JPS6288700A - 宇宙飛翔体の姿勢制御方法 - Google Patents
宇宙飛翔体の姿勢制御方法Info
- Publication number
- JPS6288700A JPS6288700A JP60229068A JP22906885A JPS6288700A JP S6288700 A JPS6288700 A JP S6288700A JP 60229068 A JP60229068 A JP 60229068A JP 22906885 A JP22906885 A JP 22906885A JP S6288700 A JPS6288700 A JP S6288700A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- attitude
- disturbance torque
- wheel
- torque
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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】
〔成業上の利用分野〕
この発明は宇宙飛翔体の姿勢制御方法に関するものであ
る。
る。
以下、１軸まわりの姿勢制御系を例にとり説明する。第
３図は従来の宇宙飛翔体の姿勢制御方法を示すブロック
図であり１図において（１）は姿勢センサ、（２）はと
の擬勢センチの出力信号を入力して。
３図は従来の宇宙飛翔体の姿勢制御方法を示すブロック
図であり１図において（１）は姿勢センサ、（２）はと
の擬勢センチの出力信号を入力して。
閉ループ制御信号を発生するための閉ループ制御信号発
生部、（３）はこの閉ループ制御信号にエリ。
生部、（３）はこの閉ループ制御信号にエリ。
駆動されるホイール駆動回路及びホイール、（４）はホ
イールの速度信号を入力しその角運動量が外乱トルクに
エリ次第に増加するのを抑え、あらかじめ設定しｆｃ範
囲内にはいるように制御する几めの角運動量制御部、（
５）は衛星ダイナミクスである。
イールの速度信号を入力しその角運動量が外乱トルクに
エリ次第に増加するのを抑え、あらかじめ設定しｆｃ範
囲内にはいるように制御する几めの角運動量制御部、（
５）は衛星ダイナミクスである。
衛星ダイナミクス（５）への入力である作用トルク（６
）は、外乱トルク（７１と制御トルク（８）の和となっ
ている。−万制御トルク（８）は角運動量−」鉤部（４
）の出力である外力制御トルク（９）とホイール駆動回
路及びホイール（３１の出力である内刃制御トルクＱｌ
の和となっている。閉ループの姿勢制御系は、上記作用
トルク（６）が衛星ダイナミクス（５］を通じて発生す
る衛星の姿勢角を擬勢センサ（１）で検出し、その出力
信号をもとに姿勢誤差が小さくなる工うに閉ループ制御
信号発生部（２）で制御信号を発生する。ホイール駆動
回路及びホイール（３）にこの信号をもとにホイールに
よる内刃制御トルクα［１発生し、姿勢誤差が小さくな
るエフに作用トルク（６）をｖ４！！Ｍする。
）は、外乱トルク（７１と制御トルク（８）の和となっ
ている。−万制御トルク（８）は角運動量−」鉤部（４
）の出力である外力制御トルク（９）とホイール駆動回
路及びホイール（３１の出力である内刃制御トルクＱｌ
の和となっている。閉ループの姿勢制御系は、上記作用
トルク（６）が衛星ダイナミクス（５］を通じて発生す
る衛星の姿勢角を擬勢センサ（１）で検出し、その出力
信号をもとに姿勢誤差が小さくなる工うに閉ループ制御
信号発生部（２）で制御信号を発生する。ホイール駆動
回路及びホイール（３）にこの信号をもとにホイールに
よる内刃制御トルクα［１発生し、姿勢誤差が小さくな
るエフに作用トルク（６）をｖ４！！Ｍする。
閉ルー１制御系からみると、外乱トルク（７）と外力制
御トルク（９）は、同じ作用を与えている。このため、
姿勢誤差という観点からみた実効的な外乱トルクは外乱
トルク（７）と外力制御トルク（９）の和で与えらｒす
る。
御トルク（９）は、同じ作用を与えている。このため、
姿勢誤差という観点からみた実効的な外乱トルクは外乱
トルク（７）と外力制御トルク（９）の和で与えらｒす
る。
〔発明が解決しようとする問題点」
上記の工うな従来の姿勢制御方法でに、外力制御トルク
（９）が、外乱トルク（７）を完全に打ち消すように作
用しないと、実効的な外乱トルクを小さくすることが出
来ない。ところが角運動量制御部では１通常、任意の衛
星の軌道位置で任意の方向に外力制御トルクを発生する
ことが出来ない場合がある。例えば、外力アクチュエー
タとして磁気コイルを使用する場会、地磁場との相互関
係で発生できるトルクの方向がきまってしまう。このた
め。
（９）が、外乱トルク（７）を完全に打ち消すように作
用しないと、実効的な外乱トルクを小さくすることが出
来ない。ところが角運動量制御部では１通常、任意の衛
星の軌道位置で任意の方向に外力制御トルクを発生する
ことが出来ない場合がある。例えば、外力アクチュエー
タとして磁気コイルを使用する場会、地磁場との相互関
係で発生できるトルクの方向がきまってしまう。このた
め。
角運動量制御部では、瞬時、瞬時の外乱トルクを完全に
打ち消すのではなく、軌道１周で考えて外乱トルクを除
