JP2002220097A - Guidance system and acceleration detection device for spacecraft - Google Patents

Guidance system and acceleration detection device for spacecraft

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JP2002220097A
JP2002220097A JP2001015947A JP2001015947A JP2002220097A JP 2002220097 A JP2002220097 A JP 2002220097A JP 2001015947 A JP2001015947 A JP 2001015947A JP 2001015947 A JP2001015947 A JP 2001015947A JP 2002220097 A JP2002220097 A JP 2002220097A
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acceleration
reciprocal
spacecraft
guidance
calculating
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JP2001015947A
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Takeshi Kuroda
健 黒田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guidance system for a spacecraft that can precisely and shortly compute a thrust acceleration time history in future time during a flight. SOLUTION: The guidance system for a spacecraft comprises an inertia sensor device 1 including an accelerometer for detecting acceleration α of a spacecraft, an inverse number calculating device 2 for calculating the inverse number 1/α of the acceleration, a smoothing device 3 for smoothing the inverse number of the acceleration, and an arithmetic control part for providing guidance control of the spacecraft by using the smoothed inverse number of the acceleration as input information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、宇宙機の誘導装
置および加速度検出装置に関し、特に推力加速度(以
下、単に「加速度」ともいう)の逆数を検出することに
より高精度の加速度検出および誘導制御を可能にした宇
宙機の誘導装置および加速度検出装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spacecraft guidance device and an acceleration detection device, and more particularly to a highly accurate acceleration detection and guidance control by detecting a reciprocal of a thrust acceleration (hereinafter, also simply referred to as "acceleration"). The present invention relates to a spacecraft guidance device and an acceleration detection device that enable the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、たとえば特開平9−5859
7号公報に参照されるように、飛行体(宇宙機)の制御
指令を行う誘導装置はよく知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5859.
As referred to in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-107, a guidance device that issues a control command for a flying object (spacecraft) is well known.

【0003】宇宙機を誘導する場合、宇宙機の運動軌道
を所望軌道に高精度に制御するためには、飛行中におい
て、誘導終了時刻までの将来時刻での推力加速度を、時
刻歴として高精度に且つ短時間に予測することが要求さ
れる。
[0003] When guiding a spacecraft, in order to control the motion trajectory of the spacecraft to a desired trajectory with high precision, during flight, the thrust acceleration at a future time until the guidance end time is calculated as a time history. It is required to make predictions in a short time.

【0004】上記公報に記載された従来装置において、
飛行体を所望の着陸点に誘導するために必要な推力加速
度は、着陸制御用の加速度指令発生部により、位置、速
度または加速度を示すセンサ情報に基づいて算出され
る。
In the conventional apparatus described in the above publication,
The thrust acceleration required to guide the flying object to a desired landing point is calculated by a landing control acceleration command generator based on sensor information indicating the position, speed, or acceleration.

【0005】着陸制御用の加速度指令は、制御計算機内
の推力および推力方向発生部に送られてアクチュエータ
を駆動制御し、飛行体を所望軌道に誘導するようになっ
ている。
[0005] The acceleration command for landing control is sent to a thrust and thrust direction generating unit in the control computer to drive and control the actuator to guide the flying object to a desired trajectory.

【0006】このとき、加速度指令発生部は、運用中の
飛行体質量や飛行体質量の時間変化率(燃費を表す比推
力に依存)などを考慮することなく、飛行体が着陸に至
るまでの将来時刻での加速度指令を決定している。
[0006] At this time, the acceleration command generation unit does not consider the mass of the flying vehicle during operation and the time change rate of the flying vehicle mass (depending on the specific thrust representing fuel efficiency), and the like, without taking the flying vehicle into landing. The acceleration command at the future time is determined.

【0007】すなわち、従来装置の飛行体質量推定部
は、推力指令および推力方向指令のみを入力情報として
飛行体質量を推定しているので、飛行体質量の推定精度
が低下する。
That is, since the flying object mass estimating unit of the conventional device estimates the flying vehicle mass using only the thrust command and the thrust direction command as input information, the estimation accuracy of the flying vehicle mass is reduced.

【0008】また、推力指令および推力方向指令は、加
速度指令発生部で計算された加速度指令と飛行体質量推
定値との積で計算されるので、やはり精度が低下して誘
導精度劣化の原因となる。
Further, since the thrust command and the thrust direction command are calculated by the product of the acceleration command calculated by the acceleration command generation unit and the estimated value of the vehicle mass, the accuracy is also lowered, which may cause deterioration of the guidance accuracy. Become.

【0009】なお、消費される燃料の流量を積算して初
期の飛行体質量から減算することにより飛行体質量を推
定演算する方法もあるが、この場合、消費推薬量の計測
誤差を生じ易いという問題がある。
There is also a method of estimating and calculating the mass of the flying vehicle by integrating the flow rate of the consumed fuel and subtracting it from the initial mass of the flying vehicle. In this case, however, a measurement error in the amount of consumed propellant is likely to occur. There is a problem.

【0010】さらに、上記飛行体質量の推定演算方法に
よれば、たとえば、月面着陸開始に至るまでに消費され
た姿勢制御用推薬量を予測することは難しく、月面着陸
開始時の飛行体質量の確度も低いものになり、やはり誘
導精度劣化の原因となる。
Further, according to the above-mentioned method for estimating the mass of the flying object, it is difficult to predict, for example, the amount of the attitude control propellant consumed until the start of landing on the moon. The accuracy of the body mass is also low, which also causes the deterioration of the guidance accuracy.

【0011】また、一般に、ほぼ一定推力で飛行するロ
ケット(宇宙機)においては、推薬消費率がほぼ一定で
あり、一定率のロケット質量減少とともに、推力加速度
は急激に増加していく。
In general, in a rocket (spacecraft) that flies with a substantially constant thrust, the propellant consumption rate is substantially constant, and the thrust acceleration rapidly increases as the rocket mass decreases at a constant rate.

【0012】したがって、宇宙機の飛行中において、将
来時刻での宇宙機の推力加速度を予測する場合、図5の
ように、カーブフィッティングを用いる必要がある。図
5において、横軸は経過時間t、縦軸は加速度αであ
り、黒丸は過去の加速度観測値、白丸は将来時刻の加速
度予測値である。
Therefore, when estimating the thrust acceleration of the spacecraft at a future time during the flight of the spacecraft, it is necessary to use curve fitting as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the elapsed time t, the vertical axis represents the acceleration α, the black circles represent past acceleration observation values, and the white circles represent future time acceleration prediction values.

【0013】通常、図5のような曲線近似による平滑化
曲線の決定に際しては、3個以上の未知パラメータを必
要とするので、予測値を決定するための計算において
は、行列のサイズが大きくなって演算時間が増大するう
え、決定精度も未知パラメータ数の増加にともなって悪
化する。
Usually, when a smoothed curve is determined by curve approximation as shown in FIG. 5, three or more unknown parameters are required. Therefore, in a calculation for determining a predicted value, the size of a matrix becomes large. As a result, the calculation time increases, and the determination accuracy also deteriorates as the number of unknown parameters increases.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の宇宙機の誘導装
置は以上のように、宇宙機の誘導終了までの将来時刻で
の加速度指令を、飛行体質量やその時間変化率を考慮す
ることなく決定しているので、飛行体質量やその時間変
化率の設計値からの誤差の影響を受け易く、誘導精度が
悪化するという問題点があった。
As described above, the conventional spacecraft guidance system can provide an acceleration command at a future time until the spacecraft guidance is completed without considering the mass of the vehicle or its time change rate. Since it is determined, there is a problem that the mass of the flying object and its time rate of change are easily affected by errors from the design values, and the guidance accuracy is deteriorated.

【0015】また、従来の宇宙機の加速度検出装置は、
図5の特性曲線を有する加速度検出値をそのまま出力し
ているので、将来時刻での加速度予測演算処理にカーブ
フィッティングを必要とし、演算負荷が増大するうえ、
結果的に推力加速度時刻歴の予測精度が悪化するという
問題点があった。
A conventional spacecraft acceleration detecting device includes:
Since the acceleration detection value having the characteristic curve of FIG. 5 is output as it is, a curve fitting is required for the acceleration prediction calculation processing at a future time, and the calculation load increases.
As a result, there is a problem that the prediction accuracy of the thrust acceleration time history is deteriorated.

【0016】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、飛行中に将来時刻での推力加速
度時刻歴を高精度に且つ短時間に演算することのできる
宇宙機の誘導装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is directed to a spacecraft guidance system capable of calculating a thrust acceleration time history at a future time with high accuracy and in a short time during flight. The aim is to obtain a device.

【0017】また、この発明は、飛行中に将来時刻での
推力加速度時刻歴を高精度に検出することのできる宇宙
機の加速度検出装置を得ることを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a spacecraft acceleration detecting device capable of detecting a thrust acceleration time history at a future time during flight with high accuracy.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る宇宙機の誘導装置は、宇宙機の加速度を検出するため
の加速度計を含む慣性センサ装置と、加速度の逆数を計
算する逆数計算装置と、加速度の逆数を平滑処理する平
滑器と、平滑処理後の加速度の逆数を入力情報として宇
宙機の誘導制御を行うための演算制御部とを備えたもの
である。
A spacecraft guidance apparatus according to a first aspect of the present invention includes an inertial sensor device including an accelerometer for detecting the acceleration of a spacecraft, and a reciprocal calculation for calculating a reciprocal of the acceleration. The apparatus comprises a device, a smoother for smoothing the reciprocal of acceleration, and an arithmetic control unit for performing guidance control of the spacecraft using the reciprocal of the smoothed processing as input information.

【0019】また、この発明の請求項2に係る宇宙機の
誘導装置は、請求項1において、平滑器と演算制御部と
の間に挿入された予測器を備え、予測器は、平滑処理後
の加速度の逆数から将来時刻予測加速度の逆数を算出
し、演算制御部は、将来時刻予測加速度の逆数を入力情
報としたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a guidance device for a spacecraft according to the first aspect, further comprising a predictor inserted between the smoother and the arithmetic and control unit, wherein the predictor performs a smoothing process after the smoothing process. The reciprocal of the future time prediction acceleration is calculated from the reciprocal of the acceleration of (i), and the arithmetic control unit uses the reciprocal of the future time prediction acceleration as input information.

