JPH0248298A - Wheel trouble detecting method for space flying body - Google Patents
Wheel trouble detecting method for space flying bodyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、宇宙飛翔体のホイール故障検知方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for detecting a wheel failure in a spacecraft.
以下、１軸のまわりのホイールによる姿勢制御系を例に
とり説明する。第２図は従来の宇宙飛翔体のホイール故
障検知方法を示すブロック図であり９図において（１）
は宇宙飛翔体の姿勢誤差を検出するための姿勢センサ、
（２）はこの姿勢センサの出力信号をもとに制御トルク
コマンドを計算するための制御トルクコマンド計算部、
（３）はこの制御トルクコマンド信号に応じてホイール
のモータに駆動電流を供給するためのホイール駆動回路
、（４）はこのホイール駆動回路によって駆動されるホ
イール、（５）は宇宙飛翔体のグイナミクス、（６）は
ホイールのタコメータ信号をもとにホイール速度の変化
率を計算するためのホイール速度変化率計算部（７）は
このホイール速度変化率計算部の出力信号をもとにホイ
ールの発生するトルクを推定するためのホイールトルク
推定部、（８）は上記制御トルクコマンド計算部の出力
とホイールトルク推定部の出力の差をとるための比較部
、（９）はこの比較部の差信号が、あらかじめ設定した
スレッショルドレベルを越したかどうかをチエツクし、
スレッショルドレベルを越すと異常信号を出力するため
の。An attitude control system using wheels around one axis will be described below as an example. Figure 2 is a block diagram showing the conventional wheel failure detection method for spacecraft, and in Figure 9 (1)
is an attitude sensor for detecting attitude errors of spacecraft,
(2) is a control torque command calculation unit for calculating a control torque command based on the output signal of this attitude sensor;
(3) is a wheel drive circuit for supplying drive current to the wheel motor according to this control torque command signal, (4) is a wheel driven by this wheel drive circuit, and (5) is a spacecraft guineamix. , (6) is a wheel speed change rate calculator (7) for calculating the wheel speed change rate based on the wheel tachometer signal. (8) is a comparison unit that takes the difference between the output of the control torque command calculation unit and the output of the wheel torque estimation unit; (9) is the difference signal of this comparison unit; Checks whether the value exceeds a preset threshold level.
To output an abnormal signal when the threshold level is exceeded.
スレッショルドレベル検出部、 （１０）はＦ記異常信
号をもとにホイール故障フラグを設定するためのホイー
ル故障フラグ設定部である。Threshold level detection section (10) is a wheel failure flag setting section for setting a wheel failure flag based on the F abnormal signal.
このホイール故障検知方法では、ホイール（４）の出力
であるタコメータ信号をもとにホイール速度変化率計算
部（６）で、ホイール速度の変化率を計算し、このホイ
ール速度変化率をもとにホイールトルク推定部（７）で
ホイールが発生しているトルクを推定する。ホイール駆
動回路（３）及びホイール（４）が正常に動作している
時は、制御トルクコマンド計算部（２）の出力である制
御トルクコマンドトド記ホイール推定トルクとの差はあ
る範囲内にある。そこで比較部（８）で上記２つの信号
の差をとり、スレッショルドレベル検出部（９）でその
差信号があらかじめ設定したスレッショルドレベルを越
したかどうかをモニタしておけば、ホイール駆動回路（
３）またはホイール（４）が故障した場合ホイール推定
トルクが制御トルクコマンドから大きくずれるため、ス
レッショルドレベル検出部（９）で異常を検知すること
ができる。In this wheel failure detection method, the wheel speed change rate calculation section (6) calculates the wheel speed change rate based on the tachometer signal that is the output of the wheel (4), and then calculates the wheel speed change rate based on this wheel speed change rate. A wheel torque estimator (7) estimates the torque generated by the wheel. When the wheel drive circuit (3) and the wheel (4) are operating normally, the difference between the control torque command and the estimated wheel torque, which is the output of the control torque command calculation unit (2), is within a certain range. . Therefore, if the comparator (8) calculates the difference between the two signals and the threshold level detector (9) monitors whether the difference signal exceeds a preset threshold level, the wheel drive circuit (
3) Or when the wheel (4) fails, the estimated wheel torque deviates significantly from the control torque command, so the threshold level detector (9) can detect the abnormality.
