JP2011255859A - Thruster arrangement determining method of artificial satellite - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星の軌道及び姿勢を制御するために搭載されるスラスタについて、その配置の最適設計を可能とするスラスタ配置決定方法に関する。 The present invention relates to a thruster arrangement determination method that enables optimum design of the arrangement of a thruster mounted to control the orbit and attitude of an artificial satellite.
人工衛星は、軌道及び姿勢を制御するために、その外部に複数のスラスタを搭載している。このとき、スラスタが一つでも故障すると、軌道又は姿勢の制御が不可能となる可能性がある。そのため、スラスタの故障に備え、同一構成のスラスタ群を二系統（Ａ系統及びＢ系統）搭載することが一般的である。また、各系統のスラスタ配置は、各系統単体で軌道及び姿勢の制御が可能であるように設計される（例えば、特許文献１参照）。 The artificial satellite has a plurality of thrusters mounted on the outside in order to control its orbit and attitude. At this time, if even one thruster fails, the trajectory or attitude may not be controlled. For this reason, it is common to mount two systems (A system and B system) of thrusters having the same configuration in preparation for a thruster failure. In addition, the thruster arrangement of each system is designed so that the trajectory and attitude of each system can be controlled (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような二系統のスラスタ群を搭載する設計には、使用されないスラスタが存在して無駄が多いという問題点がある。すなわち、スラスタに故障が発生していないときにＡ系統を用いるとすると、Ｂ系統のスラスタは一切使用されない。また、Ａ系統のスラスタに故障が発生したときには、Ｂ系統を用いるように切り替えられるが、この際にＡ系統の故障せずに残っているスラスタは使用されない。 However, there is a problem that a design using such a two-system thruster group is wasteful because there are thrusters that are not used. That is, if the A system is used when there is no failure in the thruster, the B system thruster is not used at all. Further, when a failure occurs in the A system thruster, the system B is switched to use the B system. At this time, the remaining thruster without the failure of the A system is not used.
加えて、ロケットによって宇宙空間へと打ち上げられるという人工衛星の特性上、極力軽量であることが求められるので、二系統のスラスタ群を搭載することによる重量増加という問題点も存在する。 In addition, since the characteristics of the artificial satellite that can be launched into space by a rocket are required to be as light as possible, there is also a problem of an increase in weight due to the installation of two groups of thrusters.
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、使用されないスラスタの数を減らし、スラスタ群の重量増加を抑えることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and has an object to reduce the number of unused thrusters and to suppress an increase in the weight of the thruster group.
この発明による人工衛星のスラスタ配置決定方法は、入力されるスラスタ本数に基づいて、スラスタの搭載位置および出力方向を示すスラスタ配置を求める最適スラスタ配置設計処理と、上記最適スラスタ配置設計処理により求められたスラスタ配置が、スラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有しているか否かを判定する制御性能判定処理と、上記制御性能判定処理による判定の結果、性能が不十分であると判定された場合、スラスタ本数を増加させるスラスタ本数増分処理と、上記スラスタ本数増分処理によって増加したスラスタ本数に基づいて、再び上記最適スラスタ配置設計処理を行った後、上記制御性能判定処理にて、上記最適スラスタ配置設計処理により得られたスラスタ配置がスラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有していると判定されるまで、上記最適スラスタ配置設計処理、制御性能判定処理、及びスラスタ本数増分処理を、繰り返し処理することを特徴としたものである。 The artificial satellite thruster layout determination method according to the present invention is obtained by an optimum thruster layout design process for obtaining a thruster layout indicating a thruster mounting position and an output direction based on the number of input thrusters, and the optimum thruster layout design process. As a result of the control performance determination process for determining whether or not the thruster arrangement has sufficient trajectory control and attitude control performance even in the event of a thruster failure, and the determination by the control performance determination process, the performance is insufficient. Is determined, the thruster number increment process for increasing the number of thrusters, and the optimum thruster arrangement design process is performed again based on the thruster number increased by the thruster number increment process, and then the control performance determination process Even when the thruster layout obtained by the above optimum thruster layout design process is Until it is determined that a partial orbit control and the attitude control performance, the optimal thruster arrangement design process, the control performance determination process, and the thrusters number increment process is obtained by, characterized in that iteration.