【0020】また、この発明の請求項3に係る宇宙機の
誘導装置は、請求項1または請求項2において、演算制
御部は、入力情報に基づいて宇宙機の制御用演算を行う
誘導計算機および制御計算機と、誘導計算機および制御
計算機の演算結果に応答して宇宙機を駆動するアクチュ
エータとを備え、誘導計算機は、入力情報に基づいて宇
宙機の加速度方向指令値を演算し、制御計算機は、加速
度方向指令値に応答して、アクチュエータに対する加速
度指令値を演算するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the guidance apparatus for a spacecraft according to the first or second aspect, wherein the arithmetic control unit performs an arithmetic operation for controlling the spacecraft based on the input information. A control computer, an induction computer and an actuator that drives the spacecraft in response to the calculation results of the control computer, the induction computer calculates an acceleration direction command value of the spacecraft based on the input information, The acceleration command value for the actuator is calculated in response to the acceleration direction command value.

【0021】また、この発明の請求項4に係る宇宙機の
誘導装置は、請求項3において、演算制御部は、入力情
報の逆数を演算するための第2の逆数計算装置を含むも
のである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the spacecraft guidance device according to the third aspect, the arithmetic control unit includes a second reciprocal calculation device for calculating the reciprocal of the input information.

【0022】また、この発明の請求項5に係る宇宙機の
加速度検出装置は、宇宙機の加速度を検出するための加
速度計を含む慣性センサ装置と、加速度の逆数を計算す
る逆数計算装置と、加速度の逆数を平滑処理する平滑器
とを備えたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an acceleration detecting device for a spacecraft, comprising: an inertial sensor device including an accelerometer for detecting the acceleration of the spacecraft; a reciprocal calculating device for calculating a reciprocal of the acceleration; And a smoother for smoothing the reciprocal of the acceleration.

【0023】また、この発明の請求項6に係る宇宙機の
加速度検出装置は、請求項5において、平滑処理後の加
速度の逆数から将来時刻予測加速度の逆数を算出するた
めの予測器を備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an acceleration detecting apparatus for a spacecraft according to the fifth aspect, further comprising a predictor for calculating a reciprocal of a future time prediction acceleration from a reciprocal of the smoothed acceleration. Things.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、図面を参照
しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明
する。図1はこの発明の実施の形態1による宇宙機の誘
導装置を示すブロック構成図であり、代表的に加速度検
出部を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a spacecraft guidance apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and typically shows an acceleration detection unit.

【0025】図1において、1は慣性センサ装置であ
り、宇宙機(図示せず)の加速度αを検出するための加
速度計を含む。2は加速度αの逆数1/αを計算する逆
数計算装置、3は加速度αの逆数1/αを平滑処理する
平滑器である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an inertial sensor device including an accelerometer for detecting an acceleration α of a spacecraft (not shown). Reference numeral 2 denotes a reciprocal calculator for calculating the reciprocal 1 / α of the acceleration α, and reference numeral 3 denotes a smoother for smoothing the reciprocal 1 / α of the acceleration α.

【0026】なお、ここでは、図1には示されていない
が、平滑器3にはマイクロコンピュータを含む演算制御
部が接続されている。演算制御部は、平滑器3により平
滑処理された加速度の逆数1/αを入力情報として宇宙
機の誘導制御を行う。
Although not shown in FIG. 1, an arithmetic control unit including a microcomputer is connected to the smoothing unit 3. The arithmetic control unit controls the guidance of the spacecraft using the reciprocal 1 / α of the acceleration smoothed by the smoothing unit 3 as input information.

【0027】図1に示すように、慣性センサ装置1内の
加速度計により計測される加速度αは、逆数計算装置2
に入力され、加速度の逆数1/αが計算される。また、
平滑器3は、時々刻々得られる加速度の逆数1/αの平
滑値を計算し、演算制御部に入力する。
As shown in FIG. 1, the acceleration α measured by the accelerometer in the inertial sensor device 1 is calculated by a reciprocal calculation device 2
And the reciprocal 1 / α of the acceleration is calculated. Also,
The smoother 3 calculates a smoothed value of the reciprocal 1 / α of the acceleration obtained every moment, and inputs the calculated smoothed value to the arithmetic control unit.

【0028】平滑器3による平滑処理計算は、時々刻々
得られる加速度の逆数1/αを、図2のように、経過時
間tに対してプロットし、その時間変化を直線で近似す
る操作を行うことである。
In the smoothing process calculation by the smoothing unit 3, an operation of plotting the reciprocal 1 / α of the momentarily obtained acceleration with respect to the elapsed time t as shown in FIG. 2 and approximating the time change with a straight line is performed. That is.

