JPH02128999A - Attitude/orbit control device of artificial satellite - Google Patents

Attitude/orbit control device of artificial satellite

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Publication number
JPH02128999A
JPH02128999A JP63285015A JP28501588A JPH02128999A JP H02128999 A JPH02128999 A JP H02128999A JP 63285015 A JP63285015 A JP 63285015A JP 28501588 A JP28501588 A JP 28501588A JP H02128999 A JPH02128999 A JP H02128999A
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JP
Japan
Prior art keywords
attitude
reaction
artificial satellite
reaction jet
satellite
Prior art date
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Pending
Application number
JP63285015A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Uo
卯尾 匡史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH02128999A publication Critical patent/JPH02128999A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide effective controllability for an orbit by controlling the jetting timing of each reaction jet, which is provided for controlling the attitude, and the width of jetting time so that the sum of impulses applied round the center of gravity of an artificial satellite concerned will become zero. CONSTITUTION:In case orbit control in a spin plane is made using two reaction jets 7, 8, the reaction jet with greater torque shall perform jetting with a pulse width T as expressed by T=kT, k=min(FA.LA.FB.LB)/MAX(FA.LA.FB.LB), where T is pulse width of that of the jets 7, 8 which has smaller torque, FA, FB are thrust forces of the jets 7, 8, and LA, LB are torque arm. The min (FA.LA.FB.LB) and MAX(FA.LA.FB.LB) represent the smaller and larger ones of torques FA.LA.FB.LB.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスピン安定型の人工衛星の姿勢軌道制御装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an attitude and orbit control device for a spin-stabilized artificial satellite.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

スピン衛星のスピン平面(スピン軸に垂直な平面)内の
軌道制御を行う場合は、以下に示す方法が用いられてき
た。
The following method has been used to control the orbit of a spin satellite within the spin plane (a plane perpendicular to the spin axis).

第3図は従来の方式におけるサンセンサとリアクション
ジェットの配置の一例を示す斜視図、第4図は第3図に
示す従来方式の動作タイミング図である。第3図におい
て、サンセンサ10はその視野に太陽が入ったときサン
パルスを発生する。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the arrangement of a sun sensor and a reaction jet in a conventional system, and FIG. 4 is an operation timing diagram of the conventional system shown in FIG. In FIG. 3, a sun sensor 10 generates a sun pulse when the sun enters its field of view.

サンセンサ10から出力されるサンパルスからの位相を
計測し所望の回転位相になったところで衛星のラジアル
方向リアクションジェット11をパルス噴射する。サン
パルスから噴射までの回転位相は、所望の軌道制御方向
と太陽方向およびスピン軸方向から一意に定めることが
できる。軌道制御中の姿勢変動を小さくするため、リア
クションジェット11の推力ベクトルが衛星の重心を通
るようにリアクションジェットを配置する方式が、次に
述べるオフモジュレーション方式が用いられている。オ
フモジュレーションとは、第2図に示すように衛星重心
位置9を挟む形で2つのリアクションジェット7.8を
配置し、第4図のように両ジェットを同時に噴射するこ
とによって重心回りのトルクを最小にする。第2図は一
般的な人工衛星をスピン軸に垂直な視点から見た図であ
る。
The phase of the sun pulse output from the sun sensor 10 is measured, and when the desired rotational phase is reached, the radial reaction jet 11 of the satellite is pulse-injected. The rotational phase from the sun pulse to the injection can be uniquely determined from the desired orbit control direction, the solar direction, and the spin axis direction. In order to reduce attitude fluctuations during orbit control, the off-modulation method described below is used to arrange the reaction jets so that the thrust vector of the reaction jets 11 passes through the center of gravity of the satellite. Off-modulation refers to arranging two reaction jets 7.8 to sandwich the satellite center of gravity 9 as shown in Figure 2, and by injecting both jets simultaneously as shown in Figure 4, the torque around the center of gravity is reduced. Minimize. Figure 2 is a diagram of a typical artificial satellite viewed from a perspective perpendicular to the spin axis.

