JPH05178297A - 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 - Google Patents
大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法Info
- Publication number
- JPH05178297A JPH05178297A JP4001334A JP133492A JPH05178297A JP H05178297 A JPH05178297 A JP H05178297A JP 4001334 A JP4001334 A JP 4001334A JP 133492 A JP133492 A JP 133492A JP H05178297 A JPH05178297 A JP H05178297A
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- damping control
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大型宇宙構造物の制振制御を実現する装置及
び制御方法を提供する。 【構成】 2つの部材の部材1と部材2が相対変位を生
じる機構において、制動機構3で両者の相対変位動作に
対し制動を発生する制振制御装置である。制振制御装置
に対し部材1と部材2との相対変位,相対速度あるいは
作用力を検出し、機構振動モード状態量推定則で機構振
動モード状態量を求め、機構振動モード状態量をフィー
ドバック則により各アクチュエータ操作量を求め、得ら
れた操作量に従い各アクチュエータを駆動する制振制御
方法である。 【効果】 従来のアクチュエータ及び制御方法に比較
し、低コスト及び軽量なアクチュエータ構成で制振制御
を実現できる。また、従来の圧電素子を用いた制振制御
アクチュエータに比較し、大きな変位の振動の抑制も実
現できる特徴がある。
び制御方法を提供する。 【構成】 2つの部材の部材1と部材2が相対変位を生
じる機構において、制動機構3で両者の相対変位動作に
対し制動を発生する制振制御装置である。制振制御装置
に対し部材1と部材2との相対変位,相対速度あるいは
作用力を検出し、機構振動モード状態量推定則で機構振
動モード状態量を求め、機構振動モード状態量をフィー
ドバック則により各アクチュエータ操作量を求め、得ら
れた操作量に従い各アクチュエータを駆動する制振制御
方法である。 【効果】 従来のアクチュエータ及び制御方法に比較
し、低コスト及び軽量なアクチュエータ構成で制振制御
を実現できる。また、従来の圧電素子を用いた制振制御
アクチュエータに比較し、大きな変位の振動の抑制も実
現できる特徴がある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大型宇宙構造物の機構
の振動を抑制する制振制御装置及び制振制御方法に関す
るものである。
の振動を抑制する制振制御装置及び制振制御方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】大型宇宙構造物の制振制御装置に関して
は、アクチュエータ及び制御方法に関して種々考案され
ている。アクチュエータに関しては、ステッピングモー
タ及びサーボモータをはじめ回転型のモータを用い回転
力を力変換機構で直線方向の力に変換し、制振制御を行
っているのが主流である。また、宇宙空間の環境を考慮
し、サーボモータ及びステッピングモータの代わりに、
軸受け機構を含まない装置構成が考案されている。
は、アクチュエータ及び制御方法に関して種々考案され
ている。アクチュエータに関しては、ステッピングモー
タ及びサーボモータをはじめ回転型のモータを用い回転
力を力変換機構で直線方向の力に変換し、制振制御を行
っているのが主流である。また、宇宙空間の環境を考慮
し、サーボモータ及びステッピングモータの代わりに、
軸受け機構を含まない装置構成が考案されている。
【0003】また、制御方法としては、状態フィードバ
ックによる制振制御の他に、振動を除去するアクチュエ
ーションを行う方法などが提案されている。それらほと
んどは、アクチュエータが線形動作のもの(ステッピン
グモータ及びサーボモータや、リニアモータのように連