【0029】図2は平滑化計算処理による加速度の逆数
1/αを直線近似の様子を示す特性図である。図2にお
いて、横軸は経過時間t、縦軸は加速度の逆数1/αで
あり、黒丸は過去の加速度観測値の逆数、白丸は将来時
刻の加速度予測値の逆数である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a linear approximation of the reciprocal 1 / α of the acceleration by the smoothing calculation process. In FIG. 2, the horizontal axis represents the elapsed time t, the vertical axis represents the reciprocal of the acceleration 1 / α, the black circle represents the reciprocal of the past measured value of the acceleration, and the white circle represents the reciprocal of the predicted acceleration value of the future time.

【0030】逆数計算装置2は、過去に観測された加速
度から、加速度の逆数1/αを計算し、平滑器3は、加
速度の逆数1/αが経過時間tの一次関数で表せること
を利用して、加速度の逆数1/αの時刻歴から、一次関
数の2個の係数を推定演算する。
The reciprocal calculator 2 calculates the reciprocal 1 / α of the acceleration from the accelerations observed in the past, and the smoother 3 uses the fact that the reciprocal 1 / α of the acceleration can be represented by a linear function of the elapsed time t. Then, two coefficients of the linear function are estimated and calculated from the time history of the reciprocal 1 / α of the acceleration.

【0031】演算制御部は、後述するように、宇宙機の
所望軌道を計算する誘導計算機と、アクチュエータを介
して実際に宇宙機を駆動するための制御計算機とを含
み、将来時刻予測加速度1/αの逆数の時刻歴を用いて
誘導計算および制御計算を行うとともに、アクチュエー
タを駆動して宇宙機の軌道を変更し、宇宙機を所望軌道
に投入させる。
As will be described later, the arithmetic and control unit includes a guidance computer for calculating a desired trajectory of the spacecraft and a control computer for actually driving the spacecraft via an actuator. The guidance calculation and the control calculation are performed using the time history of the reciprocal of α, and the actuator is driven to change the trajectory of the spacecraft, and the spacecraft is put into a desired trajectory.

【0032】図2のような直線(一次関数)の決定にお
いては、曲線(図5参照)の場合と異なり、未知パラメ
ータが2個(直線の傾き、縦軸に対する切片)であり、
カーブフィッティングを用いた従来装置の場合と比べて
低減される。
In determining a straight line (linear function) as shown in FIG. 2, unlike the case of the curve (see FIG. 5), there are two unknown parameters (the slope of the straight line and the intercept with respect to the vertical axis).
It is reduced as compared with the case of the conventional device using the curve fitting.

【0033】すなわち、平滑器3による加速度の逆数1
/αの平滑処理においては、直線近似の問題を解くこと
になり、曲線近似の問題を解く場合と比較して、短い演
算時間で計算することができる。
That is, the reciprocal 1 of the acceleration by the smoother 3
In the smoothing process of / α, the problem of the straight line approximation is solved, and the calculation can be performed in a shorter operation time than in the case of solving the problem of the curve approximation.

【0034】したがって、未知パラメータ数の低減にと
もない、一次関数への近似演算時間が低減されるうえ、
決定精度も向上し、経過時間tの一次関数として加速度
の逆数1/αを精度良く近似することができる。
Therefore, as the number of unknown parameters is reduced, the approximate calculation time for a linear function is reduced, and
The determination accuracy is also improved, and the reciprocal 1 / α of the acceleration can be accurately approximated as a linear function of the elapsed time t.

【0035】このように、平滑器3の入力として加速度
の逆数1/αを用い、将来時刻での推力加速度の予測値
(将来時刻予測加速度)の逆数を簡単な直線近似で演算
することにより、飛行中における演算制御部の負荷が軽
減され、比推力などの誤差成分を含めて、将来時刻予測
加速度を高精度に取得することができる。
As described above, the reciprocal of the thrust acceleration value at the future time (future time prediction acceleration) is calculated by a simple linear approximation by using the reciprocal 1 / α of the acceleration as an input to the smoother 3. The load on the arithmetic and control unit during the flight is reduced, and the future time predicted acceleration including the error component such as the specific thrust can be acquired with high accuracy.

【0036】この結果、将来時刻の推力加速度を用いた
空間指定点への宇宙機の誘導を高精度に行うことができ
る。
As a result, the spacecraft can be guided to the designated space using the thrust acceleration at the future time with high accuracy.

【0037】実施の形態2.なお、上記実施の形態1で
は、平滑器3による処理情報をそのまま演算制御部の入
力情報としたが、図3のように予測器4を介在させても
よい。
Embodiment 2 In the first embodiment, the processing information of the smoothing unit 3 is used as input information of the arithmetic control unit as it is. However, the predicting unit 4 may be interposed as shown in FIG.

【0038】図3はこの発明の実施の形態2による宇宙
機の誘導装置を示すブロック構成図であり、前述(図1
参照)と同様のものについては、同一符号を付して詳述
を省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing a spacecraft guidance apparatus according to a second embodiment of the present invention.
The same reference numerals are given to the same components, and the detailed description is omitted.