2つのリアクションジェットの推力差などにより生じる
残留トルクで姿勢が変化する場合、その変化分をキャン
セルするように片方のリアクションジェットを適当な時
期にオフする。さらに衛星の姿勢を変更して衛星スピン
軸を所望の軌道制御方向と平行にし、衛星のスピン軸と
平行に取り付けられたリアクションジェットにより軌道
を制御する方式も用いられる。
If the attitude changes due to residual torque caused by a difference in thrust between the two reaction jets, one of the reaction jets is turned off at an appropriate time to cancel the change. Furthermore, a method is also used in which the attitude of the satellite is changed to make the satellite spin axis parallel to the desired orbit control direction, and the orbit is controlled by a reaction jet installed parallel to the spin axis of the satellite.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来のリアクションジェットをその推力ベクト
ルが衛星重心を通るよう配置する方式では、リアクショ
ンジエット取り付は位置に大きな制限が課せられること
になり、人工衛星設計上から好ましくない。また、燃料
消費などによって生じる重心位置変化に対応できないと
いう欠点がある。オフモジュレーション方式では片方の
リアクションジェットをオフしたときに衛星に大きなト
ルクが加わるので大きなニューテーションが発生する。
In the above-described conventional method of arranging reaction jets so that their thrust vectors pass through the satellite's center of gravity, large restrictions are imposed on the position of attaching the reaction jets, which is not preferable from the standpoint of satellite design. Another drawback is that it cannot respond to changes in the center of gravity caused by fuel consumption or the like. In the off-modulation method, when one reaction jet is turned off, a large torque is applied to the satellite, resulting in a large nutation.

このニューテーションによりセンサの出力が大きく乱れ
るため、噴射位相を決定するためのセンサとしては、大
きな姿勢変動下でも安定したパルスを出力するサンセン
サしか使えず、視野の狭いスターセンサや地球センサで
は出力は大きく乱れるので使用できない。更に、オフモ
ジュレートの周期が衛星のニューテーション周波数と一
致した場合にはニューテーションが発散する恐れかある
という欠点がある。さらに、スピン軸に平行なリアクシ
ョンジェットを用いる方式では、衛星の姿勢を所望の軌
道制御方向に変更する必要かあり、衛星運用上の制限が
大きいという欠点がある。
This nutation greatly disturbs the sensor output, so the only sensor that can be used to determine the injection phase is a sun sensor that outputs stable pulses even under large attitude changes; star sensors and earth sensors with narrow fields of view have limited output. It can't be used because it's so disturbed. Furthermore, there is a drawback that if the off-modulation period matches the satellite's nutrition frequency, the nutrition may diverge. Furthermore, the system using a reaction jet parallel to the spin axis has the disadvantage that it is necessary to change the attitude of the satellite to the desired orbit control direction, which imposes significant restrictions on satellite operation.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の人工衛星の姿勢軌道制御装置は、人工衛星の姿
勢を検出するためのセンサと、姿勢を制御するためのリ
アクションジェットシステムと、前記センサの信号から
所定の位相、噴射時間幅をもって前記リアクションジェ
ットを駆動する制御回路とを備えるスピン安定型人工衛
星において、前記制御回路は前記リアクションジェット
の噴射タイミング、噴射時間幅を人工衛星重心口りに加
えられる力積の和が0になるように制御することによっ
て軌道制御中の人工衛星姿勢を一定に保つことを特徴と
する。
The attitude and orbit control device for an artificial satellite according to the present invention includes a sensor for detecting the attitude of an artificial satellite, a reaction jet system for controlling the attitude, and a reaction jet system having a predetermined phase and injection time width based on a signal from the sensor. In a spin-stabilized artificial satellite comprising a control circuit for driving a jet, the control circuit controls the injection timing and injection time width of the reaction jet so that the sum of impulses applied to the mouth of the center of gravity of the artificial satellite becomes zero. It is characterized by keeping the satellite attitude constant during orbit control.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について第1図、第2図を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は本発明の人工衛星の姿勢軌道制御装置の一実施
例を示すブロック図である。本実施例はセンサ1と、こ
のセンサの出力パルスによってカウントを開始する位相
設定カウンタ21,22と、位相設定カウンタ21,2
2のカウントアツプと同時にカウントを開始するパルス
幅設定カウンタ31.32と噴射するリアクションジェ
ットを選択するリアクションジェット選択回路41.4
2と、パルス幅設定カウンタ21.22のカウント開始
からカウントアツプ迄の間リアクションジェットを噴射
させるためのリアクションジェットドライブ回路51.
〜54と、リアクションジェット61.〜64とを備え
、位相設定カウンタからリアクションジェットへ至る回
路は同じもの2式を設ける。位相設定カウンタ21,2
2.パルス幅カウンタ31,32.リアクションジェッ
ト選択回路41.42へは地上からのコマンドあるいは
人工衛星搭載の計算機からデータ(カウント値。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for controlling the attitude and orbit of an artificial satellite according to the present invention. This embodiment includes a sensor 1, phase setting counters 21 and 22 that start counting by the output pulse of this sensor, and phase setting counters 21 and 2.
A pulse width setting counter 31.32 starts counting at the same time as the count-up of step 2, and a reaction jet selection circuit 41.4 selects a reaction jet to be injected.
2, and a reaction jet drive circuit 51.2 for injecting a reaction jet from the time when the pulse width setting counter 21.22 starts counting until it counts up.
~54 and reaction jet 61. 64, and two identical circuits are provided from the phase setting counter to the reaction jet. Phase setting counter 21, 2
2. Pulse width counters 31, 32. The reaction jet selection circuits 41 and 42 receive data (count values) from commands from the ground or from a computer on board the satellite.

