JPH0468199B2 - - Google Patents

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JPH0468199B2
JPH0468199B2 JP58056773A JP5677383A JPH0468199B2 JP H0468199 B2 JPH0468199 B2 JP H0468199B2 JP 58056773 A JP58056773 A JP 58056773A JP 5677383 A JP5677383 A JP 5677383A JP H0468199 B2 JPH0468199 B2 JP H0468199B2
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JP
Japan
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axis
angular momentum
satellite
torque
attitude
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JP58056773A
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Japanese (ja)
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JPS58183395A (en
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Buryuuderure Erunsuto
Michio Ootsuka
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0468199B2 publication Critical patent/JPH0468199B2/ja
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    • B64G1/32Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は人工衛星に蓄積される角運動量を放
出することによつて姿勢を制御する人工衛星の姿
勢制御方法に関するものであり、さらに詳しく述
べるとホイールを用いた三軸衛星においてホイー
ルに蓄積された角運動量を放出するとき地磁気を
利用するようにした人工衛星の姿勢制御方法に関
するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a method for controlling the attitude of an artificial satellite by releasing the angular momentum accumulated in the satellite. The present invention relates to an attitude control method for an artificial satellite that utilizes the earth's magnetism when releasing the angular momentum stored in the wheels of the satellite.

第1図は三軸衛星の一実施例を示す概略の斜視
図であり、1は角運動量蓄積装置としてのモーメ
ンタムホイール、2は角運動量蓄積装置としての
リアクシヨンホイール、3は磁気モーメント発生
装置(以下磁気トルカという)、4はロール角セ
ンサである。また座標軸X、Y、Zは衛星本体に
固定された座標系であり、ここではX軸はロール
(roll)軸、Y軸はピツチ(pitch)軸、Z軸はヨ
ー(yaw)軸と呼ぶ。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a three-axis satellite, in which 1 is a momentum wheel as an angular momentum storage device, 2 is a reaction wheel as an angular momentum storage device, and 3 is a magnetic moment generator ( 4 is a roll angle sensor (hereinafter referred to as a magnetic torquer). Further, the coordinate axes X, Y, and Z are a coordinate system fixed to the satellite body, and here, the X axis is called the roll axis, the Y axis is called the pitch axis, and the Z axis is called the yaw axis.

なお三軸衛星では第1図のX軸が進行方向、Y
軸が軌道面に垂直な方向、Z軸がXY面に垂直な
方向に一致するように制御する。そして円軌道で
はZ軸は地球中心の方向と一致する。このように
制御される姿勢制御の方式としては、大別してバ
イアスモーメンタム方式、ゼロモーメンタム方式
及びその中間に位置し、各種組合せが可能なコン
トロールバイアスモーメンタム方式があり、第1
図に示す構成はコントロールドバイアスモーメン
タム方式に属するものである。コントロールドバ
イアスモーメンタム方式はピツチ軸の方向に常に
大きな角運動量(バイアスモーメンタム)を与え
ておき、そのジヤイロ鋼性により、外部トルクに
よる姿勢の変化を小さくしている。したがつてこ
のような制御方法を用いた人工衛星においてはY
軸のまわりのトルクはモーメンタムホイール1の
角運動量の変化によつて吸収する。一方Z軸まわ
りのトルク及びX軸まわりのトルクは、ピツチ軸
方向のバイアスモーメンタムによるジヤイロ鋼性
のためそれぞれX軸まわりの姿勢変化角(ロール
角)及びZ軸まわりの姿勢変化角(ヨー角)とな
つて表われる。ロール角をロール角センサ4によ
り検出してリアクシヨンホイール2にフイードバ
ツクし、リアクシヨンホイールの角運動量を変化
させることによりZ軸まわりのトルクは吸収でき
る。ヨー角についてはこれを検出するセンサ(ヨ
ー角センサ)及びX軸まわりのトルクを直接的に
吸収する装置はそなえていないが、ピツチ軸まわ
りのジヤイロ鋼性のために、微小なヨー角をもた
せることで間接的に吸収できる。コントロールド
バイアスモーメンタム方式はこのようにジヤイロ
鋼性を利用することにより、ゼロモーメンタム方
式に比べてヨー角センサ等を省略できる特徴を有
している。ここでいまX軸まわりの角運動量を
HX、Z軸まわりの角運動量をHZとしたときの合
成角運動量の大きさHOを HO=√2 X2 Z ……(1) とすると、人工衛星の軌道運動によりHXとHZ
交換され、HXとHZは人工衛星の軌道運動の周期
で、振幅HOの周期的な変化をする。また、ヨー
角もHOに比例する値の振幅で周期的に変化する。
したがつて、外部トルクの吸収によりヨー角が次
第に大きくなり、長期間のうちにはその許容範囲
外に出ることがある。また、モーメンタムホイー
ル1及びリアクシヨンホイール2の回転数につい
ても同様のことが言える。このような事態を避け
るには何らかの方法で人工衛星に人工的なトルク
を加えてこれを吸収させてやり、結果的には外部
トルクを吸収して蓄積された角運動量を放出する
ように制御すればよい。なお、HX及びHZの放出
にはそれぞれX軸及びZ軸のまわりのトルクが必
要である。第1図に示す構成では、人工的にトル
クを加える装置として磁気トルカ3を用いてお
り、これは磁気トルカ3の発生する磁気モーメン
トと地磁場との相互作用で磁気トルクを生じるも
のである。
Note that for a three-axis satellite, the X-axis in Figure 1 is the traveling direction, and the Y-axis is the traveling direction.
Control is performed so that the axis is perpendicular to the orbital plane and the Z axis is perpendicular to the XY plane. In a circular orbit, the Z axis coincides with the direction of the Earth's center. Attitude control methods that are controlled in this manner can be roughly divided into bias momentum methods, zero momentum methods, and control bias momentum methods that are located in between and can be combined in various ways.
The configuration shown in the figure belongs to the controlled bias momentum system. The controlled bias momentum method always applies a large angular momentum (bias momentum) in the direction of the pitch axis, and its gyroscopic steel property minimizes changes in attitude due to external torque. Therefore, in an artificial satellite using such a control method, Y
The torque about the axis is absorbed by the change in angular momentum of the momentum wheel 1. On the other hand, the torque around the Z-axis and the torque around the X-axis are the angle of attitude change around the X-axis (roll angle) and the angle of attitude change around the Z-axis (yaw angle), respectively, due to the gyroscopic steel properties due to the bias momentum in the pitch axis direction. It appears as. Torque around the Z-axis can be absorbed by detecting the roll angle by the roll angle sensor 4 and feeding it back to the reaction wheel 2 to change the angular momentum of the reaction wheel. Regarding the yaw angle, it does not have a sensor to detect it (yaw angle sensor) or a device to directly absorb torque around the It can be absorbed indirectly. By utilizing the gyroscopic properties of the steel, the controlled bias momentum system has the feature that it can omit a yaw angle sensor, etc. compared to the zero momentum system. Now, the angular momentum around the X axis is
H X and the magnitude of the resultant angular momentum H O when the angular momentum around the Z axis is H Z is H O = 2 and H Z are exchanged, and H X and H Z change periodically in amplitude H O with the period of the satellite's orbital motion. The yaw angle also changes periodically with an amplitude proportional to H O.
Therefore, the yaw angle gradually increases due to the absorption of external torque, and over a long period of time may go out of its permissible range. Further, the same can be said about the rotation speeds of the momentum wheel 1 and the reaction wheel 2. In order to avoid such a situation, it is necessary to apply an artificial torque to the satellite in some way and make it absorb it, and as a result, it must be controlled so that it absorbs the external torque and releases the accumulated angular momentum. Bye. Note that the release of H X and H Z requires torques around the X and Z axes, respectively. In the configuration shown in FIG. 1, a magnetic torquer 3 is used as a device for artificially applying torque, and this generates a magnetic torque by the interaction between the magnetic moment generated by the magnetic torquer 3 and the earth's magnetic field.

Y軸まわりに発生する磁気モーメントをMY
X軸方向の地磁気をBX、Z軸方向の地磁気をBZ
とすると、X軸及びZ軸まわりにそれぞれMYBZ
及び−MYBXの磁気トルクが生じる。このときMY
を第2式で示すように発生するとX軸及びZ軸ま
わりの角運動量HX及びHZを効果的に放出できる
ことはよく知られている。
The magnetic moment generated around the Y axis is M Y ,
The geomagnetism in the X-axis direction is B X , and the geomagnetism in the Z-axis direction is B Z
Then, M Y B Z around the X axis and Z axis respectively
and −M Y B X magnetic torques result. At this time M Y
It is well known that the angular momentums H X and H Z around the X-axis and Z-axis can be effectively released when H is generated as shown in the second equation.

MY=−K(BZHX−BXHZ) ……(2) ここでKは適当な定数を選ぶ。BX及びBZは磁
気センサ(図示せず)によつて検出した値あるい
は適当に近似した地磁気パターンによる値を用い
ることができる。したがつて、上記BX及びBZ
改めてB′X及びB′Zと表わし、第2式を改めて第3
式のように書く。
M Y = -K (B Z H X - B X H Z ) ... (2) Here, K is selected as an appropriate constant. For B X and B Z , values detected by a magnetic sensor (not shown) or values based on an appropriately approximated geomagnetic pattern can be used. Therefore, the above B X and B Z are expressed as B '
Write it like an expression.

MY=−K(B′ZHX−B′XHZ) ……(3) なお、第2式及び第3式の右辺の第1項はHX
の放出に関する項であり、第2項はHZの放出に
関する項である。
M Y = −K ( B Z H
The second term is a term related to the release of H Z .

上記角運動量HXは前述のとおり、ピツチ軸ま
わりのジヤイロ鋼性により微小なヨー角として蓄
積されているが、ヨー角を検出する適当な手段が
ないため、直接的にHXを検出することは困難で
ある。一方、上記角運動量HZは微小なロール角
としての蓄積部分と、リアクシヨンホイール2の
回転数の変化による蓄積部分との和として表わさ
れるが、これらは容易に検出でき、したがつて
HZの検出は容易である。
As mentioned above, the angular momentum H It is difficult. On the other hand, the above-mentioned angular momentum H Z is expressed as the sum of the accumulated part as a minute roll angle and the accumulated part due to changes in the rotational speed of the reaction wheel 2, but these can be easily detected, and therefore,
Detection of H Z is easy.

第2図は従来例の動作原理を等価的に示すブロ
ツク図であり、図において5は等価的な衛星のダ
イナミツクス、6は姿勢角センサ、7はホイール
コントローラ、8はリアクシヨンホイール、9は
磁気モーメントパターン発生器、10は磁気トル
クコントローラ、11は等価的な地磁場、12は
磁気トルカ、13は加算回路である。なお姿勢角
センサ6は、たとえば衛星のロール角を検出して
ロール角信号を出力するものであつて、第1図の
ロール角センサに相当する。ホイールコントロー
ラ7は姿勢角センサ6の出力に従つてリアクシヨ
ンホイール8を制御するための制御トルク信号を
出力する。リアクシヨンホイール8はホイールコ
ントローラ7からの制御トルク信号を受けて衛星
ダイナミクス5にトルクを与え、また磁気トルク
コントローラ10にリアクシヨンホイール8の回
転数信号を供給する。磁気トルクパターン発生器
9は第3式のB′Xに相当する信号を発生する。磁
気トルクコントローラ10は姿勢角センサ6から
のロール角信号、及びリアクシヨンホイール8か
らの回転数信号からZ軸まわりの角運動量信号を
作り、この信号と磁気トルクパターン発生器9か
らの信号とを用いて、第3式右辺の第2項に対応
する信号を発生して出力し、磁気トルカ12は磁
気トルクコントローラからの信号に応じて、第3
式の右辺に相当するY軸まわりの磁気モーメント
を発生する。磁気トルカ12で発生したY軸まわ
りの磁気モーメントと地磁場11のX軸方向の地
磁気BXとによりZ軸まわりに人工的なトルクを
発生し、Z軸まわりの角運動量HZを放出する。
なお、磁気トルカ12は第1図の磁気トルカ3に
相当するものである。加算回路13は衛星のダイ
ナミクス5に作用するトルクが外力とリアクシヨ
ンホイール8によるトルクと磁気トルカ12によ
るトルクの和であることを等価的に示している。
FIG. 2 is a block diagram equivalently showing the operating principle of the conventional example. In the figure, 5 is the equivalent satellite dynamics, 6 is the attitude angle sensor, 7 is the wheel controller, 8 is the reaction wheel, and 9 is the equivalent satellite dynamics. A magnetic moment pattern generator, 10 a magnetic torque controller, 11 an equivalent earth's magnetic field, 12 a magnetic torquer, and 13 an adder circuit. The attitude angle sensor 6 detects, for example, the roll angle of the satellite and outputs a roll angle signal, and corresponds to the roll angle sensor shown in FIG. The wheel controller 7 outputs a control torque signal for controlling the reaction wheel 8 according to the output of the attitude angle sensor 6. The reaction wheel 8 receives a control torque signal from the wheel controller 7 and applies a torque to the satellite dynamics 5, and also supplies a rotational speed signal of the reaction wheel 8 to the magnetic torque controller 10. The magnetic torque pattern generator 9 generates a signal corresponding to B'X in the third equation. The magnetic torque controller 10 generates an angular momentum signal around the Z axis from the roll angle signal from the attitude angle sensor 6 and the rotation speed signal from the reaction wheel 8, and combines this signal with the signal from the magnetic torque pattern generator 9. is used to generate and output a signal corresponding to the second term on the right side of the third equation, and the magnetic torquer 12 generates and outputs a signal corresponding to the second term on the right side of the third equation.
Generates a magnetic moment around the Y axis that corresponds to the right side of the equation. An artificial torque is generated around the Z-axis by the magnetic moment around the Y-axis generated by the magnetic torquer 12 and the earth's magnetism B X in the X-axis direction of the earth's magnetic field 11, and angular momentum H Z around the Z-axis is released.
The magnetic torquer 12 corresponds to the magnetic torquer 3 shown in FIG. The adding circuit 13 equivalently shows that the torque acting on the dynamics 5 of the satellite is the sum of the external force, the torque due to the reaction wheel 8, and the torque due to the magnetic torquer 12.

ところで第2図に示した従来の方法において
は、ヨー角を検出するヨー角センサがなく直接的
にHXを検出することが困難であるため、検出の
容易なHZのみを放出し、人工衛星の軌道運動に
よるHXとHZとの交換を利用して、結果的にはHX
をも放出している。
By the way, in the conventional method shown in Figure 2, there is no yaw angle sensor to detect the yaw angle and it is difficult to directly detect H By using the exchange between H X and H Z due to the orbital motion of the satellite, as a result, H
It also emits.

すなわち従来の方法にあつてはHZの放出が主
でありHXの放出が従となつている。したがつて
HXの放出が効果的に行われておらず、そのため
に姿勢制御精度が悪くなるという欠点があつた。
That is, in the conventional method, the release of H Z is the main one, and the release of H X is the secondary one. Therefore
The drawback was that HX was not released effectively, resulting in poor attitude control accuracy.

この発明は上記の問題点の改善を図るためにな
されたもので、衛星の軌道運動によるダイナミク
スを利用して、HZから推定して得られるHXを放
出する手段を提供するものである。
This invention was made in order to improve the above-mentioned problems, and provides a means for emitting H X estimated from H Z by utilizing the dynamics caused by the orbital motion of the satellite.

以下この発明の特徴とするところを第3図を用
いて説明する。第3図において、5は等価的な衛
星のダイナミクス、6は姿勢角センサ、7はホイ
ールコントローラ、8はリアクシヨンホイール、
14は回転数信号微分回路、15はロール角信号
微分回路、9は磁気トルクパターン発生路、10
は磁気トルクコントローラ、11は等価的な地磁
場、12は磁気トルカ、13は加算回路である。
The features of this invention will be explained below with reference to FIG. In Figure 3, 5 is the equivalent satellite dynamics, 6 is the attitude angle sensor, 7 is the wheel controller, 8 is the reaction wheel,
14 is a rotational speed signal differentiating circuit, 15 is a roll angle signal differentiating circuit, 9 is a magnetic torque pattern generation path, 10
1 is a magnetic torque controller, 11 is an equivalent earth's magnetic field, 12 is a magnetic torquer, and 13 is an adder circuit.

このような構成において人工衛星の軌道公転角
速度をωOとすると、第4図aに示したように、
人工衛星のX軸およびZ軸はY軸のまわり(負方
向)に角速度ωOで回転する。このとき、第1式
で表わされるHOをベクトルで表わしたH→Oは、第
4図bに示したように、XZ平面内でY軸のまわ
り(正方向)に角速度ωOで回転することになる。
このとき、第4a式が成り立つ。ここに、θは初
期角度を表わす定数である。
In such a configuration, if the orbital revolution angular velocity of the artificial satellite is ω O , as shown in Figure 4a,
The X-axis and Z-axis of the artificial satellite rotate around the Y-axis (negative direction) at an angular velocity ω O . At this time, H→ O , which represents H O expressed by the first equation as a vector, rotates at an angular velocity ω O around the Y axis (positive direction) in the XZ plane, as shown in Figure 4b. It turns out.
At this time, Equation 4a holds true. Here, θ is a constant representing the initial angle.

HX=HOcos(θ−ωOt)、HZ=HOsi
n(θ−ωOt)……(4a) 第(4a)式のHZを時間微分して第(4b)式を得
る。ここでH〓Zの上の点(ドツト)は時間微分を
表わす(以下同様とする。)。
H X = H O cos (θ−ω O t), H Z = H O si
n(θ−ω O t) (4a) Equation (4b) is obtained by differentiating H Z in equation (4a) with respect to time. Here, the dot above H〓Z represents the time differential (the same applies below).

H〓Z=H〓Osin(θ−ωOt)−ωOH
Ocos(θ−ωOt)……(4b) 第(4b)式右辺の第1項が、衛星のZ軸のまわ
りに加わるトルクTを表わすことは力学の示して
いるところであり、また、第2項に第(4a)式
を適用すると、第4c式を得る。
H〓 Z = H〓 O sin(θ−ω O t)−ω O H
O cos (θ−ω O t)……(4b) Mechanics shows that the first term on the right side of equation (4b) represents the torque T applied around the Z axis of the satellite, and also, Applying Equation (4a) to the second term, we obtain Equation 4c.

H〓Z=T−ωOHX ……(4c) なお第(4c)式右辺の第2項が第1項に比べて
大きい場合には第(5)式の近似が成り立つ。ωO
あらかじめわかつている量であり、HZが容易に HX−HZ/ωO ……(5) 検出できることからそれを微分してH〓Zを作る
ことができ、第(5)式よりHXを推定できることが
わかる。第3図は、上記第(4c)式、(5)式で示し
た関係に基づいてHXを放出するための一般例を
示したものである。
H〓 Z = T −ω O H Since ω O is a quantity known in advance and H Z can be easily detected as H It can be seen that H X can be estimated from the formula. FIG. 3 shows a general example for releasing H X based on the relationships shown in equations (4c) and (5) above.

Y軸のまわりの角運動量HY(バイアスモーメン
タム)が大きく、ロール角が小さな場合に、リ
アクシヨンホイール8の慣性モーメントをI、回
転数(角速度)をωとすると第(6)式が成り立つ。
第(6)式の両辺を時間に関して微分し、 HZ=HY+Iω ……(6) HYの時間微分H〓Yととの積が他の項に比べて
小さいことに注意すると第(7)式が成り立つ。
When the angular momentum H Y (bias momentum) around the Y axis is large and the roll angle is small, equation (6) holds true if the moment of inertia of the reaction wheel 8 is I and the number of rotations (angular velocity) is ω.
Differentiating both sides of equation (6) with respect to time, H Z = H Y + Iω ……(6) Note that the product of the time differential H 〓 Y of H Y is small compared to other terms. 7) The formula holds true.

H〓ZHY〓+Iω〓 ……(7) 第(5)式及び第(7)式から明らかなように、第2図
に示した従来例に加えて、第(7)式における微分を
作るに必要な微分回路を追加し、更に、第(3)式右
辺の第1項に対応する信号を作るに必要な係数等
の変更を行えばよいことがわかる。このため、第
3図に示したこの発明の一実施例においては姿勢
角センサ6の出力であるロール角信号を微分する
ためのロール角信号微分回路15、及びリアクシ
ヨンホイール8の出力である回転数信号を微分す
るための回転数信号微分回路14を設け、それら
の出力である微分信号を磁気トルクコントローラ
10に入力して第(5)式より推定されるHXに相当
する信号を作る。また、磁気トルクパターン発生
器では第(3)式のB′Zに相当する信号を発生し、こ
れと推定して得られたHXに相当する信号とを用
いて、第(3)式右辺の第1項に相当する信号を発生
し、磁気トルカでは第(3)式右辺の第1項の磁気ト
ルクを発生する。このY軸まわりの磁気トルク
と、地磁場11のZ軸方向の地磁気BZとにより
X軸まわりに人工的なトルクを発生し、X軸まわ
りの角運動量を放出する。
H〓 Z H Y 〓+Iω〓 ...(7) As is clear from equations (5) and (7), in addition to the conventional example shown in Figure 2, the differential in equation (7) is It can be seen that all that is needed is to add the differentiating circuit necessary to create the signal, and then change the coefficients, etc. necessary to create the signal corresponding to the first term on the right side of equation (3). For this reason, in one embodiment of the present invention shown in FIG. A rotational speed signal differentiating circuit 14 is provided for differentiating the number signal, and the differential signals that are the outputs thereof are inputted to the magnetic torque controller 10 to generate a signal corresponding to H X estimated from equation (5). In addition, the magnetic torque pattern generator generates a signal corresponding to B′ Z in equation (3), and using this and the signal corresponding to the estimated H The magnetic torquer generates a magnetic torque corresponding to the first term on the right side of equation (3). This magnetic torque around the Y-axis and the earth's magnetism BZ in the Z-axis direction of the earth's magnetic field 11 generate an artificial torque around the X-axis, and release angular momentum around the X-axis.

この発明における方法により従来の方法におけ
るHZのかわりにHXのみを放出しても、人工衛星
の軌道運動によるHXとHZとの交換により、従来
の方法における場合と同様に結果的にはHZをも
放出して人工衛星の姿勢を制御できる。この場合
人工衛星が地球の北極及び南極の上空を通過する
ようないわゆる極軌道衛星の場合には、極近辺の
BZの大きさが、地球赤道上空のBXに比べて約2
倍であることを考慮すれば、従来の方法に比べて
より効果的に利用できる。また、従来の方法とこ
の発明による方法とを併用すれば、HX及びHZ
放出に際し、その効率を一段と高めることができ
る。
Even if the method of this invention releases only H can also emit H Z to control the satellite's attitude. In this case, if the artificial satellite is a so-called polar orbit satellite that passes over the north and south poles of the earth,
The size of B Z is about 2 compared to B X above the Earth's equator.
Considering that it is twice as large, it can be used more effectively than conventional methods. Moreover, if the conventional method and the method according to the present invention are used together, the efficiency of releasing H X and H Z can be further increased.

以上は、コントロールドバイアスモーメンタム
方式について説明したが、Z軸のまわりの角運動
量HZが検出でき、しかもその微分HZについて第
(5)式が成り立つような三軸衛星に対してこの発明
の方法を適用できることは明らかである。
The above explained the controlled bias momentum method, but the angular momentum H Z around the Z axis can be detected, and its differential H Z
It is clear that the method of the present invention can be applied to a three-axis satellite for which equation (5) holds true.

以上述べたようにこの発明によれば、ヨー角セ
ンサを使用せずに、Z軸のまわりの角運動量HZ
と、人工衛星の軌道運動によるダイナミクスを用
いて、X軸のまわりの角運動量HXを推定してこ
れを放出することができ、従来の方法における
HZのみの放出と併用すればその効率を一段と高
めることができ、制御に要する時間の短縮及び制
御精度の向上等を含め、人工衛星の姿勢制御を効
果的に行うことができる。
As described above, according to the present invention, the angular momentum H Z around the Z axis can be measured without using a yaw angle sensor.
Using the dynamics caused by the orbital motion of the artificial satellite, it is possible to estimate the angular momentum H X around the X axis and release it.
If used in conjunction with the release of only H Z , the efficiency can be further increased, and the attitude control of the satellite can be effectively performed, including shortening the time required for control and improving control accuracy.

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

第1図は三軸衛星の一例を示す略斜視図、第2
図は従来の姿勢制御方法の一実施例の動作原理を
等価的に示すブロツク図、第3図はこの発明によ
る姿勢制御方法の一実施例の動作原理を等価的に
示すブロツク図、第4図aは人工衛星が公転角速
度ωOで軌道を回るときにX軸およびZ軸がY軸
のまわり(負方向)に角速度ωOで回ることを示
す図、第4図bは第1式に示されるHOをベクト
ル表現したH→OがXZ平面内でY軸のまわり(正方
向)に角速度ωOで回ることを示す図である。 図において5は衛星のダイナミクス、6は姿勢
角センサ、7はホイールコントローラ、8はリア
クシヨンホイール、9は磁気トルクパターン発生
器、10は磁気トルクコントローラ、11は地磁
場、12は磁気トルカ、14は回転数信号微分回
路、15はロール信号微分回路である。なお図中
同一あるいは相当部分には同一符号を付して示し
てある。
Figure 1 is a schematic perspective view showing an example of a three-axis satellite;
The figure is a block diagram equivalently showing the operating principle of one embodiment of the conventional attitude control method, FIG. 3 is a block diagram equivalently showing the operating principle of one embodiment of the attitude control method according to the present invention, and FIG. Figure 4a is a diagram showing that when the artificial satellite orbits at a revolution angular velocity ωO , the X-axis and Z-axis rotate around the Y-axis (negative direction) at an angular velocity ωO , and Figure 4b is shown in Equation 1. FIG. 3 is a diagram showing that H→ O , which is a vector representation of H O that is generated, rotates around the Y axis (in the positive direction) in the XZ plane at an angular velocity ω O. In the figure, 5 is the dynamics of the satellite, 6 is the attitude angle sensor, 7 is the wheel controller, 8 is the reaction wheel, 9 is the magnetic torque pattern generator, 10 is the magnetic torque controller, 11 is the earth's magnetic field, 12 is the magnetic torquer, 14 1 is a rotational speed signal differentiating circuit, and 15 is a roll signal differentiating circuit. Note that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 人工衛星の姿勢角に影響する外部トルクを角
運動量の変化により吸収して上記姿勢角を制御す
るための角運動量蓄積装置と、人工衛星に蓄積さ
れる角運動量を許容範囲に保つため上記姿勢角に
影響する磁気トルクを地磁場との相互作用で発生
するための磁気モーメント発生装置とを有し、こ
れら構成要素の作用で間接的に外部トルクの影響
を相殺することにより、衛星の姿勢を制御する人
工衛星の姿勢制御方法において、人工衛星に蓄積
された角運動量のうち、人工衛星のヨー軸に関す
る角運動量成分、及び人工衛星が軌道を1周する
際に人工衛星のロール軸に関する角運動量成分と
ヨー軸に関する角運動量成分とが入れ換わるとい
う性質を用いて、人工衛星のロール軸に関する角
運動量成分を推定し、この推定した角運動量成分
と地磁場のヨー軸方向の地磁気とによりロール軸
まわりにトルクを発生してロール軸まわりの角運
動量成分を放出し、それによつて人工衛星の姿勢
を制御するようにしたことを特徴とする人工衛星
の姿勢制御方法。
1. An angular momentum storage device for controlling the attitude angle by absorbing external torque that affects the attitude angle of the satellite by changing the angular momentum; It has a magnetic moment generator that generates magnetic torque that affects the angle by interaction with the earth's magnetic field, and by indirectly canceling out the influence of external torque through the action of these components, the attitude of the satellite can be adjusted. In the attitude control method of the artificial satellite to be controlled, among the angular momentum accumulated in the artificial satellite, the angular momentum component about the yaw axis of the artificial satellite and the angular momentum about the roll axis of the artificial satellite when the artificial satellite makes one orbit Using the property that the angular momentum component about the yaw axis and the angular momentum component about the yaw axis are interchanged, the angular momentum component about the roll axis of the satellite is estimated. A method for controlling the attitude of an artificial satellite, characterized in that the attitude of the artificial satellite is controlled by generating torque around the roll axis and releasing an angular momentum component around the roll axis.
JP58056773A 1982-04-20 1983-03-31 Control system of attitude of artificial satellite Granted JPS58183395A (en)

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DE3214373.7 1982-04-20

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FR2525359B1 (en) 1990-03-30
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