セイサ(3)によりヨー角が
検出される場合には、太陽センサ電子回路(4)を通し
て、姿勢制御装置(5)により、ロールホイール駆動回
路())が制御され、その結果、ロールホイール(8)
の回転速度が変化し、その角運動量の反作用によって、
ヨー角の誤匙が零になるように制御される。しかしなが
、ら、太陽センサ(3)をヨーセンサとして用いるとき
、ヨー角を宮に検出することはできない。第6図は、太
陽センサの可視域Gυ。If there is an error in the yaw angle and the yaw angle is detected by the solar sensor (3), the roll wheel drive circuit ()) is controlled by the attitude control device (5) through the solar sensor electronic circuit (4). , resulting in a roll wheel (8)
The rotational speed of changes, and due to the reaction of its angular momentum,
The yaw angle error is controlled to be zero. However, when the sun sensor (3) is used as a yaw sensor, the yaw angle cannot be detected accurately. Figure 6 shows the visible range Gυ of the solar sensor.
o2.不可視域(至)、(ロ)を示したものであり1人
工衛星の静止軌道Qυを北極方向から描いたものである
。o2. It shows the invisible area (to) and (b), and the geostationary orbit Qυ of one artificial satellite is drawn from the direction of the north pole.
地球(2)と太陽(至)の位置関係により、太14セン
サの不可視域03.(ロ)では、ヨー角を検出すること
ができない。Due to the positional relationship between the Earth (2) and the Sun (solstice), the invisible area of the Tai 14 sensor is 03. In (b), the yaw angle cannot be detected.
人工衛星のロール軸回りの外乱トルクはモーメンタムと
して蓄積されて、ピッチホイールのバイアスモーメンタ
ムと合成されて1人工拓啜をヨー軸まわりに回転させ、
ヨー角誤差を生じる。The disturbance torque around the roll axis of the artificial satellite is accumulated as momentum, and is combined with the bias momentum of the pitch wheel to rotate one artificial satellite around the yaw axis.
This causes a yaw angle error.
ここで、ヨー角誤筆は1次のように表わされる。Here, the yaw angle error is expressed as linear.
hB
ただし、ψはヨー角誤差、H戸ま外乱による衛星モーメ
ンタム、hxI′iロールホイールのモーメンタム、h
Bはピッチホイールのバイアスモーメンタムである。hB However, ψ is the yaw angle error, the satellite momentum due to H door disturbance, hxI'i the momentum of the roll wheel, h
B is the bias momentum of the pitch wheel.
太陽センサがヨー角を検出する場合は、hxを1(X
K一致させること罠より、ヨー角誤差を零にすることか
できるが、太陽センサがヨー角を検出できない場合には
、HXに充分近い外注による衛星モーメンタム推定値H
xに等しくロールホイールのモーメンタムhxを制御す
る。このときヨー角誤差は。If the sun sensor detects the yaw angle, set hx to 1(X
The yaw angle error can be made zero by matching K, but if the sun sensor cannot detect the yaw angle, the outsourced satellite momentum estimate H that is sufficiently close to HX
Control the roll wheel momentum hx equal to x. At this time, the yaw angle error is.
ハ s と表わされる。Ha s It is expressed as
外乱モーメンタム推定機構09は衛星に蓄積されもので
ある。ここで、Hxはロール軸まわりの外乱モーメンタ
ム推定値でありz Hzはヨー軸まわりの外乱モーメン
タム推定喧である。The disturbance momentum estimation mechanism 09 is stored in the satellite. Here, Hx is the estimated disturbance momentum around the roll axis, and Hz is the estimated disturbance momentum around the yaw axis.
敗、 H2は、近似的に軌道周期を基本調波とするフー
リエ級数で表わすことができる。即ち。H2 can be approximately expressed as a Fourier series whose fundamental harmonic is the orbital period. That is.
ただし、定数項、振動項たけでなく2発数項が必要とな
る。また、ω は軌道角m(L、 (a 、1゜Q
Xl(a
)、(b ) 、(b21) (1−0,1,2・・・
)。However, not only a constant term and a vibration term but also a two-shot number term are required. Also, ω is the orbital angle m(L, (a, 1°Q
Xl(a
), (b), (b21) (1-0,1,2...