リアクションジェット選択)設定が可能とする。(reaction jet selection) setting is possible.

スピン平面内の軌道制御を実施する場合、第2図に示さ
れる2つのリアクションジェット7,8を用いる。リア
クションジェット7の推力をFA。
When performing trajectory control in the spin plane, two reaction jets 7 and 8 shown in FIG. 2 are used. FA the thrust of reaction jet 7.

トルクアームをLA+ リアクションジェット8の推力
、トルクアームをそれぞれFa、LBとする。
Let the torque arm be LA+, the thrust of the reaction jet 8, and the torque arms be Fa and LB, respectively.

9は衛星重心位置である。リアクションジェット7,8
によるトルクFA−LA、FB−Lnのうち大きいもの
をMAX (FA −LA 、FaL8)、小さいもの
をm i n (FA ・LA 、 Fa・La )と
書く。リアクションジェット7.8のうちトルクの小さ
い方をパルス幅Tで噴射するとき、トルクの大きい方の
リアクションジェットは次の式で与えられるパルス幅T
′で噴射する。パルス幅Tは軌道制御量、軌道制御の効
率、軌道制御に許されている時間と、リアクションジェ
ットの特性等を考慮して決められる。
9 is the satellite center of gravity position. reaction jet 7,8
Among the torques FA-LA and FB-Ln, the larger one is written as MAX (FA-LA, FaL8), and the smaller one is written as min (FA・LA, Fa・La). When injecting the reaction jet 7.8 with a smaller torque with a pulse width T, the reaction jet with a larger torque has a pulse width T given by the following formula.
’ to inject. The pulse width T is determined in consideration of the amount of orbit control, the efficiency of orbit control, the time allowed for orbit control, the characteristics of the reaction jet, etc.

T’ =kT これにより、リアクションジェット7.8によって得ら
れる力積はともにT−min (FA−La。
T' = kT Thereby, the impulses obtained by the reaction jet 7.8 are both T-min (FA-La.

Fa−Ls)となり、衛星姿勢の変化は極めて小さくな
る。このようなパルス幅T、T’が実現されるように位
相設定カウンタ21.22.パルス幅カウンタ31,3
2.リアクションジェット選択回路41.42にデータ
設定する。
Fa-Ls), and the change in satellite attitude becomes extremely small. The phase setting counters 21, 22 . Pulse width counter 31, 3
2. Data is set in the reaction jet selection circuits 41 and 42.