【0039】図3において、4は平滑器3と演算制御部
との間に挿入された予測器であり、予測器4は、平滑処
理後の加速度の逆数1/αから将来時刻予測加速度の逆
数を算出し、これを演算制御部への入力情報としてい
る。
In FIG. 3, reference numeral 4 denotes a predictor inserted between the smoother 3 and the arithmetic control unit. The predictor 4 calculates the reciprocal of the future time predicted acceleration from the reciprocal 1 / α of the smoothed acceleration. Is calculated, and this is used as input information to the arithmetic control unit.

【0040】図3に示す予測器4は、平滑器3で平滑化
された加速度の逆数1/αに基づき、将来時刻予測加速
度の逆数の時刻歴を演算する。すなわち、前述(図2参
照)の近似直線を用いて、将来時刻予測加速度の逆数を
計算し、これを演算制御部に対する入力情報とする。
The predictor 4 shown in FIG. 3 calculates the time history of the reciprocal of the predicted future time acceleration based on the reciprocal 1 / α of the acceleration smoothed by the smoother 3. That is, the reciprocal of the predicted future time acceleration is calculated using the approximate straight line described above (see FIG. 2), and this is used as input information to the arithmetic control unit.

【0041】この場合も、前述と同様に、近似直線(図
2参照)の決定精度は、近似曲線(図5参照)の場合の
精度よりも高く、したがって、将来時刻予測加速度値の
逆数の演算精度も向上する。
In this case as well, the accuracy of determining the approximate straight line (see FIG. 2) is higher than the accuracy of the approximate curve (see FIG. 5), as described above. Accuracy also improves.

【0042】このように、平滑処理後の加速度の逆数1
/αを予測器4に入力することにより、将来時刻予測加
速度の逆数が経過時間tを独立変数とする直線の外挿と
して予測演算処理される。
As described above, the reciprocal of the acceleration after the smoothing process is 1
By inputting / α to the predictor 4, the reciprocal of the future time predicted acceleration is subjected to prediction calculation processing as extrapolation of a straight line having the elapsed time t as an independent variable.

【0043】したがって、将来時刻での加速度を曲線の
外挿として予測演算した従来装置の場合よりも短い演算
時間で且つ小さな予測誤差で、将来時刻予測加速度の逆
数を計算することができる。
Therefore, the reciprocal of the future time predicted acceleration can be calculated with a shorter calculation time and a smaller prediction error than in the case of the conventional device in which the acceleration at the future time is predicted and calculated as an extrapolation of a curve.

【0044】実施の形態3.なお、上記実施の形態1、
2では、演算制御部の具体的な機能構成を図示しなかっ
たが、図4のように構成してもよい。
Embodiment 3 FIG. In the first embodiment,
In FIG. 2, the specific functional configuration of the arithmetic control unit is not shown, but may be configured as shown in FIG.

【0045】図4はこの発明の実施の形態3による宇宙
機の誘導装置を示すブロック構成図であり、前述(図
1、図3参照)と同様のものについては、同一符号を付
して詳述を省略する。
FIG. 4 is a block diagram showing a spacecraft guidance apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 1 and FIG. 3) are designated by the same reference numerals. The description is omitted.

【0046】図4において、演算制御部は、第2の逆数
計算装置22(以下、単に「逆数計算装置」という)
と、誘導計算機5および制御計算機6と、アクチュエー
タ7と、宇宙機ダイナミクス8とを備えている。
In FIG. 4, the arithmetic control unit includes a second reciprocal calculator 22 (hereinafter, simply referred to as a “reciprocal calculator”).
, A guidance computer 5 and a control computer 6, an actuator 7, and a spacecraft dynamics 8.

【0047】第2の逆数計算装置22は、入力情報(将
来時刻予測加速度の逆数)の逆数をさらに逆数計算し
て、将来時刻予測加速度を算出する。誘導計算機5およ
び制御計算機6は、第2の逆数計算装置22を介した入
力情報(将来時刻予測加速度)に基づいて宇宙機の制御
用演算を行う。
The second reciprocal calculator 22 further calculates the reciprocal of the input information (reciprocal of the predicted future time acceleration) to calculate the predicted future time acceleration. The guidance computer 5 and the control computer 6 perform control operations for the spacecraft based on the input information (future time prediction acceleration) via the second reciprocal calculation device 22.

【0048】すなわち、誘導計算機5は、将来時刻予測
加速度に基づいて宇宙機の加速度方向指令値Cを算出
し、制御計算機6は、加速度方向指令値Cに基づいてア
クチュエータ7に対する加速度指令値Dを算出する。
That is, the guidance computer 5 calculates the acceleration direction command value C of the spacecraft based on the predicted future time acceleration, and the control computer 6 calculates the acceleration command value D for the actuator 7 based on the acceleration direction command value C. calculate.

【0049】アクチュエータ7は、誘導計算機5および
制御計算機6の演算結果(加速度指令値D)に応答して
駆動制御され、宇宙機ダイナミクス8に推力Fを与えて
宇宙機を駆動する。
The actuator 7 is driven and controlled in response to the calculation results (acceleration command value D) of the guidance computer 5 and the control computer 6, and gives a thrust F to the spacecraft dynamics 8 to drive the spacecraft.