次にトルク差信号のスレッショルドレベルの決定方法に
ついて筒中に説明する。ホイールのモータから発生する
トルクを１．４．ホイールのロストルクをＴＦとすると
ホイールに作用する実効的なトルクＴｗは
Ｔｗ ＝ ＴＮ ＴＦ
で与えられる。ホイール駆動回路（３）ではモータ発生
トルクＴ、が制御トルクコマンド信号Ｔｃに等しくなる
ようにモータ電流を制御するためＴ。Next, a method for determining the threshold level of the torque difference signal will be explained in the cylinder. The torque generated from the wheel motor is 1.4. If the loss torque of the wheel is TF, the effective torque Tw acting on the wheel is given by Tw = TN TF. The wheel drive circuit (3) controls the motor current so that the motor generated torque T becomes equal to the control torque command signal Tc.
はほぼＴｃに等しいと考えて良い。このことから制御ト
ルクコマンドＴｃとホイールトルクＴｗの差ΔＴ、は
ΔＴ、 ＝ Ｔｃ−Ｔｗ Ｌ；ＴＭ−Ｔ、 ＝ＴＦで
近似できるので、トルク差信号のスレッショルドレベル
は上記関係式をもとにし、その他の誤差要因を考慮して
決定することができる。can be considered to be approximately equal to Tc. From this, the difference ΔT between the control torque command Tc and the wheel torque Tw can be approximated by ΔT, = Tc - Tw L; TM - T, = TF, so the threshold level of the torque difference signal is based on the above relational expression, It can be determined by considering other error factors.
上記のような従来のホイール故障検知方式は。 The conventional wheel failure detection method is as above.
ホイールのロストルクＴｐの変動により制御トルクコマ
ンドとホイール発生トルクとの差が変化すること及び姿
勢センサのノイズにより制御トルクコマンドに高周波の
ノイズがのるとホイール推定トルクとの差信号が大きく
なる等の理由からホイール故障検知のためのスレッショ
ルドレベルの設定がむずかしいという課題があった。ま
た精度良くホイール速度変化率を求めることも従来のホ
イール故障検知方法の課題であった。The difference between the control torque command and the wheel generated torque changes due to fluctuations in the wheel loss torque Tp, and when high-frequency noise is added to the control torque command due to noise from the attitude sensor, the difference signal from the estimated wheel torque increases, etc. For this reason, there was a problem in that it was difficult to set a threshold level for wheel failure detection. Furthermore, determining the rate of change in wheel speed with high accuracy was also a problem with conventional wheel failure detection methods.
この発明はＬ記のような課題を解消するためになされた
もので、ホイールロストルクの変動及び制御トルクコマ
ンドにのる高周波ノイズ等の影響を受けることなしにホ
イールの故障検知ができると同時にホイール速度変化率
計算部及びホイールトルク推定部が不要であるホイール
故障検知方法を得ることを目的とするものである。This invention was made in order to solve the problem as described in L. It is possible to detect wheel failure without being affected by fluctuations in wheel loss torque or high frequency noise on control torque commands, and at the same time The object of the present invention is to obtain a wheel failure detection method that does not require a speed change rate calculation section and a wheel torque estimation section.
この発明に係る宇宙飛翔体のホイール故障検知方法は、
ホイールに速度ループをかけて使用し、ホイールの速度
コマンド信号とホイール速度測定値との差信号をホイー
ル故障検知に使用したものである。The method for detecting wheel failure of a spacecraft according to the present invention includes:
A speed loop is applied to the wheel, and the difference signal between the wheel speed command signal and the wheel speed measurement value is used to detect wheel failure.
