JP3031216B2 - 宇宙機搭載用光アンテナの指向角制御装置 - Google Patents
宇宙機搭載用光アンテナの指向角制御装置Info
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- JP3031216B2 JP3031216B2 JP7277335A JP27733595A JP3031216B2 JP 3031216 B2 JP3031216 B2 JP 3031216B2 JP 7277335 A JP7277335 A JP 7277335A JP 27733595 A JP27733595 A JP 27733595A JP 3031216 B2 JP3031216 B2 JP 3031216B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/18—Means for stabilising antennas on an unstable platform
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
- H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】宇宙機に搭載され、宇宙機間
の通信を行うための光アンテナの指向角制御に関する。
の通信を行うための光アンテナの指向角制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、衛星の姿勢制御系はＰＩ制御やＰ
Ｄ制御或いはＰＩＤ制御によるフィードバック制御が行
われ、これらのパラメータの決定にはゲイン安定則が使
われてきた。
Ｄ制御或いはＰＩＤ制御によるフィードバック制御が行
われ、これらのパラメータの決定にはゲイン安定則が使
われてきた。
【０００３】ゲイン安定則が使われる理由は、構造物の
高次共振モードによる制御系の不安定化（一般にスピル
オーバと言われている）を押さえるためであり、従っ
て、フィードバック制御系の帯域は自ずと狭く取られる
こととなっていた。
高次共振モードによる制御系の不安定化（一般にスピル
オーバと言われている）を押さえるためであり、従っ
て、フィードバック制御系の帯域は自ずと狭く取られる
こととなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、衛星間通信を
行う光アンテナの指向制御では、動く衛星を高速に捕捉
しなければならないことや、通信を行うための指向精度
が極めて高いことなどのため、ゲイン安定則を使って対
応しようとすると、ゲイン安定の範囲で制御帯域を上げ
ていく必要があった。このため、予想される構造的な共
振モードの問題を解決できたとしても、摩擦などの非線
形な外乱の影響を押さえることができず、最悪の場合に
はこれら外乱の影響によって制御系が不安定な動作をす
る可能性があるという問題があった。
行う光アンテナの指向制御では、動く衛星を高速に捕捉
しなければならないことや、通信を行うための指向精度
が極めて高いことなどのため、ゲイン安定則を使って対
応しようとすると、ゲイン安定の範囲で制御帯域を上げ
ていく必要があった。このため、予想される構造的な共
振モードの問題を解決できたとしても、摩擦などの非線
形な外乱の影響を押さえることができず、最悪の場合に
はこれら外乱の影響によって制御系が不安定な動作をす
る可能性があるという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、このような問題を解決
し、制御帯域を高く設定することなく、かつ高速に光ア
ンテナを駆動できる制御系を提供することにある。
し、制御帯域を高く設定することなく、かつ高速に光ア
ンテナを駆動できる制御系を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願による宇宙機搭載光
アンテナの指向角制御方式は宇宙機と、該宇宙機に搭載
される２軸のジンバル機構からなる光通信用光アンテナ
と、該光アンテナを駆動するモータと、該モータに電流
を印加するモータ駆動アンプと、該モータによって駆動