続動作を行うもの)を対象にしている。
ックによる制振制御の他に、振動を除去するアクチュエ
ーションを行う方法などが提案されている。それらほと
んどは、アクチュエータが線形動作のもの(ステッピン
グモータ及びサーボモータや、リニアモータのように連
続動作を行うもの)を対象にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の制振制御装置に
主流に用いられる回転型のアクチュエータは、軸受けを
必要とするため、温度変化が激しく真空状態の宇宙空間
では、潤滑が困難で問題がある。例えば、低温状態にな
ると潤滑油の粘性が大きくなり、最悪の場合アクチュエ
ータの駆動が困難になる。また、リニア型のアクチュエ
ータの場合、変位及び力を大きくしようとすると、装置
重量が大きい、コスト高などの問題がある。従って、大
型の宇宙構造物の制振制御用としては、不適である。
主流に用いられる回転型のアクチュエータは、軸受けを
必要とするため、温度変化が激しく真空状態の宇宙空間
では、潤滑が困難で問題がある。例えば、低温状態にな
ると潤滑油の粘性が大きくなり、最悪の場合アクチュエ
ータの駆動が困難になる。また、リニア型のアクチュエ
ータの場合、変位及び力を大きくしようとすると、装置
重量が大きい、コスト高などの問題がある。従って、大
型の宇宙構造物の制振制御用としては、不適である。
【0005】一方、制振制御方法に関して、線形動作を
するアクチュエータを対象にした制御方法であるため、
前述のアクチュエータの問題点が制御方法の問題点にも
なる。
するアクチュエータを対象にした制御方法であるため、
前述のアクチュエータの問題点が制御方法の問題点にも
なる。
【0006】本発明の目的は、これらの問題点を解決し
た大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法を提
供することにある。
た大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明の大型宇宙構
造物の制振制御装置は、第1の部材と第2の部材とから
なる2つの部材が相対変位を生じる機構において、第1
の部材と第2の部材を、相対変位に比例し相対変位を減
じる力を生じるバネ機構及び制動力を発生する制動機構
で接続し、相対変位動作に対し制動を発生することを特
徴とする。
造物の制振制御装置は、第1の部材と第2の部材とから
なる2つの部材が相対変位を生じる機構において、第1
の部材と第2の部材を、相対変位に比例し相対変位を減
じる力を生じるバネ機構及び制動力を発生する制動機構
で接続し、相対変位動作に対し制動を発生することを特
徴とする。
【0008】第2の発明の大型宇宙構造物の制振制御方
法は、第1の発明の制振制御装置を数箇所に制振制御用
アクチュエータとして有する大型宇宙構造物において、
制振制御用アクチュエータの全部に関し前記第1の部材
と前記第2の部材との相対変位または相対速度または作
用力を検出し、機構振動モード状態量推定則で機構振動
モード状態量を求め、前記機構振動モード状態量をフィ
ードバック則により各アクチュエータ操作量を求め、得
られた操作量に従い各アクチュエータを駆動することを
特徴とする。
法は、第1の発明の制振制御装置を数箇所に制振制御用
アクチュエータとして有する大型宇宙構造物において、
制振制御用アクチュエータの全部に関し前記第1の部材
と前記第2の部材との相対変位または相対速度または作
用力を検出し、機構振動モード状態量推定則で機構振動
モード状態量を求め、前記機構振動モード状態量をフィ
ードバック則により各アクチュエータ操作量を求め、得
られた操作量に従い各アクチュエータを駆動することを
特徴とする。
【0009】
【実施例】本発明の具体的な実施例について図面を用い
て説明する。
て説明する。
【0010】図1は、本発明の制振制御装置の構成を示
す断面図である。また、図2は図1におけるアクチュエ
ータ部の詳細を示す断面図である。本実施例では、図1
に示すような大型宇宙構造物の中のある2つの部材間の
制振装置をとりあげ説明する。図において、部材1及び
部材2がその2つの部材である。部材1及び部材2は、
制動機構3で接合され、相対変位動作方向8の矢印で示
す方向に相対変位を生じる。また、2つの部材はバネ機
構4で接合されている。