).
zi xl
1c 、1 、 lr: 、) 、 Id 、1
、 Id 、1 (J−1,2゜XJ
ZJ XJ ZJ・
・・)はフーリエ係数である。zi xl 1c , 1 , lr: , ) , Id , 1
, Id, 1 (J-1,2゜XJ
ZJ XJ ZJ・
) are Fourier coefficients.
太陽センサが可視域1こあるときは、ホ・f−ルモーメ
ンタムhx r hzは、それぞれや21星モーメンク
ムHx、HzK等しいことから、幾つかの賊。When there is one solar sensor in the visible range, the hole momentum hx r hz is equal to the 21 star momentum hx and HzK, so there are several thieves.
h2を測定することにより、フーリエ係数を推定するこ
とができる。By measuring h2, the Fourier coefficients can be estimated.
+31 、 +41式により、測定されたホイールモー
フ/タムと推定されるフーリエ係数の間には1次のよう
な線形1ニー1系が存在する。According to equations +31 and +41, a linear 1-knee-1 system of first order exists between the measured wheel morph/tam and the estimated Fourier coefficients.
H−CX+t ・・・(5)但し、
Hii jlll ”Lされたホイールモーメンタム
ベクトル、Xは推定されるフーリエ係数ベクトル、Cは
ホイールモーメンタムとフーリエ・糸数との間の係7+
Lf、+マトリックス、εはノイズである。H-CX+t...(5) However,
Hii jllll ”L wheel momentum vector, X is the estimated Fourier coefficient vector, C is the coefficient between wheel momentum and Fourier thread count 7+
Lf, +matrix, and ε are noise.
1(し定手法として、ノイズεの二乗を最小とする最小
二乗法によれば、フーリエ係数ベクトルはX−(CC)
CH・・・(6)
と;IE定される。世し、では転置行列、−1は逆行2
りを意味する。1 (As a constant method, according to the least squares method that minimizes the square of noise ε, the Fourier coefficient vector is
CH...(6) and IE are determined. So, the transposed matrix, -1 is the inverse 2
It means ri.
フーリエ系nXが推定されると、 +31 、 +41
式により、外乱モーメンタムの推定値Hx、Hzが求め
られる。When the Fourier system nX is estimated, +31, +41
Estimated values of disturbance momentum Hx, Hz are obtained from the equation.
外乱モーメンタム推定機t;ダαjにより、外乱モーメ
ンタム推定直f(、、H,、が得られたならば、これら
をホイール制御装置a9に、常時挿入して、フィード7
オフード制御を行う。外乱モーメンタムが精度良く推定
されるならば、ホイール制御装a′1)(1!9の負荷
を軽減することができる。また、外乱モーメンタム推定
機描09の動作により、太陽センサネ可視域でのヨー角
制却を精度良く行うことができる。Once the disturbance momentum estimation coefficient f(,,H,) is obtained by the disturbance momentum estimator t; daαj, these are constantly inserted into the wheel control device a9 and the feed 7
Perform off-food control. If the disturbance momentum can be estimated with high accuracy, the load on the wheel control device a'1) (1!9) can be reduced. Also, by the operation of the disturbance momentum estimation device 09, the yaw in the solar sensor visible range can be reduced. Angular control can be performed with high precision.
ホイール041は周期的外乱トルクを吸収して2人工衛
星の姿勢状態を目標の姿勢状態KfMつことができるが
、永年的外乱トルクに対しては、ホイール速度が上昇し
て制御子nヒになることがある。そのため、ホイールモ
ーメンタム検出装Rueで常時ホイールα養のモーメン
タムを監視し、一定値を越えた場合は、アンローディン
グ制御装置αDによって、ホイール6aに蓄積された不
要な角運動量を放出する必要がある。このとき、その反
作用によって人工衛星に有害な姿勢”?j4 aが住じ
るが、この姿勢誤差を小さくするには、アンローディン
グされたモーメンタムをフィードフォワード信号として
ホイール制御系に加え、実効的なホイールモーメンタム
コマントを小さくすることが効果的である。The wheel 041 can absorb the periodic disturbance torque and change the attitude state of the two satellites to the target attitude state KfM, but in response to the permanent disturbance torque, the wheel speed increases and becomes the controller nhi. Sometimes. Therefore, it is necessary to constantly monitor the momentum of the wheel α with the wheel momentum detection device Rue and, if it exceeds a certain value, release the unnecessary angular momentum accumulated in the wheel 6a using the unloading control device αD. At this time, the reaction causes a harmful attitude to the satellite, but in order to reduce this attitude error, the unloaded momentum is added to the wheel control system as a feedforward signal, and the effective It is effective to reduce the wheel momentum command.