される前記光アンテナの回転角度を計測する該モータと
前記光アンテナを結合するジンバル機構の該モータが取
り付けられた端点とは反対の端点に取り付けられたエン
コーダと、該光アンテナが受光した光ビームから該光ア
ンテナの指向角度誤差を出力する角度誤差処理部とから
なる光アンテナ駆動機構において、前記エンコーダの出
力と前記角度誤差処理部の出力を入力として該光アンテ
ナの指向角目標値を計算する第一の加算器と、前記第一
の加算器の出力を受けて前記光アンテナの動きを規定す
る２個以上の積分要素から構成されるリファレンスモデ
ルと、前記エンコーダ出力と前記リファレンスモデルの
出力の差を取る減算器と、前記減算器の出力を受けて前
記光アンテナと前記減算器及び前記エンコーダからなる
前記光アンテナのフィードバック制御系を安定化するノ
ミナル補償器と、前記エンコーダの出力と前記モータ駆
動アンプ出力を受けて前記光アンテナに加わる外力や外
乱を相殺するための２次以上で零周波数におけるゲイン
が１のローパスフィルタと２次の微分要素及びゲインか
らなるロパスト補償器と、前記リファレンスモデルの積
分要素の内前記減算器に近いものから２番目の積分要素
への入力を受けて前記エンコーダのゲインと前記光アン
テナのイナーシャ及び前記モータ駆動アンプゲインさら
には前記モータのパラメータから決まる光アンテナ駆動
系の伝達関数の零周波数におけるゲインの逆数倍をする
フィードフォワード要素と、前記ノミナル補償器の出力
と前記ロパスト補償器の出力と前記フィードフォワード
要素の出力を加算する第二の加算器、からなり、前記加
算器出力を前記モータ駆動アンプへ入力する制御装置で
ある。
アンテナの指向角制御方式は宇宙機と、該宇宙機に搭載
される２軸のジンバル機構からなる光通信用光アンテナ
と、該光アンテナを駆動するモータと、該モータに電流
を印加するモータ駆動アンプと、該モータによって駆動
される前記光アンテナの回転角度を計測する該モータと
前記光アンテナを結合するジンバル機構の該モータが取
り付けられた端点とは反対の端点に取り付けられたエン
コーダと、該光アンテナが受光した光ビームから該光ア
ンテナの指向角度誤差を出力する角度誤差処理部とから
なる光アンテナ駆動機構において、前記エンコーダの出
力と前記角度誤差処理部の出力を入力として該光アンテ
ナの指向角目標値を計算する第一の加算器と、前記第一
の加算器の出力を受けて前記光アンテナの動きを規定す
る２個以上の積分要素から構成されるリファレンスモデ
ルと、前記エンコーダ出力と前記リファレンスモデルの
出力の差を取る減算器と、前記減算器の出力を受けて前
記光アンテナと前記減算器及び前記エンコーダからなる
前記光アンテナのフィードバック制御系を安定化するノ
ミナル補償器と、前記エンコーダの出力と前記モータ駆
動アンプ出力を受けて前記光アンテナに加わる外力や外
乱を相殺するための２次以上で零周波数におけるゲイン
が１のローパスフィルタと２次の微分要素及びゲインか
らなるロパスト補償器と、前記リファレンスモデルの積
分要素の内前記減算器に近いものから２番目の積分要素
への入力を受けて前記エンコーダのゲインと前記光アン
テナのイナーシャ及び前記モータ駆動アンプゲインさら
には前記モータのパラメータから決まる光アンテナ駆動
系の伝達関数の零周波数におけるゲインの逆数倍をする
フィードフォワード要素と、前記ノミナル補償器の出力
と前記ロパスト補償器の出力と前記フィードフォワード
要素の出力を加算する第二の加算器、からなり、前記加
算器出力を前記モータ駆動アンプへ入力する制御装置で
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本願による発明の一実施例
の形態を示す概念図である。
の形態を示す概念図である。
【０００８】図１には２軸のジンバル構造を持ちエレベ
ーション軸をモータ２で、またアジマス軸をモータ１４
で駆動する光アンテナが示されているが、実施例では、
エレベーション軸回りの制御系のみを示す。アジマス軸
回りに関しても同様の制御系が付加される。
ーション軸をモータ２で、またアジマス軸をモータ１４
で駆動する光アンテナが示されているが、実施例では、