この発明に係る宇宙飛翔体のホイール故障検知方法は、
ホイールに速度ループをかけて使用し、速度コマンド信
号とホイール速度測定値との差信号をモニタし、その差
があらかじめ設定した範囲を越すと故障と見なしホイー
ル故障フラグを設定する。The method for detecting wheel failure of a spacecraft according to the present invention includes:
A speed loop is applied to the wheel, the difference signal between the speed command signal and the wheel speed measurement value is monitored, and if the difference exceeds a preset range, it is regarded as a failure and a wheel failure flag is set.
第１図は、この発明によるホイール故障検知方法の一実
施例をブロック図であり２図中（１）〜（５）及び（ｌ
Ｏ）は従来のホイール故障検知方法と全く同一のもので
ある。この発明では、ホイールを速度コマンド方法で使
用するため、速度コマンド計算部（１１）と、タコメー
タ処理部（１２）と、速度比較部（１３）と、ホイール
速度ループ補償部（１４）とを設は上記速度比較部（１
３）の差信号をホイール故障検知のためのスレッショル
ドレベル検出？５（＋５）への入力信号としたことが従
来のホイール故障検知方法と異なるところである。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the wheel failure detection method according to the present invention, and in FIG. 2, (1) to (5) and (l)
O) is exactly the same as the conventional wheel failure detection method. In this invention, in order to use the wheel in the speed command method, a speed command calculation section (11), a tachometer processing section (12), a speed comparison section (13), and a wheel speed loop compensation section (14) are provided. is the speed comparison section (1
3) Threshold level detection for wheel failure detection using the difference signal? The difference from conventional wheel failure detection methods is that the input signal is input to 5 (+5).
速度コマンド計算部（１１）では、制御トルクコマンド
計Ｗ部（２）の出力である制御トルクコマンド信号を積
分して角運動頃コマンドを求め、それをホイールの慣性
モーメント 九で割って速度コマンド信号を計算する。The speed command calculation section (11) integrates the control torque command signal that is the output of the control torque command meter W section (2) to obtain the angular motion command, and divides it by the inertia moment of the wheel (9) to obtain the speed command signal. Calculate.
速度比較部（１３）は、Ｌ記速度コマンド信号とタフメ
ータ処理部（１２）の出力であるホイール速度測定値と
の差をとる。ホイール速度ループ補償部（１４）は上記
速度比較部（１３）の差信号をもとに、ホイールの速度
が速度コマンド信号に追従するようにホイール駆動回路
（３）にコマンド信号を発生する。ホイール速度ループ
補償部（１４）の補償要素としては通常比例要素（Ｋ、
）または比例＋積分要素（ｘｐ＋ｘｔ／ｓ）が使用され
る。上記のように姿勢制御系を構成するとホイール（４
）の速度は、速度コマンド計算部（１１）の出力である
速度コマンド信号に追従するため、ホイールからは制御
トルクコマンド計算部（２）の出力であるトルクコマン
ド信号に対応するトルクが発生し、宇宙飛翔体の姿勢が
制御される。ホイール速度ループが正常に動作している
時は、ホイール速度ループ補償部（１４）の出力信号に
応じてモータトルクが調整され速度比較部（１３）の出
力信号であるホイール速度差信号はほぼゼロとなってい
る。ところが、ホイール駆動回路（３）またはホイール
（４）が故障しモータの発生するトルクがホイール速度
ループ補償部（１４）の出力信号に応じて変化しなくな
ると速度ループは開ループ状態となりホイールの速度は
速度コマンド信号から次第にずれていく。このため速度
比較部（１３）の差信号をモニタすることによりホイー
ル駆動回路（３）及びホイール（４）の故障を検知する
ことができる。スレッショルドレベル検出部（＋５）は
機能的には（９）のスレッショルドレベル検出部と同じ
であるが、ここでは、トルク差信号のかわりにホイール
の速度差信号を入力として。The speed comparator (13) calculates the difference between the L speed command signal and the wheel speed measurement value output from the tough meter processor (12). The wheel speed loop compensator (14) generates a command signal to the wheel drive circuit (3) based on the difference signal from the speed comparator (13) so that the wheel speed follows the speed command signal. The compensation element of the wheel speed loop compensator (14) is usually a proportional element (K,
) or proportional plus integral elements (xp+xt/s) are used. When the attitude control system is configured as described above, the wheels (4