す断面図である。また、図2は図1におけるアクチュエ
ータ部の詳細を示す断面図である。本実施例では、図1
に示すような大型宇宙構造物の中のある2つの部材間の
制振装置をとりあげ説明する。図において、部材1及び
部材2がその2つの部材である。部材1及び部材2は、
制動機構3で接合され、相対変位動作方向8の矢印で示
す方向に相対変位を生じる。また、2つの部材はバネ機
構4で接合されている。
【0011】図2に示すように、制動機構3は圧電素子
5と接合材6と制動材7とから構成されている。
5と接合材6と制動材7とから構成されている。
【0012】さらに制動機構3を、図3を用いて説明す
る。図3は圧電素子に印加する電圧を3段階変化させた
場合のアクチュエータ部の変化を示す図である。(a)
は圧電素子への印加電圧が最大の場合、(b)は印加電
圧が中間の場合、(c)は電圧を印加しない場合を示
す。図から明かなように、本実施例では電圧を印加する
と圧電素子は部材1から制動材7を分離する方向に収縮
することを前提としている。(a)の場合、制動材7と
部材1は離れた状態である。(b)の場合は、制動材7
と部材1は接触しているが、その接合力が弱く制動材7
と部材1は相対変位移動方向に滑りを生じる。(c)の
場合、圧電素子5は、接合材6で制動材7と剛に接合
し、部材1と制動材7の間に相対変位移動方向の滑りは
ない状態である。従って、(a)の状態に近いほど制動
力は弱く、逆に(c)に近いほど制動力は強い。
る。図3は圧電素子に印加する電圧を3段階変化させた
場合のアクチュエータ部の変化を示す図である。(a)
は圧電素子への印加電圧が最大の場合、(b)は印加電
圧が中間の場合、(c)は電圧を印加しない場合を示
す。図から明かなように、本実施例では電圧を印加する
と圧電素子は部材1から制動材7を分離する方向に収縮
することを前提としている。(a)の場合、制動材7と
部材1は離れた状態である。(b)の場合は、制動材7
と部材1は接触しているが、その接合力が弱く制動材7
と部材1は相対変位移動方向に滑りを生じる。(c)の
場合、圧電素子5は、接合材6で制動材7と剛に接合
し、部材1と制動材7の間に相対変位移動方向の滑りは
ない状態である。従って、(a)の状態に近いほど制動
力は弱く、逆に(c)に近いほど制動力は強い。
【0013】バネ機構4に関し、図4を用いて説明す
る。図4はえ大型宇宙構造物の一部を示す構造図であ
る。本体26と本体27がトラス構造の部材で接合され
ている。縦部材として、制振制御装置を有する縦部材2
0及び縦部材21と、制振制御装置を有しない縦部材2
2と縦部材23があり、それらを用いてトラス構造を形
成している。ここでは、縦部材22と縦部材23を含む
面を中心とした曲げ振動モードに対しての制振制御を行
う装置配置を前提に説明する。
る。図4はえ大型宇宙構造物の一部を示す構造図であ
る。本体26と本体27がトラス構造の部材で接合され
ている。縦部材として、制振制御装置を有する縦部材2
0及び縦部材21と、制振制御装置を有しない縦部材2
2と縦部材23があり、それらを用いてトラス構造を形
成している。ここでは、縦部材22と縦部材23を含む
面を中心とした曲げ振動モードに対しての制振制御を行
う装置配置を前提に説明する。
【0014】バネ機構4は、大型宇宙構造物の構造変形
がない状態を相対変位0とする。この状態でバネ機構を
圧縮し、他の制振制御装置との釣合を持たせる。つま
り、図1における部材1と部材2が他の機構に拘束され
ていない場合、図3(a)の状態では復元力により相対
変位を発生するようにし、図4に示す縦部材の配置によ
り、部材1の制振制御装置24と部材2の制振制御装置
25のバネ機構が釣合うようにする。
がない状態を相対変位0とする。この状態でバネ機構を
圧縮し、他の制振制御装置との釣合を持たせる。つま
り、図1における部材1と部材2が他の機構に拘束され
ていない場合、図3(a)の状態では復元力により相対
変位を発生するようにし、図4に示す縦部材の配置によ
り、部材1の制振制御装置24と部材2の制振制御装置
25のバネ機構が釣合うようにする。
【0015】以上に示したように、図4に示す配置をし
た制振制御装置を用い、後述する制振制御方法に従い、
制動機構で適当な制動力を発生させることにより、大型
宇宙構造物の制振制御を実現できる。