エレベーション軸回りの制御系のみを示す。アジマス軸
回りに関しても同様の制御系が付加される。
【０００９】エレベーション軸回りに光アンテナ１はモ
ータ２及びモータ駆動アンプ４によって回転させること
ができる。エレベーション軸回り光アンテナ１の回転角
度はエンコーダ３によって検出される。光アンテナ１の
指向角度であるエンコーダ３の出力と光アンテナが捕捉
すべきターゲット衛星（図示せず）との角度差はターゲ
ット衛星から送られてきた光ビーム（図示せず）を角度
誤差処理部５が処理をして出力する。エンコーダ３の出
力と角度誤差処理部５の出力は加算器１１に入力され、
ターゲット衛星に対する光アンテナの目標指向角度が計
算される。図４は角度誤差処理部５の出力値とエンコー
ダ３の出力値の関係を示したものである。従って、ター
ゲット衛星に対する光アンテナ１の目標指向角度はエン
コーダ３の出力と角度誤差処理部５の出力の和で与えら
れる。
ータ２及びモータ駆動アンプ４によって回転させること
ができる。エレベーション軸回り光アンテナ１の回転角
度はエンコーダ３によって検出される。光アンテナ１の
指向角度であるエンコーダ３の出力と光アンテナが捕捉
すべきターゲット衛星（図示せず）との角度差はターゲ
ット衛星から送られてきた光ビーム（図示せず）を角度
誤差処理部５が処理をして出力する。エンコーダ３の出
力と角度誤差処理部５の出力は加算器１１に入力され、
ターゲット衛星に対する光アンテナの目標指向角度が計
算される。図４は角度誤差処理部５の出力値とエンコー
ダ３の出力値の関係を示したものである。従って、ター
ゲット衛星に対する光アンテナ１の目標指向角度はエン
コーダ３の出力と角度誤差処理部５の出力の和で与えら
れる。
【００１０】エンコーダの出力とリファレンスモデル１
０の出力は減算器１２に入力され、リファレンスモデル
１０の出力との差が計算され、減算器１２から出力され
る。減算器１２出力はノミナル補償器６に入力される。
ノミナル補償器６の出力は加算器９を通してモータ駆動
アンプ４に入力され、フィードバック制御ループが構成
される。このノミナル補償器６としてはＰＩ制御器、Ｐ
ＩＤ制御器、ＰＤ制御器或いはリードラグ補償器などを
用い、モータ２、光アンテナ１、エンコーダ３からなる
フィードバック制御系を十分にゲイン安定性が得られる
ようそれらのパラメータを決定する。例えば機械共振の
ゲインピークが−２０ｄＢ以下になるように決められ
る。ターゲット衛星を高速に捕捉し、衛星間通信を行う
ためにはフィードバックループを構成するノミナル補償
器６が実現している制御帯域では不十分であり、このた
めにフィードフォワード８によりフィードフォワード入
力を加算器９に入力し、光アンテナ１の制御入力とす
る。このフィードフォワード入力はリファレンスモデル
１０により作成する。
０の出力は減算器１２に入力され、リファレンスモデル
１０の出力との差が計算され、減算器１２から出力され
る。減算器１２出力はノミナル補償器６に入力される。
ノミナル補償器６の出力は加算器９を通してモータ駆動
アンプ４に入力され、フィードバック制御ループが構成
される。このノミナル補償器６としてはＰＩ制御器、Ｐ
ＩＤ制御器、ＰＤ制御器或いはリードラグ補償器などを
用い、モータ２、光アンテナ１、エンコーダ３からなる
フィードバック制御系を十分にゲイン安定性が得られる
ようそれらのパラメータを決定する。例えば機械共振の
ゲインピークが−２０ｄＢ以下になるように決められ
る。ターゲット衛星を高速に捕捉し、衛星間通信を行う
ためにはフィードバックループを構成するノミナル補償
器６が実現している制御帯域では不十分であり、このた
めにフィードフォワード８によりフィードフォワード入
力を加算器９に入力し、光アンテナ１の制御入力とす
る。このフィードフォワード入力はリファレンスモデル
１０により作成する。
【００１１】図２はリファレンスモデル１０とフィード
フォワード８の１構成例を示したブロック図である。図
２において、波線で示されている光アンテナ駆動部１５
の部分のＪには光アンテナ１のイナーシャも含まれてい
る。また、Ｃ（ｓ）はノミナル補償器６の伝達関数を表
す。光アンテナ１とその駆動モータ２、モータ駆動アン
