JP5221021B2 - 特異点の無い運動量経路を決定する方法及び装置 - Google Patents
特異点の無い運動量経路を決定する方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5221021B2 JP5221021B2 JP2006286121A JP2006286121A JP5221021B2 JP 5221021 B2 JP5221021 B2 JP 5221021B2 JP 2006286121 A JP2006286121 A JP 2006286121A JP 2006286121 A JP2006286121 A JP 2006286121A JP 5221021 B2 JP5221021 B2 JP 5221021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- momentum
- path
- spacecraft
- gimbal
- cmg
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000011967 cystometrography Methods 0.000 description 21
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
- B64G1/286—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect using control momentum gyroscopes (CMGs)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/244—Spacecraft control systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
ここで、Aはジャコビアン・マトリックス、ωはn個のジンバルのためのジンバル率のn×1列、τは宇宙船に与えるべきトルク成分の3×1列である。
[0005]上述のように、CMGの使用における個性は、特異点状態が達成されるような方法でCMGの運動量ベクトルが並んでしまうことのある可能性である。
y=sinα+sinβ+sinγ・・・(3)
第1に、変換のジャコビアンが決定される。
det(▽h・▽hT)=3−(cos2(α−β)+cos2(β−γ)
+cos2(γ−α))・・・(6)
次の場合には、式6は、ゼロになる。即ち、
I=±cos(α−β)=±cos(β−γ)=±cos(γ−α)・・・(7)
[0024]式(7)に対してたった4つの可能な解答が存在する。r≧0の場合、r2=x2+y2となり、次の表の場合に特異点が生じる。即ち
x=rcosφ
y=rsinφ・・・(8)
r≧0及びr2=x2+y2に対して、並びに、r≠0に対しては、φは、次の通り特徴付けられる。即ち、
cosφ=x/r
sinφ=y/r・・・(9)
次いで、ジンバル角度αに対しては、相対極座標{rα、φα}は以下のように定義できる。即ち、
x−cosα=rαcosφα
y−sinα=rαsinφα・・・(10)
rα 2=(x−cosα)2+(y−sinα)2
=1+r2−2rcos(α−φ)・・・(11)
そして、rα≠0に対しては、φαの特徴は次の通りである。即ち、
cosφα=(x−cosα)/rα
sinφα=(y−sinα)/rα・・・(12)
上述の式を使用して、式3についてのすべての解答をパラメータ化できる。
cos(α−φ)≧ 1/2×(r−3/r)・・・(13)
β及びγについては:
固定の制御は、運動量空間からジンバル角度へのマップである。即ち、これは、特定の組のジンバル角度を運動量空間の各地点に割り当てるCMGのための制御体系である。任意の固定のコントローラは、運動量空間のユニットディスクの内部のどこかで不連続である。
[0029]従って、固定の制御は、到達可能な運動量空間
Γ(x、y)={α、β、γ}={α(x、y)、β(x、y)、γ(x、y)}である。
固定の制御の特異点は、マップが連続的ではない地点(x、y)である。[0030]更に、到達可能な運動量空間
Γβ +(x、y)に対して、
Γβ +(x、y)に対して、
[0034]K(x、y)に対して、
(x2+y2)1/2<1の場合、A(x、y)=K(x、y)、
(x2+y2)1/2 ≧1の場合、A(x、y)= Γβ +(x、y)・・・(23)
である。 [0037]固定の制御が(x、y)=(0、−1)において単一の特異点を有することが分かったので、動的な運動量コントローラは、一定の最大速度の運動量経路を追従する際に特異点を回避するように設計することができる。
[0050]ステップ506においては、特異点の無い運動量経路を提供するために動的な運動量コントローラを使用する。動的な運動量コントローラは原点に位置しない単一の特異点を含む固定の制御を使用する。運動量が運動量経路に沿って移動すると、特異点は運動量経路から離れるように回転する。
Claims (2)
- 宇宙船内の制御モーメントジャイロスコープ(CMG)(106)の列における複数の同一線上のCMG(106)の運動において特異点(302、402)を回避する方法であって、
宇宙船の方位を調整するために指令を受け取る工程と;
宇宙船の方位を調整するために複数の同一線上のCMG(106)から要求される運動量を決定する工程と;
運動量経路(306、408)を決定し、かつ、運動量経路(306、408)が特異点(302、402)を取り囲む所定の境界(304)に突き当たったときにジンバルを回転させることで運動量経路(306、408)の外へ特異点(302、402)を回転させることにより特異点(302、402)を回避するような動的な制御を利用する工程と;
必要な運動量を提供するために決定された運動量経路(306、408)からの複数のCMG(106)内の各CMG(106)のための所要のジンバル運動を計算する工程と;を含み、
動的制御を利用する工程が更に、
最初は固定の角度に位置する安全光線(406)及びその角度に沿った特異点(402)の無いすべての地点を決定する工程と;
運動量経路(408)に対応するように安全光線(406)を回転させる工程と;
を含み、
安全光線(406)が回転するときに、特異点(402)が運動量経路(408)から離れるように回転することを特徴とする方法。 - 複数の同一線上の制御モーメントジャイロスコープ(CMG106)を制御するための宇宙船の制御装置であって、
宇宙船の方位を調整するために指令を受け取り;
宇宙船の方位を調整するために複数の同一線上の制御モーメントジャイロスコープCMG(106)から要求される運動量を決定し;