) follows the speed command signal that is the output of the speed command calculation section (11), so the torque corresponding to the torque command signal that is the output of the control torque command calculation section (2) is generated from the wheel. The attitude of the spacecraft is controlled. When the wheel speed loop is operating normally, the motor torque is adjusted according to the output signal of the wheel speed loop compensation section (14), and the wheel speed difference signal, which is the output signal of the speed comparison section (13), is almost zero. It becomes. However, if the wheel drive circuit (3) or the wheel (4) fails and the torque generated by the motor no longer changes according to the output signal of the wheel speed loop compensator (14), the speed loop becomes an open loop state and the wheel speed changes. gradually deviates from the speed command signal. Therefore, by monitoring the difference signal from the speed comparator (13), it is possible to detect a failure in the wheel drive circuit (3) and the wheel (4). The threshold level detection section (+5) is functionally the same as the threshold level detection section (9), but here, the wheel speed difference signal is input instead of the torque difference signal.
その信号があらかじめ設定したスレッショルドレベルを
越したかどうかをチエツクする。ホイール速度差信号が
スレッショルドレベルを越スとスレッショルドレベル検
出部（１５）は異常信号を出力しこの信号をもとにホイ
ール故障フラグ設定部（１０）でホイールの故障フラグ
を設定する。この故障検知方式はホイールのモータ駆動
関連部の故障のみでなく、ホイールのタコメータが故障
した場合にも同様に有効に動作する。Check whether the signal exceeds a preset threshold level. When the wheel speed difference signal exceeds the threshold level, the threshold level detection section (15) outputs an abnormal signal, and based on this signal, the wheel failure flag setting section (10) sets a wheel failure flag. This failure detection method operates effectively not only when a wheel motor drive related part fails, but also when a wheel tachometer fails.
なお、ここでは、ホイール１個を使用した１軸まわりの
姿勢制御系を例にとり説明したが、ホイール３個以上を
使用した３軸の姿勢制御系のホイール故障検知に対］７
ても同様にしてこの発明を適用することができるのはい
うまでもない。Note that although the explanation has been given here using an example of an attitude control system around one axis using one wheel, the present invention is applicable to wheel failure detection in a three-axis attitude control system using three or more wheels.
Needless to say, the present invention can be applied in the same manner.
以りのように、この発明によればホイールに速度ループ
をかけて使用し、ホイールの速度コマンド信号とホイー
ル速度測定値との差信号をホイール故障検知に使用する
ことで、ホイールロストルクの変動、姿勢センサノイズ
等の影響を受けることな（確実にホイールの故障を検知
できるとともに従来のホイール故障検知方法で必要であ
ったホイール速度変化率計算等が不要となり簡単にホイ
ール故障検知ができるという効果がある。As described above, according to the present invention, by applying a speed loop to the wheel and using the difference signal between the wheel speed command signal and the wheel speed measurement value to detect wheel failure, fluctuations in wheel loss torque can be detected. , without being affected by attitude sensor noise, etc. (It is possible to reliably detect wheel failures, and it also eliminates the need to calculate the rate of change in wheel speed, which was required in conventional wheel failure detection methods, making wheel failure detection easier.) There is.