【0050】宇宙機ダイナミクス8は、宇宙機に所望の
加速度を与えており、上記構成とともに、宇宙機と一体
の慣性センサ装置1を介したフィードバック制御ループ
を構成している。
The spacecraft dynamics 8 gives a desired acceleration to the spacecraft, and forms a feedback control loop via the inertial sensor device 1 integrated with the spacecraft together with the above configuration.

【0051】図4に示すように、慣性センサ装置1、逆
数計算装置2、平滑器3および予測器4からなる加速度
検出装置は、将来時刻予測加速度の逆数を演算制御部に
入力する。
As shown in FIG. 4, the acceleration detecting device including the inertial sensor device 1, the reciprocal calculating device 2, the smoothing device 3, and the predictor 4 inputs the reciprocal of the future time predicted acceleration to the arithmetic control unit.

【0052】演算制御部内の逆数計算装置22は、入力
情報(将来時刻予測加速度の逆数)から将来時刻予測加
速度を計算し、誘導計算機5に入力する。誘導計算機5
は、将来時刻予測加速度から、たとえば双線形タンジェ
ント則のような誘導則にしたがい、将来時刻にわたって
加速度方向指令値Cを計算する。
The reciprocal calculation device 22 in the arithmetic control unit calculates the future time predicted acceleration from the input information (reciprocal of the predicted future time acceleration) and inputs the calculated acceleration to the guidance computer 5. Guidance calculator 5
Calculates the acceleration direction command value C over the future time from the future time predicted acceleration according to a guidance rule such as the bilinear tangent rule.

【0053】制御計算機6は、誘導計算機5から得られ
た加速度方向指令値Cに基づいて、アクチュエータ指令
値Dを計算してアクチュエータ7に入力する。これによ
り、アクチュエータ7が駆動されて加速度方向指令値C
に追従した推力Fが発生し、宇宙機ダイナミクス8にし
たがって宇宙機が運動する。
The control computer 6 calculates an actuator command value D based on the acceleration direction command value C obtained from the guidance computer 5 and inputs the same to the actuator 7. As a result, the actuator 7 is driven and the acceleration direction command value C
Is generated, and the spacecraft moves according to the spacecraft dynamics 8.

【0054】また、宇宙機の運動による加速度は、加速
度計を含む慣性センサ装置1により計測される。
The acceleration due to the movement of the spacecraft is measured by an inertial sensor device 1 including an accelerometer.

【0055】このとき、誘導計算機5および制御計算機
6は、高精度の将来時刻予測加速度を用いて、たとえば
上記の双線形タンジェント則により加速度方向指令値C
を決定する。
At this time, the guidance computer 5 and the control computer 6 use the highly accurate future time prediction acceleration, for example, according to the bilinear tangent rule described above to obtain the acceleration direction command value C.
To determine.

【0056】したがって、実運用状態(たとえば、比推
力、初期の宇宙機質量、ほぼ一定の推力)が設計値から
誤差を含んでいても、実運用状態に即した高精度の誘導
を実現することができる。
Therefore, even when the actual operation state (for example, specific thrust, initial spacecraft mass, and substantially constant thrust) includes an error from the design value, high-precision guidance in accordance with the actual operation state is realized. Can be.

【0057】実施の形態4.なお、上記実施の形態3に
おいては、演算制御部内に逆数計算装置22を設けた
が、逆数計算装置22を省略してもよい。
Embodiment 4 FIG. In the third embodiment, the reciprocal calculator 22 is provided in the arithmetic control unit, but the reciprocal calculator 22 may be omitted.

【0058】この場合も、誘導計算機5および制御計算
機6は、将来時刻予測加速度の逆数の時刻歴を用いて誘
導計算および制御計算を行い、アクチュエータ7を駆動
して宇宙機の軌道を変更し、宇宙機を所望軌道に投入さ
せることができる。
Also in this case, the guidance computer 5 and the control computer 6 perform the guidance calculation and the control calculation by using the time history of the reciprocal of the future time prediction acceleration, and drive the actuator 7 to change the trajectory of the spacecraft. The spacecraft can be put into a desired orbit.

【0059】したがって、前述と同様に、設計値の運用
状態とは異なる運用状態にあっても、実運用状態に即し
た入力情報に基づく将来時刻予測加速度を用いて、誘導
計算機6により加速度指令値Dを計算することができ、
従来装置のように設計値の運用状態を入力情報として加
速度指令値Dを算出する場合よりも高精度の誘導を実現
することができる。
Therefore, as described above, even if the operation state is different from the operation state of the design value, the guidance command 6 uses the future time prediction acceleration based on the input information corresponding to the actual operation state. D can be calculated,
It is possible to realize guidance with higher accuracy than when the acceleration command value D is calculated using the operation state of the design value as input information as in the conventional device.

【0060】実施の形態5.また、上記実施の形態1〜
4においては、宇宙機の誘導装置に注目して説明した
が、宇宙機の加速度検出装置のみに注目しても、逆数計
算装置2を設けることにより高精度の加速度情報を取得
することができ、前述と同等の作用効果を奏することは
言うまでもない。
Embodiment 5 FIG. In addition, the first embodiment
In FIG. 4, although the description has been made focusing on the guidance device of the spacecraft, even when focusing only on the acceleration detecting device of the spacecraft, the provision of the reciprocal calculation device 2 makes it possible to acquire high-accuracy acceleration information. It goes without saying that the same operation and effect as described above can be obtained.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、宇宙機の加速度を検出するための加速度計を含む
慣性センサ装置と、加速度の逆数を計算する逆数計算装
置と、加速度の逆数を平滑処理する平滑器と、平滑処理
後の加速度の逆数を入力情報として宇宙機の誘導制御を
行うための演算制御部とを備えたので、飛行中に将来時
刻での推力加速度時刻歴を高精度に且つ短時間に演算す
ることのできる宇宙機の誘導装置が得られる効果があ
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, an inertial sensor device including an accelerometer for detecting the acceleration of a spacecraft, a reciprocal calculating device for calculating a reciprocal of the acceleration, And a calculation control unit for controlling the guidance of the spacecraft using the reciprocal of the smoothed acceleration as input information, so that the thrust acceleration time history at a future time during flight is provided. There is an effect that a guidance device for a spacecraft which can calculate the with high accuracy in a short time can be obtained.

【0062】また、この発明の請求項2によれば、請求
項1において、平滑器と演算制御部との間に挿入された
予測器を備え、予測器は、平滑処理後の加速度の逆数か
ら将来時刻予測加速度の逆数を算出し、演算制御部は、
将来時刻予測加速度の逆数を入力情報としたので、飛行
中に将来時刻での推力加速度時刻歴を高精度に且つ短時
間に演算することのできる宇宙機の誘導装置が得られる
効果がある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a predictor inserted between the smoother and the arithmetic and control unit, wherein the predictor calculates the inverse of the smoothed acceleration. The reciprocal of the future time prediction acceleration is calculated, and the arithmetic control unit calculates
Since the reciprocal of the future time prediction acceleration is used as input information, there is an effect that a spacecraft guidance device that can calculate the thrust acceleration time history at the future time with high accuracy and in a short time during flight is obtained.

【0063】また、この発明の請求項3によれば、請求
項1または請求項2において、演算制御部は、入力情報
に基づいて宇宙機の制御用演算を行う誘導計算機および
制御計算機と、誘導計算機および制御計算機の演算結果
に応答して宇宙機を駆動するアクチュエータとを備え、
誘導計算機は、入力情報に基づいて宇宙機の加速度方向
指令値を演算し、制御計算機は、加速度方向指令値に応
答して、アクチュエータに対する加速度指令値を演算す
るようにしたので、飛行中に将来時刻での推力加速度時
刻歴を高精度に且つ短時間に演算することのできる宇宙
機の誘導装置が得られる効果がある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the arithmetic and control unit comprises: a guidance computer and a control computer for performing a calculation for controlling the spacecraft based on the input information; An actuator that drives the spacecraft in response to a calculation result of the computer and the control computer,
The guidance computer calculates the acceleration direction command value of the spacecraft based on the input information, and the control computer calculates the acceleration command value for the actuator in response to the acceleration direction command value. There is an effect that a spacecraft guidance device capable of calculating a thrust acceleration time history at a time with high accuracy and in a short time is obtained.

【0064】また、この発明の請求項4によれば、請求
項3において、演算制御部は、入力情報の逆数を演算す
るための第2の逆数計算装置を含むので、飛行中に将来
時刻での推力加速度時刻歴を高精度に且つ短時間に演算
することのできる宇宙機の誘導装置が得られる効果があ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the arithmetic control unit includes the second reciprocal calculating device for calculating the reciprocal of the input information, so that the calculation control unit can calculate the reciprocal of the input information at a future time during the flight. The thrust acceleration time history can be calculated with high accuracy and in a short time.

【0065】また、この発明の請求項5によれば、宇宙
機の加速度を検出するための加速度計を含む慣性センサ
装置と、加速度の逆数を計算する逆数計算装置と、加速
度の逆数を平滑処理する平滑器とを備えたので、飛行中
に将来時刻での推力加速度時刻歴を高精度に検出するこ
とのできる宇宙機の加速度検出装置が得られる効果があ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, an inertial sensor device including an accelerometer for detecting the acceleration of the spacecraft, a reciprocal calculating device for calculating a reciprocal of the acceleration, and a smoothing process for the reciprocal of the acceleration With this configuration, there is provided an effect that an acceleration detection device for a spacecraft capable of detecting a thrust acceleration time history at a future time with high accuracy during flight is obtained.