プ４ゲイン及びエンコーダ３ゲインを含めた駆動部１５
のモデルはＫｍ／（Ｊ・Ｓ2 ）で与えられる。Ｓはラプ
ラス変換の演算子である。また、リファレンスモデル１
０を図２にあるような２次の伝達関数 Ｋｐ／（Ｓ2 ＋Ｋｖ・Ｓ＋Ｋｐ） （１） で与える。Ｋｖ及びＫｐは任意に決めることのできるパ
ラメータである。
フォワード８の１構成例を示したブロック図である。図
２において、波線で示されている光アンテナ駆動部１５
の部分のＪには光アンテナ１のイナーシャも含まれてい
る。また、Ｃ（ｓ）はノミナル補償器６の伝達関数を表
す。光アンテナ１とその駆動モータ２、モータ駆動アン
プ４ゲイン及びエンコーダ３ゲインを含めた駆動部１５
のモデルはＫｍ／（Ｊ・Ｓ2 ）で与えられる。Ｓはラプ
ラス変換の演算子である。また、リファレンスモデル１
０を図２にあるような２次の伝達関数 Ｋｐ／（Ｓ2 ＋Ｋｖ・Ｓ＋Ｋｐ） （１） で与える。Ｋｖ及びＫｐは任意に決めることのできるパ
ラメータである。
【００１２】このとき、目標値ｒから光アンテナ１に取
り付けられたエンコーダ３の回転角度ｙまでの伝達関数
Ｗｒｙ（ｓ）は、フィードフォワード項８であるＫｆを
（２）式のように決めると、 Ｋｆ＝Ｊ／Ｋｍ （２） Ｗｒｙ（ｓ）＝Ｋｐ／（Ｓ2 ＋Ｋｖ・Ｓ＋Ｋｐ） （３） となり、リファレンスモデル１０の伝達関数と同じもの
となり、フィードバック系のノミナル補償器６には依存
しない。従って、Ｋｖ及びＫｐをターゲット衛星を捕捉
するに足る応答特性を持つように決めることによって、
ターゲット衛星の捕捉のための応答特性をフィードバッ
ク制御系の制御帯域に無関係に設定できる。
り付けられたエンコーダ３の回転角度ｙまでの伝達関数
Ｗｒｙ（ｓ）は、フィードフォワード項８であるＫｆを
（２）式のように決めると、 Ｋｆ＝Ｊ／Ｋｍ （２） Ｗｒｙ（ｓ）＝Ｋｐ／（Ｓ2 ＋Ｋｖ・Ｓ＋Ｋｐ） （３） となり、リファレンスモデル１０の伝達関数と同じもの
となり、フィードバック系のノミナル補償器６には依存
しない。従って、Ｋｖ及びＫｐをターゲット衛星を捕捉
するに足る応答特性を持つように決めることによって、
ターゲット衛星の捕捉のための応答特性をフィードバッ
ク制御系の制御帯域に無関係に設定できる。
【００１３】図１におけるロパスト補償器は、光アンテ
ナ１が宇宙空間における環境変化や、光アンテナ１のジ
ンバル部における摩擦や、他の外乱トルクの影響を低減
する目的で付加された制御器である。このロパスト補償
器７の出力も加算器９に入力され、フィードフォワード
８と同様に、光アンテナ１の制御入力となる。
ナ１が宇宙空間における環境変化や、光アンテナ１のジ
ンバル部における摩擦や、他の外乱トルクの影響を低減
する目的で付加された制御器である。このロパスト補償
器７の出力も加算器９に入力され、フィードフォワード
８と同様に、光アンテナ１の制御入力となる。
【００１４】図３はロパスト補償器の１構成例を示した
ブロック図である。図３においても、図２と同様に波線
で示されている光アンテナ駆動部１５の部分のＪには光
アンテナ１のイナーシャも含まれており、光アンテナ１
とその駆動モータ２、エンコーダ３ゲインを含めた駆動
部１５のモデルはＫｔ／（Ｊ・Ｓ2 ）で与えられる。こ
こでは、簡単のために、エンコーダ３のゲインは１と
し、Ｋｔはモータ２のトルク定数とする。Ｋａはモータ
駆動アンプ４のゲインを表す。また、図３においてｑは
外乱トルク、ｕはモータ駆動アンプ４への入力を表す。
ｙはエンコーダ３の回転角を示す。また、６は既に説明
したとおりのノミナル補償器である。このとき、外乱ｑ
は（４）式で表される。
ブロック図である。図３においても、図２と同様に波線
で示されている光アンテナ駆動部１５の部分のＪには光
アンテナ１のイナーシャも含まれており、光アンテナ１
とその駆動モータ２、エンコーダ３ゲインを含めた駆動
部１５のモデルはＫｔ／（Ｊ・Ｓ2 ）で与えられる。こ
こでは、簡単のために、エンコーダ３のゲインは１と
し、Ｋｔはモータ２のトルク定数とする。Ｋａはモータ
駆動アンプ４のゲインを表す。また、図３においてｑは
外乱トルク、ｕはモータ駆動アンプ４への入力を表す。
ｙはエンコーダ３の回転角を示す。また、６は既に説明
したとおりのノミナル補償器である。このとき、外乱ｑ
は（４）式で表される。
【００１５】 ｑ＝Ｊ・Ｓ2 ・ｙ−Ｋｔ・Ｋａ・ｕ （４） 従って、モータ駆動アンプ４への入力として（５）式に
示すような外乱相殺値−ｑ／（Ｋｔ・Ｋａ）を印加する
と外乱ｑの影響は完全になくなることになる。
示すような外乱相殺値−ｑ／（Ｋｔ・Ｋａ）を印加する
と外乱ｑの影響は完全になくなることになる。
【００１６】 −ｑ／（Ｋｔ・Ｋａ）＝−（Ｊ・Ｓ2）・ｙ／（Ｋｔ・Ｋａ）＋ｕ （ ５） しかし、（５）式から分かるように２次の微分要素を含
んでいる。また、ｕ自身をｕに正帰還すると、無限大の
ゲインを必要とすることになる。そこで、図３（ａ）に
示すような３次のローパスフィルタ１３を用いてこれら
の問題を解決する。ローパスフィルタ１３は図３（ａ）
からも分かるように、零周波数におけるゲインは１であ
り、その構成は可観測標準形になっている。このため、
図３（ａ）にある２次の微分は、図３（ａ）のローパス
積分１６、ローパス積分１７の２個の積分によって、等
価的に実現することができることから、図３（ｂ）に示
したように、ローパス積分１８の積分要素へ直接入力す
ることができる。この結果、微分要素を持たない構造に
することもできる。３次のローパスフィルタのパラメー
タα、β、γの決定には図３で示したロパスト補償器を
含むフィードバック制御系のＨ∞（Ｈ無限大）ノルムが
最小になるように決める。Ｈ∞（Ｈ無限大）ノルムを最
小にするパラメータを取得する手法としては特異値解析
などの手法が利用できる。Ｈ∞（Ｈ無限大）ノルムを最
小にするパラメータを選択することによって、制御系の
安定余裕を確保することができ、なおかつ、ロパスト補
償器７の効果で外乱の影響を大幅に低減できる。
んでいる。また、ｕ自身をｕに正帰還すると、無限大の
ゲインを必要とすることになる。そこで、図３（ａ）に
示すような３次のローパスフィルタ１３を用いてこれら
の問題を解決する。ローパスフィルタ１３は図３（ａ）
からも分かるように、零周波数におけるゲインは１であ
り、その構成は可観測標準形になっている。このため、
図３（ａ）にある２次の微分は、図３（ａ）のローパス
積分１６、ローパス積分１７の２個の積分によって、等
価的に実現することができることから、図３（ｂ）に示
したように、ローパス積分１８の積分要素へ直接入力す
ることができる。この結果、微分要素を持たない構造に
することもできる。３次のローパスフィルタのパラメー
タα、β、γの決定には図３で示したロパスト補償器を
含むフィードバック制御系のＨ∞（Ｈ無限大）ノルムが
最小になるように決める。Ｈ∞（Ｈ無限大）ノルムを最
小にするパラメータを取得する手法としては特異値解析
などの手法が利用できる。Ｈ∞（Ｈ無限大）ノルムを最
小にするパラメータを選択することによって、制御系の
安定余裕を確保することができ、なおかつ、ロパスト補
償器７の効果で外乱の影響を大幅に低減できる。
【００１７】ノミナル制御系６によってフィードバック
制御系をゲイン安定化し、また、外乱に対してはロパス
ト補償器７により外乱を抑制し、さらには、ターゲット
衛星の高速な捕捉にはリファレンスモデル１０とフィー
ドフォワード８により行うことで、フィードバック制御
系の帯域に依存しない制御系を構成することができる。
また、リファレンスモデル１０への入力としては加算器
１１によってターゲット衛星の目標指向角度が与えられ
ることから、本制御系では、その目標指向角に向けてリ
ファレンスモデル１０で決められた応答性能により光ア
ンテナ１が駆動される。実施例ではエレベーション軸回
りに関してのみ述べたが、同様の制御方式はアジマス軸
回りにも適用され、２自由度光アンテナ１の制御系が実
現される。
制御系をゲイン安定化し、また、外乱に対してはロパス
ト補償器７により外乱を抑制し、さらには、ターゲット
衛星の高速な捕捉にはリファレンスモデル１０とフィー
ドフォワード８により行うことで、フィードバック制御
系の帯域に依存しない制御系を構成することができる。
また、リファレンスモデル１０への入力としては加算器
１１によってターゲット衛星の目標指向角度が与えられ
ることから、本制御系では、その目標指向角に向けてリ
ファレンスモデル１０で決められた応答性能により光ア
ンテナ１が駆動される。実施例ではエレベーション軸回
りに関してのみ述べたが、同様の制御方式はアジマス軸
回りにも適用され、２自由度光アンテナ１の制御系が実
現される。
【００１８】
【発明の効果】以上説明してきたように、ノミナル制御
系６によってフィードバック制御系をゲイン安定化し、
また、外乱に対してはロパスト補償器７により外乱を抑
制し、さらには、ターゲット衛星の高速な捕捉にはリフ
ァレンスモデル１０とフィードフォワード８により行う
ことで、フィードバック制御系の帯域に依存しない制御
系を構成することができる。
系６によってフィードバック制御系をゲイン安定化し、
また、外乱に対してはロパスト補償器７により外乱を抑
制し、さらには、ターゲット衛星の高速な捕捉にはリフ
ァレンスモデル１０とフィードフォワード８により行う
ことで、フィードバック制御系の帯域に依存しない制御
系を構成することができる。
【図１】本発明の１構成例に関する概念図。
【図２】図１のリファレンスモデル及びフィードフォワ
ードの１構成例を示すブロック図。
ードの１構成例を示すブロック図。
【図３】図３（ａ）は図１のロパスト補償器の１構成例
を示すブロック図、図３（ｂ）は図１のロパスト補償器
の別の構成例を示すブロック図。
を示すブロック図、図３（ｂ）は図１のロパスト補償器
の別の構成例を示すブロック図。
【図４】本発明の角度誤差処理部の出力値とエンコーダ
の出力値の関係を示す図。
の出力値の関係を示す図。
１ 光アンテナ ２ モータ ３ エンコーダ ４ モータ駆動アンプ ５ 角度誤差処理部 ６ ノミナル補償器 ７ ロパスト補償器 ８ フィードフォワード ９ 第二の加算機 １０ リファレンスモデル １１ 第一の加算機 １２ 減算器 １３ ローパスフィルタ １４ モータ １５ 光アンテナ駆動部１６，１７，１８ ローパス積分 ｒ 光アンテナ指向角の目標値 ｕ モータ駆動アンプ入力 ｙ エンコーダ回転角 ｑ 外乱 ｓ ラプラス変換の演算子 Ｋｆ フィードフォワードゲイン Ｃ（ｓ） ノミナル補償器伝達関数 Ｋｐ，Ｋｖ リファレンスモデルパラメータ Ｊ 光アンテナ駆動部イナーシャ Ｋｍ 光アンテナ駆動部ゲイン Ｋａ モータ駆動アンプゲイン Ｋｔ モータトルク定数 α、β、γ ローパスフィルタパラメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/10 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｒ 10/105 10/22 (56)参考文献 特開 平４−286221（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206778（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−80311（ＪＰ，Ａ) 米国特許5557285（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/04 B64G 1/66 G05D 3/12 305 H04B 7/185
Claims (3)
- 【請求項１】宇宙機と、該宇宙機に搭載される２軸のジ
ンバル機構からなる光通信用光アンテナと、該光アンテ
ナを駆動するモータと、該モータに電流を印加するモー
タ駆動アンプと、該モータによって駆動される前記光ア
ンテナの回転角度を計測する該モータと前記光アンテナ
を結合するジンバル機構の該モータが取り付けられた端
点とは反対の端点に取り付けられたエンコーダと、該光
アンテナが受光した光ビームから該光アンテナの指向角
度誤差を出力する角度誤差処理部とからなる光アンテナ
駆動機構において、前記エンコーダの出力と前記角度誤
差処理部の出力を入力として該光アンテナの指向角目標
値を計算する第一の加算器と、前記第一の加算器の出力
を受けて前記光アンテナの動きを規定する２個以上の積
分要素から構成されるリファレンスモデルと、前記エン
コーダ出力と前記リファレンスモデルの出力の差を取る
減算器と、前記減算器の出力を受けて前記光アンテナと
前記減算器及び前記エンコーダからなる前記光アンテナ