最初は固定の角度に位置する安全光線(406)及びその角度に沿った特異点(402)の無いすべての地点を決定し;
運動量経路(408)に対応するように安全光線(406)を回転させる;
ように作動できる姿勢制御装置(102)を有し、
安全光線(406)が回転するときに、ジンバルが回転することで特異点(402)が運動量経路(408)から離れるように回転し;
姿勢制御装置(102)に結合された運動量アクチュエータ制御プロセッサ(104)を更に有し、
運動量アクチュエータ制御プロセッサ(104)が必要な運動量を提供するように運動量経路(306、408)から複数の同一線上のCMG(106)における各CMG(106)のための所要のジンバル運動を計算するように作動できることを特徴とする制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/256,414 | 2005-10-20 | ||
US11/256,414 US7370833B2 (en) | 2005-10-20 | 2005-10-20 | Method and system for determining a singularity free momentum path |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007153315A JP2007153315A (ja) | 2007-06-21 |
JP5221021B2 true JP5221021B2 (ja) | 2013-06-26 |
Family
ID=37685823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006286121A Expired - Fee Related JP5221021B2 (ja) | 2005-10-20 | 2006-10-20 | 特異点の無い運動量経路を決定する方法及び装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7370833B2 (ja) |
EP (1) | EP1777158B1 (ja) |
JP (1) | JP5221021B2 (ja) |
DE (1) | DE602006005998D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7693619B2 (en) | 2005-11-30 | 2010-04-06 | Honeywell International Inc. | Method and system for controlling sets of collinear control moment gyroscopes with offset determination without attitude trajectory of spacecraft |
US7805226B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-09-28 | Honeywell International Inc. | Hierarchical strategy for singularity avoidance in arrays of control moment gyroscopes |
US7627404B2 (en) * | 2007-04-13 | 2009-12-01 | The Boeing Company | Singularity escape and avoidance using a virtual array rotation |
US8209070B2 (en) * | 2008-12-17 | 2012-06-26 | Honeywell International Inc. | Methods and systems for efficiently orienting an agile vehicle using a gyroscope array |
US8014911B2 (en) * | 2009-11-03 | 2011-09-06 | Honeywell International Inc. | Methods and systems for imposing a momentum boundary while reorienting an agile vehicle with control moment gyroscopes |
US9038958B1 (en) * | 2012-05-29 | 2015-05-26 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for contingency guidance of a CMG-actuated spacecraft |
US8880246B1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-11-04 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for determining spacecraft maneuvers |
CN110712768B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-03-16 | 上海航天控制技术研究所 | 一种控制力矩陀螺群初始框架位置确定方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3424401A (en) * | 1966-10-18 | 1969-01-28 | Kent M Maurer | Method and means for attitude control of space vehicles |
US3741500A (en) * | 1971-04-21 | 1973-06-26 | Sperry Rand Corp | A cmg fine attitude control system |
US6128556A (en) * | 1998-03-16 | 2000-10-03 | Honeywell International Inc. | CMG control based on angular momentum to control satellite attitude |
US6047927A (en) | 1998-03-16 | 2000-04-11 | Honeywell Inc. | Escaping singularities in a satellite attitude control |
