JP4969020B2 - 衛星から付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御する方法及び装置 - Google Patents
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Description
以下添付図面参照に本願発明の幾つかの実施形態を例示として説明する。他の実施形態も使用可能であり、構造の変更は本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができることを理解すべきである。
SCP202 はまた制御命令をスラスタ弁駆動装置232 に送り、それは液体遠地点モータ(LAM)スラスタ234 および姿勢制御スラスタ236 を制御する。
上述のように、ブーム114Bおよび/または反射器114Aの展開中、衛星の方位は維持されることが好ましい。しかしながら、環境トルクおよびブーム114Bおよび反射器114A展開自体は顕著な姿勢変動を生じさせる。そのような姿勢変動は、(1)モーメントホイール244 および242 を使用するジャイロスコープトルクの使用、(2)衛星に差動トルクを供給するための太陽電池ウイング104 の方位の調整、または(3)両トルクの使用により補償されることができる。これらの技術について以下説明する。
I11=I22=Itraverse=It 式(5)
および
I33=Ispiniine 式(6)
式(5)を式(4)に代入して次の式(7)を導出する。
Tog+Tsp−ω×Iω=ω×H 式(9)
トランスバースモーメントHt は上記式(9)に基づいて外部トルクに対抗するように計算される。スーパースピンモーメントHs は実効慣性比を最大にし、複数のモーメントホイール242 および244 を飽和しないように選択される(図2は2つのモーメントホイールが示されているが、衛星100 は典型的に3以上のモーメントホイールを有しており、冗長のために追加のモーメントホイールを有している)。 付属装置の展開のためのモーメントホイールダイナミック補償の最適設計は両モーメントHs およびHt の適切な選択を必要とする。この受動的な展開において、残留トランスバーストルク(ホイールトランスバースモーメントによる減少後のトランスバーストルク)による円錐角度(円錐運動の円錐の角度)は残留トランスバーストルクに比例し、全体の衛星モーメントに反比例する。これはスピン軸に投影されたHs およびスピン回転速度ωs が高いことが好ましい。円錐角度はまた章動周波数に反比例し、その章動周波数は高いσeff (すなわち固定されたHs に対して低い回転速度)および高いωs が好ましい。それ故、モーメントホイール242 および244 から割当てられたスーパースピンHs を与えられるスピン速度ωs の最適な選択が存在する。スピン軸に対して対称な衛星100 の特別な場合に対して、第1近似に対しては、結果的な最適スピン速度ωs opt および最適慣性比σeff opt は次の式(10)および(11)で示される。
ブロック802 に示されるように、太陽電池ウイング104 の少なくとも一方は、衛星100 の回転軸に沿ったスピンモーメントHs を制御するために差動トルクを供給するように方向を調整される。このトルクはウインドミルトルクとして知られている。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明した。要約すると、本発明は、付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御するための方法、装置およびメモリについて開示している。 本発明の方法は、第1の軸に沿ってモーメントを付加するため少なくとも1つのモーメントホイールを回転させるためにモーメントMの大きさおよび方向を決定し、決定されたモーメントMspinの大きさおよび方向における少なくとも1つのモーメントホイールのモーメントを蓄積し、差動太陽トルクを衛星に供給しながら太陽電池ウイングの方向を調整することにより少なくとも部分的に衛星の姿勢を制御しながら、付属装置を展開するステップを含んでいる。本発明の装置は、第1の軸に沿ってモーメントを付加するために少なくとも1つのモーメントホイールを回転させるためにモーメントMspinの大きさおよび方向を決定する制御システムと、決定されたモーメントMspinの大きさおよび方向における少なくとも1つのモーメントホイールのモーメントを蓄積する複数のモーメントホイールとを具備し、制御システムは付属装置が展開されているとき衛星に差動太陽トルクを供給して少なくとも1つの太陽電池ウイングの方向を調整することにより少なくとも部分的に衛星の姿勢およびモーメントを制御する。
Claims (4)
- 衛星から付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御する方法において、
衛星は付属装置の展開において実質上変化する質量特性を有し、複数のモーメントホイールおよび複数の太陽電池ウイングを有し、
付属装置の展開中に衛星が受ける、脱ガス圧力Tog及び公称太陽圧力Tspからなる環境トルクを予測し、
予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算し、
付属装置を展開する前にモーメントホイールの少なくとも1つのモーメントの計算された大きさおよび方向を記憶するステップを有し、
モーメントは太陽方向に向いたスピン軸のモーメント成分であるトランスバースモーメント成分Htを含み、予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算するステップは、環境トルクおよび衛星の回転軸に垂直なトランスバースモーメント成分Htを計算するステップを含んでいる方法。 - 衛星から付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御する方法において、
衛星は付属装置の展開において実質上変化する質量特性を有し、複数のモーメントホイールおよび複数の太陽電池ウイングを有し、
付属装置の展開中に衛星が受ける、脱ガス圧力Tog及び公称太陽圧力Tspからなる環境トルクを予測し、
予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算し、
付属装置を展開する前にモーメントホイールの少なくとも1つのモーメントの計算された大きさおよび方向を記憶するステップを有し、
モーメントは太陽方向に向いたスピン軸のモーメント成分以外のスピンのモーメント成分であるスピンモーメントHsを含んでおり、予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算するステップは、付属装置の展開中に衛星が受動的安定性を示すように衛星の回転軸に沿ったスピンモーメントHsを計算するステップを含んでいる方法。 - 衛星から付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御する装置において、
衛星は付属装置の展開において実質上変化する質量特性を有し、複数の太陽電池ウイングを具備し、
付属装置の展開中に衛星が受ける、脱ガス圧力Tog及び公称太陽圧力Tspからなる環境トルクを予測する計算を行い、予測された環境トルクに少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算するための命令を記憶しているメモリに結合されてそれと通信するプロセッサと、
付属装置を展開する前に計算されたモーメントの大きさおよび方向を記憶する複数のモーメントホイールとを具備し、
モーメントは太陽方向に向いたスピン軸のモーメント成分であるトランスバースモーメント成分Htを含み、予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算する命令は、環境トルクおよび衛星スピン軸に垂直なトランスバースモーメントHtを計算する命令を含んでいる装置。 - 衛星から付属装置を展開しながら衛星の姿勢を制御する装置において、
衛星は付属装置の展開において実質上変化する質量特性を有し、複数の太陽電池ウイングを具備し、
付属装置の展開中に衛星が受ける、脱ガス圧力Tog及び公称太陽圧力Tspからなる環境トルクを予測する計算を行い、予測された環境トルクに少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算するための命令を記憶しているメモリに結合されてそれと通信するプロセッサと、
付属装置を展開する前に計算されたモーメントの大きさおよび方向を記憶する複数のモーメントホイールとを具備し、
モーメントはさらに太陽方向に向いたスピン軸のモーメント成分以外のスピンのモーメント成分であるスピンモーメントHsを含み、予測された環境トルクと少なくとも部分的に反対に衛星に加えられるモーメントの大きさおよび方向を計算する命令は、さらに付属装置の展開中に衛星が受動的安定性を示すように衛星の回転軸に沿ったスピンモーメントHsを計算する命令を含んでいる装置。
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