JPH01226496A

JPH01226496A - 宇宙航行体の姿勢制御装置

Info

Publication number: JPH01226496A
Application number: JP63052961A
Authority: JP
Inventors: Seiya Ueno; 上野　誠也; Keiichi Hirako; 敬一平子; Shinichiro Nishida; 信一郎西田; Masaki Tanaka; 正樹田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば、定常回転駆動されるマニピュレー
タや、回転軸が慣性主軸と一致しないアンテナ等の搭載
構造体を備えた宇宙航行体を制御するのに好適する宇宙
航行体の姿勢制御装置に関する。

（従来の技術）近年、宇宙航行体においては、搭載構造体として第２図
に示すように、定常回転する握持部１を有するマニピュ
レータ２を定常回転ジヨイント部３を介して取付は構体
４に搭載することが考えられいる。このような宇宙航行
体にあっては、その握持部１のもつ角運動量りが定常回
転ジヨイント部３の回転軸Ｒを中心に角速度Ωで回転す
る。

これにより、宇宙航行体には、定常回転ジヨイント部３
のもつ角運動量（モーメンタム）が取付は構体４の回転
軸Ｒと一致しなくなり、第３図に示なる角運動量が外乱
として作用する。そこで、このような宇宙航行体にあっ
ては、上記非定常成分ｈ２をキャンセルすることが要求
される。

また、搭載構造体として、第４図に示すような回転軸Ｒ
と慣性主軸Ｒ′が一致しないアンテナ反射鏡５を搭載し
た場合には、アンテナ反射鏡５を回転させると、回転軸
Ｒに直交する角運動量成分ｈ２−Ωｅ　ｓ　ｉ　ｎａ　
會ｃｏｓａ　（ＩＩ　−１２）が同様に非定常成分とな
り、宇宙航行体に外乱として作用する。但し、Ωはアン
テナ反射鏡５の角速度、αはアンテナ反射鏡５の傾斜角
、Ｉ２はアンテナ反射鏡５の軸回りの慣性モーメント、
１２はアンテナ反射鏡５に直交する軸回りの慣性モーメ
ントである。

ところで、従来の宇宙航行体の姿勢制御装置としては、
角速度調整自在なホイールを用いて角運動量を制御する
手法と、対称に同様の構造体を配設することにより姿勢
を制御する手法がある。

しかしながら、上記手法のうち前者のホイールを用いて
補償する手法では、前記非定常成分ｈ２を補償するよう
に動作させると、そのホイールの回転数の変化量が非常
に大きくなるために、大容量の電力が必要となるという
問題を有する。

また、後者の対称的に構造体を配設した補償する手法で
は、例えばマニピュレータ２を搭載する場合、配設する
構造体の構造が複雑となると共に、重量化が促進される
という問題を有する。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来の宇宙航行体の制御装置では、
搭載構造体より発生する非定常成分を補償するように構
成すると、電力消費が嵩むものであったり、あるいは複
雑で、重量化が促進されるという問題を有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡
易にして、搭載構造体の非定常成分の補償を確実に行な
い得、かつ、小形・軽量で、省電力化を実現し得るよう
にした宇宙航行体の姿勢制御装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は角速度が調整自在なホイールと、このホイー
ルの回転軸に対して略直交する軸回りに該ホイールを回
転自在に支持して宇宙航行体に搭載される回転駆動機構
と、前記ホイールを駆動制御して前記宇宙航行体の角運
動量を制御するとともに、前記回転駆動機構を駆動制御
して前記宇宙航行体の角運動量の回転速度を制御する制
御手段とを備えて宇宙航行体の姿勢制御装置を構成した
ものである。

（作用）上記構成によれば、ホイールが回転駆動されて宇宙航行
体の運動量を補償すると共に、この運動量に回転速度が
付与される。これにより、搭載構造体からの非定常成分
が打消され、宇宙航行体には該非定常成分が付与されな
くなり、容易にホイールｌＯによる姿勢＄１１御が実現
する。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る宇宙航行体の姿勢制
御装置を示すもので、図中１０は角速度が調整自在な角
運動量制御用のホイールである。