【0066】また、この発明の請求項6によれば、請求
項5において、平滑処理後の加速度の逆数から将来時刻
予測加速度の逆数を算出するための予測器を備えたの
で、飛行中に将来時刻での推力加速度時刻歴を高精度に
検出することのできる宇宙機の加速度検出装置が得られ
る効果がある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, a predictor for calculating the reciprocal of the future time predicted acceleration from the reciprocal of the smoothed acceleration is provided. There is an effect that an acceleration detection device for a spacecraft that can detect a thrust acceleration time history at a time with high accuracy is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による宇宙機の誘導
装置の加速度検出部を示すブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an acceleration detection unit of a guidance device for a spacecraft according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1により得られる加速
度の逆数を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a reciprocal of an acceleration obtained according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態2による宇宙機の誘導
装置の加速度検出部を示すブロック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an acceleration detection unit of a guidance device for a spacecraft according to Embodiment 2 of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3による宇宙機の誘導
装置を示すブロック構成図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a guidance device for a spacecraft according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 従来の宇宙機の誘導装置により得られる加速
度を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing acceleration obtained by a conventional spacecraft guidance device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 慣性センサ装置、2 逆数計算装置、3 平滑器、
4 予測器、5 誘導計算機、6 制御計算機、7 ア
クチュエータ、22 第2の逆数計算装置、C加速度方
向指令値、D 加速度指令値、F 推力、α 加速度、
1/α 加速度の逆数。
1 inertial sensor device, 2 reciprocal calculation device, 3 smoother,
4 Predictor, 5 guidance computer, 6 control computer, 7 actuator, 22 second reciprocal calculator, C acceleration direction command value, D acceleration command value, F thrust, α acceleration,
1 / α Reciprocal of acceleration.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 宇宙機の加速度を検出するための加速度
計を含む慣性センサ装置と、 前記加速度の逆数を計算する逆数計算装置と、 前記加速度の逆数を平滑処理する平滑器と、 平滑処理後の前記加速度の逆数を入力情報として前記宇
宙機の誘導制御を行うための演算制御部とを備えた宇宙
機の誘導装置。
An inertial sensor device including an accelerometer for detecting an acceleration of the spacecraft; a reciprocal calculating device for calculating a reciprocal of the acceleration; a smoother for performing a smoothing process on the reciprocal of the acceleration; And a calculation control unit for performing guidance control of the spacecraft using the reciprocal of the acceleration as input information.
【請求項2】 前記平滑器と前記演算制御部との間に挿
入された予測器を備え、 前記予測器は、平滑処理後の前記加速度の逆数から将来
時刻予測加速度の逆数を算出し、 前記演算制御部は、前記将来時刻予測加速度の逆数を前
記入力情報としたことを特徴とする請求項1に記載の宇
宙機の誘導装置。
2. A predictor inserted between the smoother and the arithmetic control unit, wherein the predictor calculates a reciprocal of a future time prediction acceleration from a reciprocal of the acceleration after the smoothing process, The guidance device for a spacecraft according to claim 1, wherein the arithmetic control unit uses the reciprocal of the future time prediction acceleration as the input information.
【請求項3】 前記演算制御部は、 前記入力情報に基づいて前記宇宙機の制御用演算を行う
誘導計算機および制御計算機と、 前記誘導計算機および前記制御計算機の演算結果に応答
して前記宇宙機を駆動するアクチュエータとを備え、 前記誘導計算機は、前記入力情報に基づいて前記宇宙機
の加速度方向指令値を演算し、 前記制御計算機は、前記加速度方向指令値に応答して、
前記アクチュエータに対する加速度指令値を演算するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の宇宙機
の誘導装置。
3. An induction computer and a control computer for performing an operation for controlling the spacecraft based on the input information, and the operation control unit includes: an induction computer and a control computer, wherein the spacecraft is responsive to an operation result of the induction computer and the control computer. An actuator that drives the spacecraft, the guidance computer calculates an acceleration direction command value of the spacecraft based on the input information, and the control computer responds to the acceleration direction command value,
The guidance device for a spacecraft according to claim 1, wherein an acceleration command value for the actuator is calculated.
【請求項4】 前記演算制御部は、前記入力情報の逆数
を演算するための第2の逆数計算装置を含むことを特徴
とする請求項3に記載の宇宙機の誘導装置。
4. The guidance device for a spacecraft according to claim 3, wherein the arithmetic control unit includes a second reciprocal calculator for calculating a reciprocal of the input information.
【請求項5】 宇宙機の加速度を検出するための加速度
計を含む慣性センサ装置と、 前記加速度の逆数を計算する逆数計算装置と、 前記加速度の逆数を平滑処理する平滑器とを備えた宇宙
機の加速度検出装置。
5. A space comprising: an inertial sensor device including an accelerometer for detecting acceleration of a spacecraft; a reciprocal calculating device for calculating a reciprocal of the acceleration; and a smoother for smoothing the reciprocal of the acceleration. Machine acceleration detector.
【請求項6】 平滑処理後の前記加速度の逆数から将来
時刻予測加速度の逆数を算出するための予測器を備えた
ことを特徴とする請求項5に記載の宇宙機の加速度検出
装置。
6. The acceleration detection device for a spacecraft according to claim 5, further comprising a predictor for calculating a reciprocal of a future time prediction acceleration from the reciprocal of the acceleration after the smoothing process.
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