US6039290A (en) * | 1998-03-16 | 2000-03-21 | Honeywell Inc. | Robust singularity avoidance in satellite attitude control |
US6131056A (en) * | 1998-03-16 | 2000-10-10 | Honeywell International Inc. | Continuous attitude control that avoids CMG array singularities |
US6113033A (en) * | 1999-02-04 | 2000-09-05 | Hughes Electronics Corporation | Combined flywheel energy storage and attitude control apparatus for spacecraft |
FR2826470B1 (fr) * | 2001-06-26 | 2003-09-19 | Astrium Sas | Procede et dispositif de pilotage de l'attitude et de guidage d'un satellite par grappe de gyrodynes |
US6917862B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-07-12 | Arizona Board Of Regents | Singularity escape/avoidance steering logic for control moment gyro systems |
US7246776B2 (en) * | 2004-07-23 | 2007-07-24 | Honeywell International, Inc. | Method and system for CMG array singularity avoidance |
JP4511390B2 (ja) * | 2005-03-01 | 2010-07-28 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
-
2005
- 2005-10-20 US US11/256,414 patent/US7370833B2/en active Active
-
2006
- 2006-10-19 EP EP06122560A patent/EP1777158B1/en not_active Ceased
- 2006-10-19 DE DE602006005998T patent/DE602006005998D1/de active Active
- 2006-10-20 JP JP2006286121A patent/JP5221021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007153315A (ja) | 2007-06-21 |
US7370833B2 (en) | 2008-05-13 |
US20070102585A1 (en) | 2007-05-10 |
EP1777158A1 (en) | 2007-04-25 |
EP1777158B1 (en) | 2009-04-01 |
DE602006005998D1 (de) | 2009-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5221021B2 (ja) | 特異点の無い運動量経路を決定する方法及び装置 | |
JP4783366B2 (ja) | Cmgアレイにおけるトルクを最適化するための方法及びシステム | |
JP5241189B2 (ja) | コントロール・モーメント・ジャイロスコープのアレイにおける特異点回避のための階層的構想 | |
JP4307247B2 (ja) | 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 | |
JP4944534B2 (ja) | 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 | |
US6917862B2 (en) | Singularity escape/avoidance steering logic for control moment gyro systems | |
Takada et al. | Control moment gyro singularity-avoidance steering control based on singular-surface cost function | |
JP2002510816A (ja) | Cmgアレイ特異点を回避する連続姿勢制御 | |
EP1776626B1 (en) | Method and system for cmg array singularity avoidance | |
JP2004535324A5 (ja) | ||
JP5528655B2 (ja) | 組をなす同一線上の制御モーメントジャイロスコープを制御するための方法及び装置 | |
CN106068440A (zh) | 用于敏捷卫星应用的姿态控制 | |
US6860451B1 (en) | Spacecraft spin axis reorientation method | |
JP2009190506A (ja) | 人工衛星用姿勢制御装置および人工衛星の姿勢制御方法 | |
JP5052852B2 (ja) | 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 | |
Zeledon et al. | Singularity-Free constrained steering law for triplet control moment gyros |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090514 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110818 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120814 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130307 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5221021 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |