JP2013078990A - 人工衛星の姿勢制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 CMGが特異状態にある場合には、人工衛星の微小角運動量変化とCMGの微小ジンバル角変化の非線形関係に基づいて、CMGの微小ジンバル角変化を求めるようにした。
【選択図】 図4
Description
ここでτは3次元のベクトル、dθ/dtはのCMG数をnとすればn次元のベクトルであり、Aは両者を関係づける3×n次の行列であり、ヤコビ行列と呼ばれる。
ここで右肩添字のTは転置、−1は逆行列をとる操作を示す(以下同様)。
図1は本発明において用いる人工衛星の姿勢制御用アクチュエータである単一ジンバルCMGの概念図である。CMGはスピン軸回りに高速で回転するホイールとそのホイールの回転軸を回転させるためのジンバル軸から構成される。ホイールの高速回転によりスピン軸回りに一定量の角運動量を有するが、その角運動量の向きをジンバル軸回りに回転させることにより人工衛星本体に大きな反作用トルクが働き、このトルクを姿勢制御に利用する。
の状態に近づけるようなΔθiを、Δθの更新値Δθi+1として用いる。この更新を行うのがS4である。Δherrの大きさが十分に小さくなるまで、この更新を繰り返すことにより、十分な精度を有するジンバル角の変化量Δθが得られる。こうしてΔθが得られれば、ジンバル角速度dθ/dtは
として求めることができる。
図5は本発明の実施の形態2に係るジンバル角の微小変化量の近似値を求めるフローチャートである。h(θ+Δθ)をテイラー級数展開することによってτΔtは次式(12)で近似できる。
ここでH(θ)はヘッセ行列と呼ばれ、各成分を3次のベクトルとするようなn×n行列となる。
上式の計算を行うのがS8にあたる。
図6は本発明の実施の形態3に係るジンバル角の微小変化量の近似値を求めるフローチャートである。前述したように、h(θ+Δθ)をテイラー級数展開することによってτΔtは次式(15)で近似できる。
ここで上式はn次元ベクトルΔθに関する3個の連立方程式である。
つぎに実施の形態4に係る姿勢制御装置の動作について説明する。CMGが特異状態にあるときに、人工衛星の姿勢制御トルクを微小時間Δtで積分した微小角運動量変化を実現するような、CMGのジンバル角変化Δθを求めると、CMGが通過困難な特異状態にある場合には、Δθの値が必ずしも微小ではない状況が発生しうる。この場合、Δt間でこのΔθを実現することになるので、Δθ/Δtの大きさが過大になり、ジンバル角速度がハードウェアの上限値を超えてしまう可能性がある。このような状況に対処するために、ジンバル角の微小変化Δθの大きさ|Δθ|に閾値δを設けて、|Δθ|>δの場合には、次式(16)でΔθを修正する。
Claims (4)
- ロータ軸の回りを回転するロータと、当該ロータ軸に直交するジンバル軸の回りに上記ロータを回転させるジンバルとを有し、人工衛星に搭載された複数台のCMGと、
当該CMGの上記ジンバルの回転を制御するジンバル制御部と、
人工衛星の姿勢を制御する姿勢制御部と、
姿勢制御部の出力である姿勢制御トルクをCMGのジンバル角速度に分解するステアリング制御部と、を備え、
当該ステアリング制御部において、上記CMGが特異状態に近い場合には、人工衛星の微小角運動量変化と上記CMGの微小ジンバル角変化の関係から、CMGの微小ジンバル角変化を求め、求めたCMGの微小ジンバル角変化から得られるCMGのジンバル角速度をステアリング制御部の出力とすることを特徴とする人工衛星の姿勢制御装置。 - ステアリング制御部の出力とする上記CMGのジンバル角速度を求める場合に使用する上記微小ジンバル角変化は、人工衛星の微小角運動量変化をCMGの微小ジンバル角変化の2次項まで展開し、その関係に基づいてCMGの微小ジンバル角変化の近似値として求めたものであることを特徴とする請求項1に記載の人工衛星の姿勢制御装置。
- 求めた微小ジンバル角変化の近似値は、人工衛星の微小角運動量変化をCMGの微小ジンバル角変化の2次項まで展開した関係に基づいて、CMGの微小ジンバル角変化を関係づける連立代数方程式を解析的に解いて得た値としたことを特徴とする請求項2に記載の人工衛星の姿勢制御装置。
- 人工衛星の微小角運動量変化から上記CMGの微小ジンバル角変化を求める場合において、上記CMGの微小ジンバル角変化量の大きさに閾値を設け、当該微小ジンバル角変化量が所定の大きさを超える場合には、その大きさを閾値の値で制限することを特徴とする請求項1に記載の人工衛星の姿勢制御装置。
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
CN106208512B (zh) * | 2016-08-08 | 2018-08-24 | 中国科学技术大学 | 一种角动量自平衡装置及方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002506773A (ja) * | 1998-03-16 | 2002-03-05 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 衛星姿勢制御における特異点回避 |
JP2002510816A (ja) * | 1998-03-16 | 2002-04-09 | ハネウエル・インコーポレーテッド | Cmgアレイ特異点を回避する連続姿勢制御 |
JP2004535324A (ja) * | 2001-06-26 | 2004-11-25 | ウアデエス・アストリウム・サ | ジャイロダインのクラスターによって人工衛星の姿勢を制御しかつ操舵するための方法及び装置 |
JP2007042109A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Honeywell Internatl Inc | 特異点のない運動量経路を決定するための方法およびシステム |
JP2008083779A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Honeywell Internatl Inc | 特異点のない運動量経路を決定するための方法およびシステム |
CN101353086A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-01-28 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种操纵律奇异回避的航天器姿态控制系统 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002506773A (ja) * | 1998-03-16 | 2002-03-05 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 衛星姿勢制御における特異点回避 |
JP2002510816A (ja) * | 1998-03-16 | 2002-04-09 | ハネウエル・インコーポレーテッド | Cmgアレイ特異点を回避する連続姿勢制御 |
JP2004535324A (ja) * | 2001-06-26 | 2004-11-25 | ウアデエス・アストリウム・サ | ジャイロダインのクラスターによって人工衛星の姿勢を制御しかつ操舵するための方法及び装置 |
JP2007042109A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Honeywell Internatl Inc | 特異点のない運動量経路を決定するための方法およびシステム |
JP2008083779A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Honeywell Internatl Inc | 特異点のない運動量経路を決定するための方法およびシステム |
CN101353086A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-01-28 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种操纵律奇异回避的航天器姿态控制系统 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016208504A1 (ja) * | 2015-06-22 | 2016-12-29 | 三菱電機株式会社 | 宇宙機の姿勢制御装置およびcmgのジンバル角演算方法 |
JPWO2016208504A1 (ja) * | 2015-06-22 | 2017-12-28 | 三菱電機株式会社 | 宇宙機の姿勢制御装置およびcmgのジンバル角演算方法 |
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