このホイール１０には角速度センサ、制御回路。

駆動モータ等で構成される駆動制御部１１が一体的に設
けられ、図示しない外部制御系、例えばマニピュレータ
等の搭載構造体制御系からの指令に応動して駆動制御部
１１を介して選択的に駆動制御される。このホイール１
０は、その回転軸１０ａが回転ジヨイントと称する回転
駆動機構１２に回転自在に支持される。即ち、ホイール
１０は、その回転軸１０ａが回転駆動機構１２により該
回転軸１２ａ回りに回転自在に支持され、この回転駆動
機構１２は取付は部材１３に対して上記回転輪１０ａと
直交する回転軸１２ａ回りに回転自在に支持された後、
取付は構造体１４に配設される。この回転駆動機構１２
には角速度センサ、角度センサ、制御回路、駆動モータ
等で構成される駆動制御部１５が一体的に設けられてお
り、上記駆動制御部１１を含むホイール１０の角運動量
に回転速度を付与する。

上記構成において、宇宙航行体（図示せず）の姿勢制御
は、その角運動量が駆動制御部１１を介して回転軸１０
ａ回りに回転駆動されるホイール１０により補償される
。同時に、ホイール１０は回転駆動機構１２を介して回
転軸１２ａにより回転駆動され、その角運動量に回転速
度が付与される。この結果、図示しない搭載構造体より
発生する非定常成分ｈ２が回転駆動機構１２により打消
され、宇宙航行体には、ホイール１０による運動量のみ
が付与され、姿勢制御が実現する。

なお、上記回転駆動機構１２はホイール１０の角速度制
御することも可能で、例えば、直接的に定常角運動量の
補償手段としても使用可能である。

このように、上記宇宙航行体の姿勢制御装置は宇宙航行
体の角運動量をホイール１０で補償し、この角運動量に
回転速度を回転駆動機構１２で付与することにより、宇
宙航行体に搭載された上記搭載構造体（図示しない）の
非定常成分ｈ２を打消すように構成した。これによれば
、従来のように、搭載構造体と対称に略同様の構造体を
配設しなくて済むことにより、可及的に小形・軽量化が
確保し得る。また、ホイール１０には一定の角運動量が
付与されることにより、従来の制御系で非定常成分を含
む角運動量を補償するように構成したものに比して、制
御性の簡略化が図れると共に、省電力化が図れる。

なお、上記実施例では、駆動制御部１１．１５をそれぞ
れホイール１０及び回転駆動機構１２に一体的に配設し
た場合で説明したが、これに限ることなく、例えば、外
部に分離して配設するように構成することも可能である
。よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その
他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実
施し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にし
て、搭載構造体の非定常成分の補償を確実に行ない得、
かつ、小形・軽量で、省電力化を実現し得るようにした
宇宙航行体の姿勢制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る宇宙航行体の姿勢制
御装置を示す構成図、第２図乃至第４図はそれぞれ従来
の宇宙航行体の姿勢制御装置の問題点を説明するために
示した図である。１０・・・ホイール、１０ａ、１２ａ・・・回転軸、１
１・・・駆動制御部、１２・・・回転駆動機構、１３・
・・取付は部材、１４・・・取付は構造体、１５・・・
駆動制御部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（ａ）　　　　　　　　　（ｂ）第１０第２図第３図Ｒ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

角速度が調整自在なホィールと、このホィールの回転軸
に対して略直交する軸回りに該ホィールを回転自在に支
持して宇宙航行体に搭載される回転駆動機構と、前記ホ
ィールを駆動制御して前記宇宙航行体の角運動量を制御
するとともに、前記回転駆動機構を駆動制御して前記宇
宙航行体の角運動量の回転速度を制御する制御手段とを
具備したことを特徴とする宇宙航行体の姿勢制御装置。