この発明によれば、最小のスラスタ本数で、故障発生時にも十分な軌道及び姿勢の制御性能を得ることの可能なスラスタ配置を設定することができる。 According to the present invention, it is possible to set a thruster arrangement capable of obtaining a sufficient trajectory and attitude control performance even when a failure occurs with the minimum number of thrusters.
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１による人工衛星のスラスタ配置決定方法は、人工衛星に一系統のみスラスタを搭載しながら、スラスタが故障したときに残存している全てのスラスタを利用して、軌道及び姿勢の制御を可能とするための、スラスタ配置を求めるものである。また、スラスタ群は、無故障時の冗長性を持たせることで、スラスタ配置の設計に依存して冗長なスラスタの数量が増し、重量が増加しないように、スラスタの故障発生時に、軌道及び姿勢の制御機能を維持することが可能であって、かつ冗長なスラスタの数量を最小とする最適なスラスタ配置を得ることを特徴とする。以下、実施の形態１による人工衛星のスラスタ配置決定方法について、図を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
The artificial satellite thruster arrangement determination method according to the first embodiment of the present invention uses all the thrusters remaining when a thruster fails while mounting only one system of thrusters on the artificial satellite. A thruster arrangement for enabling attitude control is obtained. In addition, the thruster group has redundancy at the time of failure, so that the number of redundant thrusters increases depending on the design of the thruster arrangement, and the trajectory and attitude when a thruster failure occurs so that the weight does not increase. It is characterized in that an optimum thruster arrangement that can maintain the control function of the above and minimizes the number of redundant thrusters is obtained. The artificial satellite thruster arrangement determination method according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る実施の形態１による人工衛星のスラスタ配置決定方法の処理手順を示す図である。図２は、実施の形態１による最適スラスタ配置設計部の処理手順を示す図である。図３は、実施の形態１によるスラスタ配置の評価関数出力部の処理手順を示す図である。図において、人工衛星のスラスタ配置決定方法の処理手順は、初期スラスタ本数設定部１００と、最適スラスタ配置設計部２００と、制御性能判定部３００の各処理手順から構成される。初期スラスタ本数設定部１００と、最適スラスタ配置設計部２００と、制御性能判定部３００は、それぞれ計算機上に実装されたソフトウェアから構成される。
なお、スラスタ配置とは、人工衛星の構体に対する、スラスタの搭載位置及び搭載方向を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a processing procedure of the artificial satellite thruster arrangement determination method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a processing procedure of the optimum thruster arrangement design unit according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a processing procedure of the evaluation function output unit of the thruster arrangement according to the first embodiment. In the figure, the processing procedure of the artificial satellite thruster arrangement determination method is configured by the initial thruster number setting unit 100, the optimal thruster arrangement design unit 200, and the control performance determination unit 300. The initial thruster number setting unit 100, the optimal thruster arrangement design unit 200, and the control performance determination unit 300 are each configured by software installed on a computer.
The thruster arrangement indicates the thruster mounting position and mounting direction with respect to the structure of the artificial satellite.
次に、図１に沿って、実施の形態１による人工衛星のスラスタ配置決定方法の動作について説明する。
まず、初期スラスタ本数設定部１００は、スラスタ配置の最適設計値の初期値として与える、スラスタ本数を出力する。
Next, the operation of the artificial satellite thruster arrangement determination method according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, the initial thruster number setting unit 100 outputs the number of thrusters to be given as the initial value of the optimum design value of the thruster arrangement.
次に、最適スラスタ配置設計部２００は、初期スラスタ本数設定部１００から与えられたスラスタ本数の元で、最適なスラスタ配置を計算し、出力する。ここで言う最適なスラスタ配置とは、スラスタ故障時における人工衛星の軌道及び姿勢の制御性能の低下が、最小となるスラスタ配置である。 Next, the optimum thruster arrangement design unit 200 calculates and outputs an optimum thruster arrangement based on the number of thrusters given from the initial thruster number setting unit 100. The optimum thruster arrangement mentioned here is a thruster arrangement in which a decrease in the orbital and attitude control performance of the artificial satellite at the time of a thruster failure is minimized.
制御性能判定部３００は、最適スラスタ配置設計部２００が出力した最適スラスタ配置に基づいて、与えられたスラスタ本数分のスラスタ群が、スラスタ故障時においても十分な軌道及び姿勢制御性能を有しているか否かを判定する。
このとき、性能が不十分と判定された場合は、スラスタ本数が不足しているために故障時に十分な性能を持てないと判断できるので、スラスタ本数増分部４００が、最適スラスタ配置設計部２００に、スラスタ本数を１本増やすように増加分のスラスタ本数を入力する。
Based on the optimum thruster arrangement output by the optimum thruster arrangement design unit 200, the control performance determination unit 300 has sufficient trajectory and attitude control performance even when a given thruster group has a thruster group. It is determined whether or not.
At this time, if it is determined that the performance is insufficient, it can be determined that the sufficient number of thrusters is not sufficient, so that it is not possible to have sufficient performance at the time of failure. Then, the increased number of thrusters is input so as to increase the number of thrusters by one.
最適スラスタ配置設計部２００は、１本増加したスラスタ本数が与えられると、スラスタ本数を１本増やした場合の最適スラスタ配置を計算し、出力する。制御性能判定部３００は、最適スラスタ配置設計部２００から出力された最適スラスタ配置に基づいて、与えられたスラスタ本数分のスラスタ群が、十分な制御性能を有しているか否かを判定する。 When the number of thrusters increased by one is given, the optimum thruster arrangement design unit 200 calculates and outputs the optimum thruster arrangement when the number of thrusters is increased by one. The control performance determination unit 300 determines whether or not a given number of thruster groups have sufficient control performance based on the optimum thruster arrangement output from the optimum thruster arrangement design unit 200.
以降、制御性能判定部３００にて、十分な制御性能を有していると判定されるまで、スラスタ本数を１本増やし、最適スラスタ配置を出力する操作を繰り返す。
以上の動作により、最小のスラスタ本数で、スラスタの故障発生時にも十分な軌道及び姿勢の制御性能を持つことができるスラスタ配置を設計することが可能となる。
Thereafter, the control performance determination unit 300 repeats the operation of increasing the number of thrusters by one and outputting the optimal thruster arrangement until it is determined that the control performance is sufficient.
With the above operation, it is possible to design a thruster arrangement that can have sufficient trajectory and attitude control performance even when a thruster failure occurs with the minimum number of thrusters.
次に、図２について、与えられたスラスタ本数を元に、最適なスラスタ配置を出力する最適スラスタ配置設計部２００の処理動作について説明する。
最適スラスタ配置設計部２００の処理は、初期スラスタ配置設定部２１０と、スラスタ配置の評価関数出力部２２０と、評価関数の収束判定部２３０と、スラスタ配置変更部２４０の各処理によって構成される。
Next, a processing operation of the optimum thruster arrangement design unit 200 that outputs an optimum thruster arrangement based on the given number of thrusters will be described with reference to FIG.
The processing of the optimal thruster arrangement design unit 200 includes the processes of an initial thruster arrangement setting unit 210, an evaluation function output unit 220 for thruster arrangement, an evaluation function convergence determination unit 230, and a thruster arrangement change unit 240.
初期スラスタ配置設定部２１０は、与えられたスラスタ本数の元で、スラスタ配置の初期値として用いる適当なスラスタ配置を出力する。このスラスタ配置は、与えられたスラスタ本数分の全てのスラスタの配置を与える。
初期スラスタ配置設定部２１０は、予め人工衛星のスラスタ搭載可能範囲を与える幾何学的な形状情報が設定入力されており、このスラスタ搭載可能範囲に基づいて、予め決められたルールベースに従い、適当なスラスタ配置を初期値として求める。
或いは、初期スラスタ配置設定部２１０は、ユーザがスラスタ配置の初期値として用いる適当なスラスタ配置を入力装置から入力しても良い。
The initial thruster arrangement setting unit 210 outputs an appropriate thruster arrangement used as an initial value of the thruster arrangement based on the given number of thrusters. This thruster arrangement gives the arrangement of all the thrusters for the given number of thrusters.
The initial thruster arrangement setting unit 210 is preliminarily set and inputted with geometric shape information that gives a range in which a satellite can be mounted with a thruster. Based on this range in which a thruster can be mounted, an appropriate setting is made according to a predetermined rule base. The thruster arrangement is obtained as an initial value.
Alternatively, the initial thruster arrangement setting unit 210 may input an appropriate thruster arrangement used by the user as an initial value of the thruster arrangement from the input device.
スラスタ配置の評価関数出力部２２０は、初期スラスタ配置設定部２１０が出力したスラスタ配置が持つ軌道及び姿勢の制御性能を評価する評価関数の値を出力する。
ここでの評価関数は、故障が発生していないとき及び故障発生想定下の全ケースを考慮した値を出力する。
The thruster arrangement evaluation function output unit 220 outputs the value of an evaluation function for evaluating the trajectory and attitude control performance of the thruster arrangement output from the initial thruster arrangement setting unit 210.
The evaluation function here outputs a value in consideration of when no failure occurs and all cases under the assumption of failure occurrence.
スラスタ配置の評価関数出力部２２０において、１回目に評価関数が出力されたときには、評価関数の収束判定部２３０は非収束と判定して、スラスタ配置変更部２４０でスラスタ本数を変えないままスラスタ配置を変化させる。
スラスタ配置変更部２４０は、予め人工衛星のスラスタ搭載可能範囲を与える幾何学的な形状情報が設定入力されており、このスラスタ搭載可能範囲と初期スラスタ配置設定部２１０に初期値として与えられた適当なスラスタ配置に基づいて、予め決められたルールベースに従い、初期位置から移動させたスラスタ配置を求める。
或いは、スラスタ配置変更部２４０は、ユーザが変更後のスラスタ配置を入力装置から入力しても良い。
When the evaluation function is output for the first time in the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement, the evaluation function convergence determination unit 230 determines that the convergence is non-convergence, and the thruster arrangement changing unit 240 does not change the number of thrusters. To change.
The thruster arrangement changing unit 240 is preliminarily set and inputted with geometric shape information that gives a range in which a satellite can be mounted with a thruster, and this thruster mountable range and an appropriate value given as an initial value to the initial thruster arrangement setting unit 210. Based on the correct thruster arrangement, the thruster arrangement moved from the initial position is obtained according to a predetermined rule base.
Alternatively, the thruster arrangement changing unit 240 may allow the user to input the changed thruster arrangement from the input device.
スラスタ配置変更部２４０にて変化させた後の新しいスラスタ配置は、スラスタ配置の評価関数出力部２２０に入力され、そこで新しいスラスタ配置の評価関数を得る。
評価関数の収束判定部２３０では、新しい評価関数と１回前の評価関数との差が閾値より小さくなって、その差が収束しているか否かを判定する。
The new thruster arrangement after being changed by the thruster arrangement changing unit 240 is input to the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement, and a new evaluation function of the thruster arrangement is obtained there.
The evaluation function convergence determination unit 230 determines whether or not the difference between the new evaluation function and the previous evaluation function is smaller than the threshold value and the difference has converged.
この判定の結果、収束していないときは、スラスタ配置変更部２４０にて再びスラスタ配置を変更し、スラスタ配置の評価関数出力部２２０にて評価関数の計算を行う動作を繰り返す。
この動作を繰り返すことにより、評価関数の収束判定部２３０にて、収束したと判定されたときには、与えられたスラスタ本数下でスラスタ配置変更部２４０によって得られた最適なスラスタ配置が、最適スラスタ配置設計部２００から出力されることとなる。
If the result of this determination is that there is no convergence, the thruster arrangement changing unit 240 changes the thruster arrangement again, and the thruster evaluation function output unit 220 repeats the operation of calculating the evaluation function.
By repeating this operation, when the convergence determination unit 230 of the evaluation function determines that the convergence has occurred, the optimum thruster arrangement obtained by the thruster arrangement changing unit 240 under the given number of thrusters is the optimum thruster arrangement. It is output from the design unit 200.
次に、図３について、スラスタ配置の評価関数出力部２２０の処理動作について説明する。スラスタ配置の評価関数出力部２２０の処理は、評価関数計算部２２１、故障想定ケースの計算済判定部２２２、故障想定スラスタ配置作成部２２３の各処理によって構成されている。 Next, the processing operation of the evaluation function output unit 220 for the thruster arrangement will be described with reference to FIG. The processing of the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement is configured by the processes of the evaluation function calculation unit 221, the failure assumed case calculation completion determination unit 222, and the failure assumption thruster arrangement creation unit 223.
スラスタ配置の評価関数出力部２２０の動作を以下に述べる。
まず、評価関数計算部２２１が、スラスタ配置の評価関数出力部２２０に入力されたスラスタ配置の評価関数を計算し、出力する。
ここで言う評価関数とは、入力されたスラスタ配置が、スラスタに要求される軌道及び姿勢制御の性能を満足する度合いを評価するものであり、例えば並進３軸方向の最大推力、最大加速度、最大速度や、回転３軸方向の最大トルク、最大角加速度、角速度や、並進３軸方向及び回転３軸方向の推力及びトルクの独立依存性などの各性能指標の加重平均と、軌道及び姿勢制御性能を満たす所望の要求性能指標の加重平均との比を求めることで求められるものである。
なお、評価関数計算部２２１は、ユーザが何らかの計算機シミュレータを用いて、別に計算した評価関数を、設定入力できるようなものであっても良い。
The operation of the evaluation function output unit 220 for the thruster arrangement will be described below.
First, the evaluation function calculation unit 221 calculates and outputs the evaluation function of the thruster arrangement input to the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement.
The evaluation function here is to evaluate the degree to which the input thruster arrangement satisfies the trajectory and attitude control performance required for the thruster. For example, the maximum thrust, maximum acceleration, maximum Weighted average of each performance index such as speed, maximum torque in three rotation axes, maximum angular acceleration, angular velocity, and independent dependency of thrust and torque in three translational and three rotation axes, and trajectory and attitude control performance It is calculated | required by calculating | requiring the ratio with the weighted average of the desired required performance parameter | index which satisfy | fills.
The evaluation function calculation unit 221 may be configured so that the user can set and input an evaluation function separately calculated by using some kind of computer simulator.
故障想定ケースの計算済判定部２２２は、スラスタ配置の評価関数出力部２２０に入力されたスラスタ配置に対して、ユーザが事前に設定した故障想定ケースの全てについて評価関数を計算済であるか否かを判定する。
例えば、８つのスラスタを使用する場合は、何れか１つのスラスタが故障した場合の８通りの想定ケースと、何れか２つのスラスタが同時故障した場合の２８通りの想定ケースの、全部で３６通りの故障想定ケースについて、評価関数をそれぞれ計算する。
Whether or not the failure assumed case calculation completion determination unit 222 has already calculated the evaluation function for all of the failure assumed cases set in advance by the user with respect to the thruster arrangement input to the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement. Determine whether.
For example, when eight thrusters are used, a total of 36 cases of 8 assumption cases when any one thruster fails and 28 assumption cases when any two thrusters fail simultaneously are used. The evaluation function is calculated for each failure assumption case.
評価関数を未計算（計算未済）のケースがある場合には、故障想定スラスタ配置作成部２２３において故障を想定したときのスラスタ配置を作成し、評価関数計算部２２１で新しいスラスタ配置の評価関数を計算する。
勿論、１回目の計算では、事前に設定した何れの故障想定ケースについても評価関数が計算されていないので、故障想定ケースの計算済判定部２２２は計算未済と判定することとなる。
If there is a case where the evaluation function has not been calculated (calculation has not been completed), the failure assumption thruster arrangement creation unit 223 creates a thruster arrangement when a failure is assumed, and the evaluation function calculation unit 221 provides a new thruster arrangement evaluation function. calculate.
Of course, in the first calculation, the evaluation function is not calculated for any failure assumption case set in advance, so the calculated determination unit 222 of the failure assumption case determines that the calculation has not been completed.
以上の動作を、故障想定ケースの計算済判定部２２２で全ケースが計算済と判定されるまで繰り返す。
これらの動作により、スラスタ配置の評価関数出力部２２０は、故障が発生していないとき及び全ての故障発生想定ケースについての評価関数を出力することとなる。
The above operation is repeated until all cases are determined to be calculated by the failure determination case calculated determination unit 222.
Through these operations, the evaluation function output unit 220 of the thruster arrangement outputs an evaluation function when no failure occurs and for all failure occurrence assumed cases.
以上説明した通り、実施の形態１による人工衛星のスラスタ配置決定方法は、入力されるスラスタ本数に基づいて、スラスタの搭載位置および出力方向を示すスラスタ配置を求める最適スラスタ配置設計部２００の処理と、上記最適スラスタ配置設計部２００により求められたスラスタ配置が、スラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有しているか否かを判定する制御性能判定部３００の処理と、上記制御性能判定部３００の判定の結果、性能が不十分であると判定された場合、スラスタ本数を増加させるスラスタ本数増分部４００の処理と、上記スラスタ本数増分部４００の処理によって増加したスラスタ本数に基づいて、再び上記最適スラスタ配置設計部２００の処理を行った後、上記制御性能判定部３００の処理にて、上記最適スラスタ配置設計部２００の処理により得られたスラスタ配置が、スラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有していると判定されるまで、上記最適スラスタ配置設計部２００、制御性能判定部３００、及びスラスタ本数増分部４００の各処理を、繰り返し処理するものである。 As described above, the artificial satellite thruster layout determination method according to the first embodiment includes the process of the optimum thruster layout design unit 200 for obtaining the thruster layout indicating the mounting position and output direction of the thruster based on the input number of thrusters. The control performance determination unit 300 determines whether the thruster layout obtained by the optimal thruster layout design unit 200 has sufficient trajectory control and attitude control performance even in the event of a thruster failure, and the control As a result of the determination by the performance determination unit 300, when it is determined that the performance is insufficient, the processing is performed based on the processing of the thruster number increment unit 400 that increases the number of thrusters and the number of thrusters increased by the processing of the thruster number increment unit 400. Then, after the processing of the optimum thruster arrangement design unit 200 is performed again, the processing of the control performance determination unit 300 Thus, the optimum thruster arrangement design unit 200 is determined until it is determined that the thruster arrangement obtained by the processing of the optimum thruster arrangement design unit 200 has sufficient trajectory control and attitude control performance even in the event of a thruster failure. Each process of the control performance determination unit 300 and the thruster number increment unit 400 is repeatedly processed.
また、最適スラスタ配置設計部２００の処理は、予め設定された全てのスラスタの故障想定ケースについて、スラスタ配置がスラスタの要求性能を満足する度合いを示す評価関数の値を求めるスラスタ配置の評価関数出力部２２０の処理を有し、スラスタ配置の評価関数出力部２２０では、スラスタ配置を初期値から順次変更し、その変更前後における評価関数の値の差分が、所定の閾値以下となって収束した場合に、その収束時のスラスタ配置を最適なスラスタ配置として出力することを特徴とする。 Further, the optimum thruster arrangement design unit 200 performs an evaluation function output of the thruster arrangement for obtaining a value of an evaluation function indicating a degree that the thruster arrangement satisfies the required performance of the thruster for all preset thruster failure assumption cases. When the thruster evaluation function output unit 220 sequentially changes the thruster arrangement from the initial value and the difference between the evaluation function values before and after the change converges to a predetermined threshold value or less. Further, it is characterized in that the thruster arrangement at the time of convergence is output as an optimum thruster arrangement.