この機能を果すものが、アンローディングモーメンタム
推定機(4q8である。The unloading momentum estimator (4q8) performs this function.
また、外乱モーメンオム推定機構a!Iにおいて。In addition, the disturbance moment homme estimation mechanism a! In I.
アンローディングによるモーメンタム変化量を考えなけ
れば、外乱モーメンタムを正しく推定することができな
い。The disturbance momentum cannot be correctly estimated unless the amount of momentum change due to unloading is considered.
即ち、アンローディングモーメンタム推定機構tllは
、上記二つの・機能を果すために、アンローディングに
より外界へ放出したモーメンタムを推定するものでるる
。That is, the unloading momentum estimating mechanism tll estimates the momentum released to the outside world by unloading in order to fulfill the above two functions.
第5図は、アンローディングモーメンタム1機宿路の動
作説明図である。第5図(インのi+i’j星の蓄(貴
モーメンタムは外乱トルクによって(・i4i増、又1
i漸減する。このとき、ホイールモーメンタムに)は。FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of one unloading momentum machine. FIG.
i Gradually decrease. At this time, the wheel momentum) is.
1ρI皐の蓄f責モーメンタム(イ)と、はり等しい。It is equal to the accumulation momentum (A) of 1ρI.
またアンローディングモーメンタム推定値(ホ)は、前
回までの累積アンローディングモーメンタムを保持して
いる。Further, the unloading momentum estimated value (E) holds the cumulative unloading momentum up to the previous time.
いま2時刻tl(でアンローディングが実施されたとす
る。アンローディングスラスタトルク(0)はt の間
だけトルクを発生させる。この過渡応n
答を押えるため、アンローディングスラスタトルク仲〕
が生じさせるモーメンタムと等価なアンローディングモ
ーメンタムを、ホイールl−ルクバイアス(ハ)として
カロえる。アンローディングスラスタトルクに較べてホ
イールトルクバイアスは小さいため、t から12まで
ホイールトルクバイアスを加え続ける必要がある。Suppose that unloading is now carried out at time 2 (tl). The unloading thruster torque (0) generates torque only during t. In order to suppress this transient response, the unloading thruster torque (0) is
The unloading momentum equivalent to the momentum generated by the wheel is calculated as the wheel l-lux bias (c). Since the wheel torque bias is small compared to the unloading thruster torque, it is necessary to continue applying the wheel torque bias from t to 12.
時刻t2でのアンローディングモーメンタム推ここで、
CXは慣性座標系から・Wy道座標系への変換行列であ
り、C1はその逆行ダリである。HoQ
uMは前回までの累積
アンローディングモーメンタム推定値、tlはアンロー
ディング実励時” onはアンローディンゲス)スタオ
ンタイム、T はアンローディングスラスタ推力レベル
である。アンローディングモーメンタムは予仰1(直で
あるため。The unloading momentum at time t2 is here:
CX is a transformation matrix from the inertial coordinate system to the Wy road coordinate system, and C1 is its inverse Dali. HoQ
uM is the estimated cumulative unloading momentum up to the previous time, tl is the actual unloading moment (on is the actual unloading time), and T is the unloading thruster thrust level. Because there is.
時刻t2では、ホイールモーメンタムに)は、衛星の蓄
債モーメンタム0)と一致せず、若干の過渡応答を生じ
る。At time t2, the wheel momentum 0) does not match the satellite's bond momentum 0), resulting in a slight transient response.
(7)式は予測呟であるから、実際にアンローディング
Ifのモーメンタムの変化計を測定して、アンローディ
ングモーメンタム推定値とする必要がある。Since equation (7) is a prediction, it is necessary to actually measure the change in momentum of unloading If and use it as an estimated value of unloading momentum.
時刻t3にはr t2で生じた過渡応答が収っていると
すると1時刻t3からt4までにホイールモーメンタム
に)をN回測定して、その平均をアンローディング後の
ホイールモーメンタムとする。Assuming that the transient response that occurred at r t2 has subsided at time t3, the wheel momentum () is measured N times from time t3 to time t4, and the average thereof is taken as the wheel momentum after unloading.
即チ1時刻t4でのアンローディングモーメン△ 4
p ムm 定1)1& HUM は1次のよう罠表す
ことができる。That is, the unloading moment at time t4 is △ 4 p m constant 1) 1 & HUM can be expressed as a linear equation.
ここで、hlは時刻t1でのホイールモーメンタムi1
)+1定1直、 ht はt からt4までのホイー
ルモーメンタム測定値、Nは測定回数である。Here, hl is the wheel momentum i1 at time t1
)+1 constant one shift, ht is the wheel momentum measurement value from t to t4, and N is the number of measurements.
以上のようにアンローディングモーメンタム推定機構(
1υにより、アンローディングてよるモーメンタム推定
値HUMが得られたら、外乱モーメンタム推定機構uに
おいて、ホイールモーメンタム測定値H(即ち、籠、h
2)を補正する。As described above, the unloading momentum estimation mechanism (
1υ, when the estimated momentum value HUM by unloading is obtained, the disturbance momentum estimation mechanism u calculates the measured wheel momentum value H (i.e., the cage, h
Correct 2).
〜U〜ハ
a −H+ HUM ・・・(9)ま
た、推定された外乱モーメンタム推定)直Hよるモーメ
ンタム変化’ HUMを差し引く必要がある。~U~ha -H+ HUM (9) Also, it is necessary to subtract the estimated disturbance momentum estimation) momentum change due to direct H.
ハUハハ H−HHuM’・1)1 故に、アンローディングが笑施された場合は。haUhaha H-HHuM’・1)1 Therefore, if unloading is performed.
Q(1式で補正された外乱モーノ・り・推定値會0をホ
イール制御装置四に挿入すること罠より、姿勢精度を向
上させることができる。Posture accuracy can be improved by inserting the estimated disturbance value corrected by equation 1 into the wheel control device 4.
尚、外乱モーメンタム推定機構(1)を実行する搭載計
算機(6)の負荷を軽減するだめ罠、静止衛星軌道にお
いて、過去24時間の清報を基にして、 WL道−周8
ホイ/トにおける14ケのi++++定データをオフラ
イン処理により2次の一周の間の外乱モーメンタムを推
定する方法も可能である。第6図は。In addition, in order to reduce the load on the onboard computer (6) that executes the disturbance momentum estimation mechanism (1), in the geostationary satellite orbit, based on the latest information from the past 24 hours, WL Road - Shu 8
It is also possible to estimate the disturbance momentum during one round of the second order by off-line processing of the 14 i++++ constant data in Hoy/Hoy. Figure 6 is.
上記の場合のホイールモーメンタム測定軌道位置を示し
たものである。軌道位置を地方時で表わすと、I23が
12時、Q3が15時。以下、 a41.(ハ)、(至
)。This figure shows the wheel momentum measurement trajectory position in the above case. Expressing the orbit position in local time, I23 is 12 o'clock and Q3 is 15 o'clock. Below, a41. (c), (to).
(5)、@、(至)の)唄に、18時、21時、24時
、3時、6時、9時、の地方時を意味する。このうちQ
2と国の軌道位置は、太陽センサが使用できないため、
h、のみしか測定できない。他の翰、Q心。(5), @, (to) songs mean local time of 18:00, 21:00, 24:00, 3:00, 6:00, and 9:00. Of these, Q
Since the solar sensor cannot be used for the orbital position of 2 and the country,
Only h, can be measured. Another kan, Q heart.