第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は従来のホイール故障検知方法を示すブロック図であ
る。
図において（１）は姿勢センサ、（２）は制御トルクコ
マンド計算部、（３）はホイール駆動回路、（４）はホ
イール、（１０）はホイール故障フラグ設定部、０１）
は速度コマンド計算Ｈ，（１２）はタコメータ処理部。
（＋３）は速度比較部、 （＋４）はホイール速度ルー
プ補償部。
（１５）はスレッショルドレベル検出部であるなお。
図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram showing a conventional wheel failure detection method. In the figure, (1) is the attitude sensor, (2) is the control torque command calculation unit, (3) is the wheel drive circuit, (4) is the wheel, (10) is the wheel failure flag setting unit, 01)
is the speed command calculation H, and (12) is the tachometer processing unit. (+3) is the speed comparison section, and (+4) is the wheel speed loop compensation section. (15) is a threshold level detection section. The same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
のコマンド信号を計算するための速度コマンド計算部と
、ホィールのタコメータ信号を処理しホィール速度を得
るためのタコメータ処理部と、上記速度コマンド信号と
ホィール速度測定値との差をとるための速度比較部と、
この速度比較部の差信号をもとにホィールの速度を速度
コマンド信号に追従させるためのホィール速度ループ補
償部の出力信号をもとにホィールを駆動するためのホィ
ール駆動回路と、このホィール駆動回路によって駆動さ
れるホィールと、上記速度比較部の差信号を入力とする
スレッショルドレベル検出部とこのスレッショルドレベ
ル検出部の出力信号をもとにホィール故障フラグを設定
するためのホィール故障フラグ設定部とで構成され、ホ
ィールまたはホィール駆動回路が故障すると、ホィール
の速度が速度コマンド信号に追従しなくなることを利用
して上記速度比較部の差信号をスレッショルドレベル検
出部でモニタし、その信号があらかじめ設定したレベル
を越すとホィール速度ループ異常信号を出力し、この信
号をもとにホィール故障フラグ設定部でホィールの故障
フラグを設定するようにしたことを特徴とする宇宙飛翔
体のホィール故障検知方法。a speed command calculation section for calculating a speed command signal to be given to the wheel in accordance with the control torque command; a tachometer processing section for processing the tachometer signal of the wheel to obtain the wheel speed; and a tachometer processing section for calculating the speed command signal and the wheel speed. A speed comparison section for calculating the difference with the measured value,
A wheel drive circuit for driving the wheel based on the output signal of the wheel speed loop compensator for making the wheel speed follow the speed command signal based on the difference signal of the speed comparator, and this wheel drive circuit. a wheel driven by a wheel, a threshold level detection section that receives the difference signal from the speed comparison section, and a wheel failure flag setting section that sets a wheel failure flag based on the output signal of the threshold level detection section. If the wheel or the wheel drive circuit breaks down, the wheel speed will no longer follow the speed command signal, so the difference signal from the speed comparison section is monitored by the threshold level detection section, and the signal is set in advance. A method for detecting a wheel failure in a spacecraft, characterized in that when the level is exceeded, a wheel speed loop abnormality signal is output, and a wheel failure flag is set in a wheel failure flag setting section based on this signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19753888A JPH0248298A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Wheel trouble detecting method for space flying body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19753888A JPH0248298A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Wheel trouble detecting method for space flying body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248298A true JPH0248298A (en) | 1990-02-19 |
Family
ID=16376141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19753888A Pending JPH0248298A (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Wheel trouble detecting method for space flying body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0248298A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04185598A (en) * | 1990-11-20 | 1992-07-02 | Nec Aerospace Syst Ltd | Attitude abnormality detecting method in triaxial satellite |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050099B2 (en) * | 1978-01-20 | 1985-11-06 | 日本ビクター株式会社 | A device for synchronizing the playback video signal from a video disc with other video signals |
| JPS6050100B2 (en) * | 1975-08-29 | 1985-11-06 | ソニー株式会社 | AFC circuit |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19753888A patent/JPH0248298A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050100B2 (en) * | 1975-08-29 | 1985-11-06 | ソニー株式会社 | AFC circuit |
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