これによって、スラスタが故障したときに残存している全てのスラスタを利用して、最小のスラスタ本数で軌道及び姿勢の制御を可能とする最適スラスタ配置を得ることができる。また、求めたスラスタ配置が、スラスタ系に求められる軌道及び姿勢の制御性能をどの程度満足しているかについても、定量的に評価する方法を供することができる。 As a result, it is possible to obtain an optimal thruster arrangement that makes it possible to control the trajectory and the attitude with the minimum number of thrusters by using all the thrusters remaining when the thruster fails. In addition, it is possible to provide a method for quantitatively evaluating how much the obtained thruster arrangement satisfies the trajectory and attitude control performance required for the thruster system.
１００ 初期スラスタ本数設定部、２００ 最適スラスタ配置設計部、２１０ 初期スラスタ配置設定部、２２０ スラスタ配置の評価関数出力部、２２１ 評価関数計算部、２２２ 故障想定ケースの計算済判定部、２２３ 故障想定スラスタ配置作成部、２３０ 評価関数の収束判定部、２４０ スラスタ配置変更部、３００ 制御性能判定部、４００ スラスタ本数増分部。 100 Initial Thruster Number Setting Unit, 200 Optimal Thruster Arrangement Design Unit, 210 Initial Thruster Arrangement Setting Unit, 220 Thruster Evaluation Function Output Unit, 221 Evaluation Function Calculation Unit, 222 Predicted Failure Case Calculation Unit, 223 Failure Assumed Thruster Arrangement creation unit, 230 evaluation function convergence determination unit, 240 thruster arrangement change unit, 300 control performance determination unit, 400 thruster number increment unit.
Claims (2)
上記最適スラスタ配置設計処理により求められたスラスタ配置が、スラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有しているか否かを判定する制御性能判定処理と、
上記制御性能判定処理による判定の結果、性能が不十分であると判定された場合、スラスタ本数を増加させるスラスタ本数増分処理と、
上記スラスタ本数増分処理によって増加したスラスタ本数に基づいて、再び上記最適スラスタ配置設計処理を行った後、上記制御性能判定処理にて、上記最適スラスタ配置設計処理により得られたスラスタ配置がスラスタ故障時においても十分な軌道制御及び姿勢制御性能を有していると判定されるまで、上記最適スラスタ配置設計処理、制御性能判定処理、及びスラスタ本数増分処理を、繰り返し処理する、
ことを特徴とした人工衛星のスラスタ配置決定方法。 An optimum thruster layout design process for obtaining a thruster layout indicating the mounting position and output direction of the thruster based on the number of input thrusters;
A control performance determination process for determining whether or not the thruster layout obtained by the optimum thruster layout design process has sufficient trajectory control and attitude control performance even in the event of a thruster failure;
As a result of the determination by the control performance determination process, when it is determined that the performance is insufficient, a thruster number increment process for increasing the number of thrusters;
After performing the optimum thruster layout design process again based on the thruster number increased by the thruster number increment process, the thruster layout obtained by the optimum thruster layout design process in the control performance determination process is Until it is determined that the vehicle has sufficient trajectory control and attitude control performance, the optimum thruster layout design process, the control performance determination process, and the thruster number increment process are repeated.
A method for determining the thruster arrangement of an artificial satellite.
評価関数出力処理は、スラスタ配置を初期値から順次変更して評価関数の値を求め、その変更前後において求めた評価関数の値の差分が収束した場合に、そのスラスタ配置を最適なスラスタ配置として出力することを特徴とした請求項１記載の人工衛星のスラスタ配置決定方法。 The optimum thruster arrangement design process includes an evaluation function output process for obtaining a value of an evaluation function indicating a degree that the thruster arrangement satisfies the required performance of the thruster for all preset thruster failure assumption cases,
The evaluation function output process obtains the value of the evaluation function by sequentially changing the thruster arrangement from the initial value, and when the difference between the values of the evaluation function obtained before and after the change converges, the thruster arrangement is determined as the optimum thruster arrangement. The method for determining a thruster arrangement of an artificial satellite according to claim 1, wherein the thruster arrangement is determined.
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