(ハ)、Qη、(至)、@の軌道位置のときr hx
r h zを測定することができる。(c), Qη, (to), @ orbit position r hx
r h z can be measured.
上記のように1ll1)足軌道位置が確定している場合
は、(5)式の係数マトリックスCは既知となり、(6
)式の行列演算を前もって地上で、精度良く行っておく
ことができる。As mentioned above, if the foot trajectory position is determined, the coefficient matrix C in equation (5) is known, and (6
) matrix operations can be performed in advance on the ground with high precision.
さらに、静止1)9j星の場合は搭載計n機の処理負荷
を軽減するために、アンローディングモーメンタム推定
機構(IQ、及び外乱モーメンタム推定隈構α9の処理
を地上局に設置した地上割算i幾C1,0に受け持たせ
ることが可能である。このとき・D溝成図は第4図の下
部のようになる。アンローディング制御装置1ηを経た
ホイールモーメンタム信号は、送信器Gυによって伝送
され、地上アンテナGシに受信される。テレメータ受信
装置■で電気信号に変換された後、地上局の地上計n1
機(2)により実時間処理される。ホイールのコマンド
信号が出力されると、コマンド送信装置(至)を1経た
後、一定時1d]分のコマンドをまとめて送信アンテナ
(ト)によって人工衛星に送信される。i♀1星側では
、受信ど:卸ηで受け。Furthermore, in the case of a stationary 1) 9j star, in order to reduce the processing load on the onboard counter, the processing of the unloading momentum estimation mechanism (IQ) and the disturbance momentum estimation mechanism α9 are performed using a ground division i installed at the ground station. In this case, the D groove diagram will be as shown in the lower part of Fig. 4.The wheel momentum signal that has passed through the unloading control device 1η is transmitted by the transmitter Gυ. , is received by the ground antenna G. After being converted into an electrical signal by the telemeter receiving device ■, the ground meter n1 of the ground station
Processing is performed in real time by machine (2). When the wheel command signal is output, after passing through the command transmitting device (to) once, the commands for a certain period of time 1d are collectively transmitted to the artificial satellite by the transmitting antenna (g). On the i♀1 star side, the reception is received at wholesale η.
一旦搭載言17L機(6)の外乱モーメンタム推定″1
3.構に蓄えられた後、連続コマンドとしてホイール:
’414 %装置に挿入される。Estimating the disturbance momentum of the 17L aircraft (6) once installed ``1
3. Wheel as a continuous command after being stored in the structure:
'414% Inserted into device.
地上言1n機(ロ)として大型j↑算機を用いるOとV
こより実時間の高速処理が可能であり、搭載用計′J1
−機の処理負荷の大部分な%’1減することができる。O and V using a large j↑ calculator as a ground word 1n machine (b)
This enables high-speed processing in real time, and the on-board meter 'J1
- The processing load of the machine can be reduced by most of 1%.
このように、この発明によればjbll併FB1度が高
くかつ軽へ、高信頼性の人工衛星の姿勢制御を行なうこ
とができる。As described above, according to the present invention, highly reliable attitude control of an artificial satellite can be performed with high and light JBLL and FB1 degrees.
第1図は従来の姿勢制御方式の一実施例であるバイアス
モーメンタム方式の全体構成図、第2図は、同じくゼロ
モーメンタム方式の全体構成図。
第3因は、この発明による人工衛星の姿勢制御方式の一
実施例の全体構成図、第4図は、第3図における姿勢制
御装置と搭載計算機の処理機能構成図、第5図は、アン
ローディングモーメンタム推定機(1)の動P¥説明図
、第6図は、太陽センサの不可視域、及びホイールモー
メンタム測定軌道位置説明図である。
図中、(1)は、地球センサ、(2)は同電子回路、(
3)は太陽センサ、又はヨーセンサ、(4)は同電子回
路。
(5)は姿勢制御袋fX< 、 fGlは搭載計算機、
(8)はロールホイール、(7)は同駆動回路、 al
はピッチホイール。
(9)は四屯動回路、 i12はヨーホイール、(lυ
は同駆動回路、a9はホイール制御装置、 QE9はホ
イールモーメンタム検出装置、t1ηはアンローディン
グ制御装置、0咎はアンローディングモーメンタム推定
機構。
+19 +i 外乱モーメンタム推定機溝である。
なお2図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a bias momentum method, which is an example of a conventional attitude control method, and FIG. 2 is an overall configuration diagram of a zero momentum method. The third factor is an overall configuration diagram of an embodiment of the attitude control method for an artificial satellite according to the present invention, FIG. 4 is a diagram of the processing function configuration of the attitude control device and onboard computer in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the loading momentum estimator (1)'s dynamic P\ and FIG. 6 is an explanatory diagram of the invisible area of the sun sensor and the wheel momentum measurement trajectory position. In the figure, (1) is the earth sensor, (2) is the electronic circuit, (
3) is a sun sensor or yaw sensor, and (4) is the same electronic circuit. (5) is the attitude control bag fX<, fGl is the onboard computer,
(8) is the roll wheel, (7) is the same drive circuit, al
is the pitch wheel. (9) is a four-way motion circuit, i12 is a yaw wheel, (lυ
is the same drive circuit, a9 is the wheel control device, QE9 is the wheel momentum detection device, t1η is the unloading control device, and 0 is the unloading momentum estimation mechanism. +19 +i Disturbance momentum estimation machine groove. Note that the same or corresponding parts in the two figures are designated by the same reference numerals.
Claims (2)
ンサ、及びそれぞれに対応する電子回路と、前記地球セ
ンサ、太陽センサの出力信号を入力として、人工衛星の
姿勢角、及び姿勢角変化率を目標の姿勢角、及び姿勢角
変化率へ到達するようにロールホイール、ピッチホイー
ル、ヨーホイールの回転速度を変化させるためのホイー
ルの駆動回路を制御する姿勢制御装置とを有するととも
に、ホイールに蓄積された不要のモーメンタムを放出す
るアンローディングにより補正された外乱モーメンタム
推定機構を備えて姿勢を制御するようにしたことを特徴
とする人工衛星の姿勢制御方式。(1) An earth sensor, a sun sensor, and corresponding electronic circuits that detect the attitude angle of the artificial satellite, and the output signals of the earth sensor and the sun sensor as input, and the attitude angle and attitude angle change rate of the artificial satellite. and an attitude control device that controls a wheel drive circuit to change the rotational speed of the roll wheel, pitch wheel, and yaw wheel so as to reach a target attitude angle and attitude angle change rate. An attitude control method for an artificial satellite, characterized in that the attitude is controlled using a disturbance momentum estimating mechanism corrected by unloading that releases unnecessary momentum.
け持たせ、人工衛星に実時間処理のための送受信器を備
えたことを特徴とする、特許請求の範囲第(1)項記載
の人工衛星の姿勢制御方式。(2) An artificial satellite according to claim (1), characterized in that a disturbance momentum estimation mechanism is assigned to a computer in a ground station, and the artificial satellite is equipped with a transceiver for real-time processing. attitude control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170234A JPS6150896A (en) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | Control system of attitude of artificial satellite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170234A JPS6150896A (en) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | Control system of attitude of artificial satellite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150896A true JPS6150896A (en) | 1986-03-13 |
| JPH0569760B2 JPH0569760B2 (en) | 1993-10-01 |
Family
ID=15901149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59170234A Granted JPS6150896A (en) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | Control system of attitude of artificial satellite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150896A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151600A (en) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | 宇宙開発事業団 | Unloading device for artificial satellite |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58183390A (en) * | 1982-04-20 | 1983-10-26 | メツセルシユミツト・ベルコウ・ブロ−ム・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | Controller for attitude of artificial satellite |
| JPS5959599A (en) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | 株式会社東芝 | Unloading controller |
-
1984
- 1984-08-15 JP JP59170234A patent/JPS6150896A/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58183390A (en) * | 1982-04-20 | 1983-10-26 | メツセルシユミツト・ベルコウ・ブロ−ム・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | Controller for attitude of artificial satellite |
| JPS5959599A (en) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | 株式会社東芝 | Unloading controller |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151600A (en) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | 宇宙開発事業団 | Unloading device for artificial satellite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0569760B2 (en) | 1993-10-01 |
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