のフィードバック制御系を安定化するノミナル補償器
と、前記エンコーダの出力と前記モータ駆動アンプ出力
を受けて前記光アンテナに加わる外力や外乱を相殺する
ための２次以上で零周波数におけるゲインが１のローパ
スフィルタと２次の微分要素及びゲインからなるロパス
ト補償器と、前記リファレンスモデルの積分要素の内前
記減算器に近いものから２番目の積分要素への入力を受
けて前記エンコーダのゲインと前記光アンテナのイナー
シャ及び前記モータ駆動アンプゲインさらには前記モー
タのパラメータから決まる光アンテナ駆動系の伝達関数
の零周波数におけるゲインの逆数倍をするフィードフォ
ワード要素と、前記ノミナル補償器の出力と前記ロパス
ト補償器の出力と前記フィードフォワード要素の出力を
加算する第二の加算器と、前記第二の加算器出力を前記
モータ駆動アンプに出力することを特徴とする光アンテ
ナの指向角制御装置。 - 【請求項２】前記ロパスト補償器は３次のローパスフィ
ルタと２次の微分要素及びゲインからなり、前記３次の
ローパスフィルタのパラメータは、前記減算器と前記ノ
ミナル補償器と前記ロパスト補償器と前記第二の加算器
と前記モータ駆動アンプと前記モータと前記光アンテナ
と前記エンコーダとからなる前記光アンテナのフィード
バック制御系のＨ∞ノルムが最小となるようにパラメー
タが決定され、また、前記ロパスト補償器の２次の微分
要素のゲインは前記エンコーダのゲインと前記光アンテ
ナのイナーシャ及び前記モータ駆動アンプゲインさらに
は前記モータのパラメータから決まる光アンテナ駆動系
の伝達関数の零周波数におけるゲインの逆数を設定する
ことを特徴とする請求項１記載の宇宙機搭載用アンテナ
の指向角制御装置。 - 【請求項３】前記２個以上の積分要素から構成されるリ
ファレンスモデルは、２個の積分要素が直列に結合され
た構造をもち、前記リファレンスモデルの伝達関数の零
周波数におけるゲインが１であることを特徴とする請求
項１または請求項２記載の宇宙機搭載用光アンテナの指
向角制御装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP7277335A JP3031216B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 宇宙機搭載用光アンテナの指向角制御装置 |
| US08/735,882 US5838278A (en) | 1995-10-25 | 1996-10-23 | Antenna pointing apparatus mounted on satellite using feed forward with reference model |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7277335A JP3031216B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 宇宙機搭載用光アンテナの指向角制御装置 |
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ID=17582100
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| JP7277335A Expired - Fee Related JP3031216B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | 宇宙機搭載用光アンテナの指向角制御装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-10-23 US US08/735,882 patent/US5838278A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107783420B (zh) * | 2017-09-15 | 2020-08-14 | 北京控制工程研究所 | 一种星载运动天线扰动抑制方法 |
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