去するような方法が使用されることが多い。このような
角運動量制御系の制約がある場合の、外乱トルクと姿勢
誤差の関係を示したものが、第４因である。ここでは、
外乱トルクは軌道−周にわ次り一定で、角運動量制御系
は軌道−周あたり２ケ所ちる時間Ｔだけ制御するものと
している１、図かられかるように外乱トルクと角運動量
制御部の外力制御トルクの和である実効的な外乱トルク
は軌道−周で考えるとその積分値は０となっているか、
瞬時瞬時の値は０とはならない。
打ち消すのではなく、軌道１周で考えて外乱トルクを除
去するような方法が使用されることが多い。このような
角運動量制御系の制約がある場合の、外乱トルクと姿勢
誤差の関係を示したものが、第４因である。ここでは、
外乱トルクは軌道−周にわ次り一定で、角運動量制御系
は軌道−周あたり２ケ所ちる時間Ｔだけ制御するものと
している１、図かられかるように外乱トルクと角運動量
制御部の外力制御トルクの和である実効的な外乱トルク
は軌道−周で考えるとその積分値は０となっているか、
瞬時瞬時の値は０とはならない。
この几め、衛星はこの実効的な外乱トルクに応じた姿勢
誤差を発生する。この実効的な外乱トルクのピーク値は
、第４図に示したように角運動産制ため従来の姿勢制御
系ではもとの外乱トルクが大きくなるとそれに伴い姿勢
誤差が大きくなるという問題点があった。
誤差を発生する。この実効的な外乱トルクのピーク値は
、第４図に示したように角運動産制ため従来の姿勢制御
系ではもとの外乱トルクが大きくなるとそれに伴い姿勢
誤差が大きくなるという問題点があった。
この発明は、このような問題点を解消するためになさｔ
′Ｌ比もので、大きな外乱トルクに対しても高精度の姿
勢制御を達成できる姿勢制御方法を得ることを目的とす
るものである。
′Ｌ比もので、大きな外乱トルクに対しても高精度の姿
勢制御を達成できる姿勢制御方法を得ることを目的とす
るものである。
〔問題点を解決するための手段Ｊ
この発明に係る姿勢制御方法は、実効的な外乱トルクを
補償するためのフィードフォワード信号発生部と、その
フィードフォワード信号を決定ｆるために使用されるホ
イール速度信号処理データを出力するホイール速度信号
データ処理部と、閉ループ制御信号と上記フィードフォ
ワード信号を加算する几めの加算器を設けたものである
。
補償するためのフィードフォワード信号発生部と、その
フィードフォワード信号を決定ｆるために使用されるホ
イール速度信号処理データを出力するホイール速度信号
データ処理部と、閉ループ制御信号と上記フィードフォ
ワード信号を加算する几めの加算器を設けたものである
。
この発明においては、ホイール速度の変化をｔとにフィ
ードフォワード信号″ｆ！：決定し、そのフィードフォ
ワード信号で実効的な外乱トルクを補償することで、姿
勢制御方法を同上さぜるようにした。
ードフォワード信号″ｆ！：決定し、そのフィードフォ
ワード信号で実効的な外乱トルクを補償することで、姿
勢制御方法を同上さぜるようにした。
１１４１図は、この発明にぶる姿勢制御方法の一実施例
を示すブロック園であり０図中＋１１〜四は従来の姿勢
制御方法と全く同一のものである。この発明で新次に追
加されるのは、ホイール速度信号データ処理部αυと、
フィードフォワード信号発生部１３と、加算器ａ３であ
る。フィードフォワード信号発生部惺りは、外乱トルク
（７）と外力制御トルク（９）の和である実効的な外乱
トルクを補償するフィードフォワード信号を発生するた
めのものである。加算器Ｑ３により、閉ループ制御信号
とフィードフォワード信号を加算しホイール駆動回路及
びホイーｋ １３３の駆動制御債号とし、かつフィード
フォワード信号が実効的な外乱トルクを補償するように
決定されると、閉ループ制御信号はほぼ０となる、すな
わち閉ループ制御信号発生部（２）からみると。
を示すブロック園であり０図中＋１１〜四は従来の姿勢
制御方法と全く同一のものである。この発明で新次に追
加されるのは、ホイール速度信号データ処理部αυと、
フィードフォワード信号発生部１３と、加算器ａ３であ
る。フィードフォワード信号発生部惺りは、外乱トルク
（７）と外力制御トルク（９）の和である実効的な外乱
トルクを補償するフィードフォワード信号を発生するた
めのものである。加算器Ｑ３により、閉ループ制御信号
とフィードフォワード信号を加算しホイール駆動回路及
びホイーｋ １３３の駆動制御債号とし、かつフィード
フォワード信号が実効的な外乱トルクを補償するように
決定されると、閉ループ制御信号はほぼ０となる、すな
わち閉ループ制御信号発生部（２）からみると。
フィードフォワード信号にエリ発生するトルクと実効的
な外乱トルクとが打ち消すため、全体としての実効的な
外乱が０となる。この几めフィードフォワード信号が適
切に決定さｎれば、姿勢制御精度は大きく同上する。
な外乱トルクとが打ち消すため、全体としての実効的な
外乱が０となる。この几めフィードフォワード信号が適
切に決定さｎれば、姿勢制御精度は大きく同上する。
さて６次に上記フィードフォワード信号ｔどの工５にし
て決定するかであるが、そのための必要データを処理す
るところがホイール速度信号データ処理部αＤである。
て決定するかであるが、そのための必要データを処理す