なお、(1)式を計算するにあたっては、リアクシコン
ジェット推力。トルクアームの値について人工衛星打ち
上げ前のデータを用いても良いし、打ち上げ後の経験値
を採用しても良い。更に、人工衛星に搭載されたセンサ
によって姿勢を決定し、この姿勢の変動から(1)式の
kを求め自動的に位相設定カウンタ、パルス幅カウンタ
、リアクションジェット選択回路を設定することもでき
る。
In addition, when calculating equation (1), the reactor jet thrust is used. Regarding the value of the torque arm, data before the launch of the artificial satellite may be used, or values experienced after the launch may be used. Furthermore, it is also possible to determine the attitude using a sensor mounted on the artificial satellite, calculate k in equation (1) from changes in this attitude, and automatically set the phase setting counter, pulse width counter, and reaction jet selection circuit.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の人工衛星の姿勢軌道制御装
置によれば、リアクションジェットの推力、トルクアー
ムのミスマツチによる軌道制御時の姿勢の変動を最小に
抑え、効率的な軌道制御が可能である。また、姿勢の変
動が小さいため、姿勢変動によってデータの乱れやすい
センサ(例えばスターセンサ、地球センサ)をリアクシ
ョンジェット噴射の基準として用いることができるとい
う効果がある。
As explained above, according to the satellite attitude and orbit control device of the present invention, it is possible to minimize attitude fluctuations during orbit control due to mismatch between the thrust of the reaction jet and the torque arm, and to perform efficient orbit control. . Furthermore, since the attitude variation is small, there is an effect that sensors whose data is likely to be disturbed by attitude variation (for example, a star sensor, an earth sensor) can be used as a reference for reaction jet injection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の人工衛星の姿勢軌道制御装置の一実施
例を示すブロック図、第2図は一般的な人工衛星をスピ
ン軸に垂直な視点から見た図、第3図は従来の方式にお
けるサンセンサとリアクションジェットの配置の一例を
示す斜視図、第4図は第3図に示す従来の方式の動作タ
イミング図である。 1・・・センサ、21.22・・・位相設定カウンタ、
31.32・・・パルス幅設定カウンタ、41.42・
・・リアクションジェット選択回路、51.〜54・・
・リアクションジェットドライブ回路、61.〜64.
7.8・・・リアクションジェット、9・・・衛星重心
位置、10・・・サンセンサ、11・・・ラジアル方向
リアクションジェット。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the satellite attitude and orbit control device of the present invention, Fig. 2 is a view of a general artificial satellite as seen from a perspective perpendicular to the spin axis, and Fig. 3 is a block diagram showing an embodiment of the satellite attitude and orbit control device of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing an example of the arrangement of a sun sensor and a reaction jet in the method, and FIG. 4 is an operation timing diagram of the conventional method shown in FIG. 1...Sensor, 21.22...Phase setting counter,
31.32... Pulse width setting counter, 41.42.
...Reaction jet selection circuit, 51. ~54...
・Reaction jet drive circuit, 61. ~64.
7.8... Reaction jet, 9... Satellite center of gravity position, 10... Sun sensor, 11... Radial direction reaction jet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  人工衛星の姿勢を検出するためのセンサと、姿勢を制
御するためのリアクションジェットシステムと、前記セ
ンサの信号から所定の位相、噴射時間幅をもって前記リ
アクションジェットを駆動する制御回路とを備えるスピ
ン安定型人工衛星において、前記制御回路は前記リアク
ションジェットの噴射タイミング、噴射時間幅を人工衛
星重心回りに加えられる力積の和が0になるように制御
することによって軌道制御中の人工衛星姿勢を一定に保
つことを特徴とする人工衛星の姿勢軌道制御装置。
A spin stable type comprising a sensor for detecting the attitude of an artificial satellite, a reaction jet system for controlling the attitude, and a control circuit that drives the reaction jet with a predetermined phase and injection time width based on a signal from the sensor. In the artificial satellite, the control circuit maintains the attitude of the artificial satellite during orbit control by controlling the injection timing and injection duration of the reaction jet so that the sum of impulses applied around the center of gravity of the artificial satellite becomes 0. An artificial satellite attitude and orbit control device characterized by:
JP63285015A 1988-11-10 1988-11-10 Attitude/orbit control device of artificial satellite Pending JPH02128999A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383631A (en) * 1991-01-23 1995-01-24 Alenia Spazio S.P.A. Triaxially stabilized satellite provided with electric propulsors for orbital maneuvering and attitude control
US5395076A (en) * 1993-03-19 1995-03-07 Martin Marietta Corporation Spacecraft velocity change maneuvers by variable arcjets

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5919880A (en) * 1982-07-26 1984-02-01 Nec Corp Clock device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5919880A (en) * 1982-07-26 1984-02-01 Nec Corp Clock device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383631A (en) * 1991-01-23 1995-01-24 Alenia Spazio S.P.A. Triaxially stabilized satellite provided with electric propulsors for orbital maneuvering and attitude control
US5395076A (en) * 1993-03-19 1995-03-07 Martin Marietta Corporation Spacecraft velocity change maneuvers by variable arcjets

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