るところがホイール速度信号データ処理部αＤである。
第４図のホイール速度と実効的な外乱トルクの波形をみ
ればわかるように両者は密接な関係がある。すなわち閉
ループ制御系が正常に動作している場合は、ホイールは
実効的な外乱トルクをすべて吸収するように制御さｎる
ため、ホイールの角運動量は実効的な外乱トルクを積分
したものと等しくなる。ホイールの角運動量はホイール
の速度に慣性モーメントをかけ合せたものであるから、
ホイールの角運動量とホイールの速度は一対一に対応す
る。このことがらホイールの速度の変化をみｎば実効的
な外乱トルクを推定できることがわかる。以上のことを
念頭において次に外乱トルクの性質について簡単に述べ
ることにする。外乱トルクは、太陽輻射圧、空気抗力。
ればわかるように両者は密接な関係がある。すなわち閉
ループ制御系が正常に動作している場合は、ホイールは
実効的な外乱トルクをすべて吸収するように制御さｎる
ため、ホイールの角運動量は実効的な外乱トルクを積分
したものと等しくなる。ホイールの角運動量はホイール
の速度に慣性モーメントをかけ合せたものであるから、
ホイールの角運動量とホイールの速度は一対一に対応す
る。このことがらホイールの速度の変化をみｎば実効的
な外乱トルクを推定できることがわかる。以上のことを
念頭において次に外乱トルクの性質について簡単に述べ
ることにする。外乱トルクは、太陽輻射圧、空気抗力。
重力傾度、残留磁気等によって発生するが０通常周期性
をもっていることが多い。この外乱トルクの周期のうち
通常支配的なものは軌道周期である。
をもっていることが多い。この外乱トルクの周期のうち
通常支配的なものは軌道周期である。
このため、ある軌道位置における外乱トルクと次の周の
同じ軌道位置における外乱トルクはほぼ等しいと考えて
よい。外乱トルクの一周の波形が等しければ、それに伴
う実効的な外乱トルクの波形もほぼ等しいと考えてよい
から、ある周の実効的な外乱トルクの波形から次の周の
実効的な外乱トルクを推定することができる。
同じ軌道位置における外乱トルクはほぼ等しいと考えて
よい。外乱トルクの一周の波形が等しければ、それに伴
う実効的な外乱トルクの波形もほぼ等しいと考えてよい
から、ある周の実効的な外乱トルクの波形から次の周の
実効的な外乱トルクを推定することができる。
ところが既に述べた工うに実効的な外乱トルクは、ホイ
ールの速度の変化から推定することができる。そこでホ
イール速度信号データ処理ｓａυでホイールの速度信号
を軌道−周にわたり取得し。
ールの速度の変化から推定することができる。そこでホ
イール速度信号データ処理ｓａυでホイールの速度信号
を軌道−周にわたり取得し。
そのデータをもとに一周前の同一軌道位置における実効
的な外乱トルクを計算しフィードフォワード信号とする
ことでその軌道位置における実効的な外乱トルクの大半
を打ち消すことができる。
的な外乱トルクを計算しフィードフォワード信号とする
ことでその軌道位置における実効的な外乱トルクの大半
を打ち消すことができる。
第２図にこの発明を適用した場合の、フィードフォワー
ド信号、閉ループ制御系からみた実効擾乱トルク、姿勢
誤差等の応答波形を示す。図中。
ド信号、閉ループ制御系からみた実効擾乱トルク、姿勢
誤差等の応答波形を示す。図中。
外乱トルク、角運動量制御部外力制御トルク、実効的な
外乱トルク、ホイール速度は第４図と同じである。フィ
ードフォワード信号は、−周期のホイールの速度から決
定したものである。図かられかるようにフィードフォワ
ード信号に２り発生するトルクと実効的な外乱トルクを
加え合せた。閉ループ制御系からみた実効擾乱トルクは
、実効的な外乱トルクと比べると格段に小さくなってい
る。
外乱トルク、ホイール速度は第４図と同じである。フィ
ードフォワード信号は、−周期のホイールの速度から決
定したものである。図かられかるようにフィードフォワ
ード信号に２り発生するトルクと実効的な外乱トルクを
加え合せた。閉ループ制御系からみた実効擾乱トルクは
、実効的な外乱トルクと比べると格段に小さくなってい
る。
このためフィードフォワード信号にエリ外乱補償を行っ
た後の姿勢誤差は第４因の場合に比べて格段に小さくな
る。
た後の姿勢誤差は第４因の場合に比べて格段に小さくな
る。
なお、ここではホイール速度信号データ処理部蝶υの機
能としてホイール速度信号データを軌道−周にわたり蓄
積し１時々刻々ｆ−夕を更新してゆく方法を考えたが、
この他にその変化パターンをフーリエ級数展開し、その
係数と微係数を推定して軌道周回での変化分まで推定す
る方法等も適用できるのはいうまでもない。
能としてホイール速度信号データを軌道−周にわたり蓄
積し１時々刻々ｆ−夕を更新してゆく方法を考えたが、
この他にその変化パターンをフーリエ級数展開し、その
係数と微係数を推定して軌道周回での変化分まで推定す
る方法等も適用できるのはいうまでもない。
ところで、ここでは１軸まわりの姿勢制御方法を例にと
り説明したが、２軸、３軸の場合も同様にして、この発
明を適用することができる。
り説明したが、２軸、３軸の場合も同様にして、この発
明を適用することができる。
この発明は以上説明したとおり、ホイール速度信号デー
タ処理部と、フィードフォワード信号発生部と、加算器
を設けることで、大きな外乱トルクに対しても扁精度の
姿勢制御を達成できるという効果がある。
タ処理部と、フィードフォワード信号発生部と、加算器
を設けることで、大きな外乱トルクに対しても扁精度の
姿勢制御を達成できるという効果がある。
第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第２
図はこの発明を適用した場合の応答波形を示す因、第３
図は、従来の姿勢制御方法を示すブロック図、第４図は
その応答波形を示す図である。 因において、（１）は姿勢センサ５（２１は閉ループ制
御信号発生部、（３１はホイール駆動回路及びホイ−ル
、（４）は角運動量制御部、αυはホイール速度信号デ
ータ処理部、ａｚはフィードフォワード信号発生部、α
３は加算器である。 なお、各図中同一符号は同一まｆｃは相当部分を示す。
図はこの発明を適用した場合の応答波形を示す因、第３
図は、従来の姿勢制御方法を示すブロック図、第４図は
その応答波形を示す図である。 因において、（１）は姿勢センサ５（２１は閉ループ制
御信号発生部、（３１はホイール駆動回路及びホイ−ル
、（４）は角運動量制御部、αυはホイール速度信号デ
ータ処理部、ａｚはフィードフォワード信号発生部、α
３は加算器である。 なお、各図中同一符号は同一まｆｃは相当部分を示す。
Claims (1)
- 宇宙飛翔体の姿勢を検出する姿勢センサと、この姿勢セ
ンサの出力である姿勢センサ出力信号を入力として閉ル
ープ制御信号を発生する閉ループ制御信号発生部と、姿
勢誤差に直接関係する実効的な外乱トルクを補償するた
めの信号を発生するフィードフォワード信号発生部と、
上記閉ループ制御信号とフィードフォワード信号を加算
するための加算器と、この加算器の出力信号により駆動
されるフォイール駆動回路及びホイールと、このホイー
ルの角運動量が外乱トルクにより次第に増加するのを抑
え、あらかじめ設定した範囲内にはいるように制御する
ための角運動量制御部と、ホイールの速度信号を入力し
て上記フィードフォワード信号発生部へホイール速度信
号処理データを出力するためのホイール速度信号データ
処理部とで構成され、宇宙飛翔体の軌道上でのホイール
の速度の変化から加算すべきフィードフォワード信号を
決定し姿勢誤差に直接関係する実効的な外乱トルクを補
償するようにしたことを特徴とする宇宙飛翔体の姿勢制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229068A JPS6288700A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 宇宙飛翔体の姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229068A JPS6288700A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 宇宙飛翔体の姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288700A true JPS6288700A (ja) | 1987-04-23 |
| JPH0470199B2 JPH0470199B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=16886232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229068A Granted JPS6288700A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 宇宙飛翔体の姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288700A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04189699A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035990A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | 電動機の速度制御装置 |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60229068A patent/JPS6288700A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035990A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | 電動機の速度制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04189699A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0470199B2 (ja) | 1992-11-10 |
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