た制振制御装置を用い、後述する制振制御方法に従い、
制動機構で適当な制動力を発生させることにより、大型
宇宙構造物の制振制御を実現できる。
【0016】次に前述の制振制御装置を用いた大型宇宙
構造物の制振制御方法について説明する。
構造物の制振制御方法について説明する。
【0017】図5は、本発明の制振制御方法の一例を示
すフロー図である。
すフロー図である。
【0018】本発明の制振制御方法を用いた大型宇宙構
造物の制振制御は、図5のフローによる制振制御装置の
駆動制御を繰り返すことにより実現できる。
造物の制振制御は、図5のフローによる制振制御装置の
駆動制御を繰り返すことにより実現できる。
【0019】フローでは第1に、状態量検出ステップ3
0で大型宇宙構造物の振動状態に関係する振動モード状
態量を検出する。振動モード状態量は、例えば、それぞ
れ相対変位、相対速度、作用力である。相対変位を検出
状態量とする場合は、図1に示す部材1と部材2の相対
変位を変位計(例えばレーザ変位計)により測定し、得
られた信号を検出状態量とする。相対速度を検出状態量
とする場合は、図1に示す部材1と部材2の相対速度を
速度検出計(例えばレーザドップラー速度計)により測
定し、得られた信号を検出状態量とする。作用力を検出
状態量とする場合は、図1に示す部材1と部材2の作用
力をバネ機構4に設けた力センサ(例えば歪計力覚セン
サ)により測定し、得られた信号を検出状態量とする。
0で大型宇宙構造物の振動状態に関係する振動モード状
態量を検出する。振動モード状態量は、例えば、それぞ
れ相対変位、相対速度、作用力である。相対変位を検出
状態量とする場合は、図1に示す部材1と部材2の相対
変位を変位計(例えばレーザ変位計)により測定し、得
られた信号を検出状態量とする。相対速度を検出状態量
とする場合は、図1に示す部材1と部材2の相対速度を
速度検出計(例えばレーザドップラー速度計)により測
定し、得られた信号を検出状態量とする。作用力を検出
状態量とする場合は、図1に示す部材1と部材2の作用
力をバネ機構4に設けた力センサ(例えば歪計力覚セン
サ)により測定し、得られた信号を検出状態量とする。
【0020】次に、状態量推定ステップ31で、状態量
検出ステップ30で検出した振動モード状態量を用い
て、制御対象である大型宇宙構造物をモデル化した数学
モデルにより、検出した以外の振動モード状態量を推定
する。相対変位を検出状態量とする場合、数学モデルは
相対変位を振動モード状態量に含んだものになる。ま
た、相対速度を検出状態量とする場合、数学モデルは相
対速度を振動モード状態量に含んだものになる。さら
に、作用力を検出状態量とする場合、数学モデルは作用
力を振動モード状態量に含んだものになる。
検出ステップ30で検出した振動モード状態量を用い
て、制御対象である大型宇宙構造物をモデル化した数学
モデルにより、検出した以外の振動モード状態量を推定
する。相対変位を検出状態量とする場合、数学モデルは
相対変位を振動モード状態量に含んだものになる。ま
た、相対速度を検出状態量とする場合、数学モデルは相
対速度を振動モード状態量に含んだものになる。さら
に、作用力を検出状態量とする場合、数学モデルは作用
力を振動モード状態量に含んだものになる。
【0021】次に、操作量演算ステップ32で、状態フ
ィードバック制御則に基づいて、大型宇宙構造物に含ま
れる制振制御装置の各操作量を求める。一例として、状
態フィードバック制御の例をあげると、各振動モードの
状態量及び各制振制御装置に対し予め制振制御に最適な
フィードバック係数を求めておき、状態量検出ステップ
30及び状態量推定ステップ31で検出及び推定し得ら
れた振動モード状態量に掛け合わせ、各制振制御装置毎
にそれらの和を求めると、各制振制御装置用の操作量と
なる。
ィードバック制御則に基づいて、大型宇宙構造物に含ま
れる制振制御装置の各操作量を求める。一例として、状
態フィードバック制御の例をあげると、各振動モードの
状態量及び各制振制御装置に対し予め制振制御に最適な
フィードバック係数を求めておき、状態量検出ステップ
30及び状態量推定ステップ31で検出及び推定し得ら
れた振動モード状態量に掛け合わせ、各制振制御装置毎
にそれらの和を求めると、各制振制御装置用の操作量と
なる。
【0022】次に、制振制御装置駆動指令値演算ステッ
プ33で、操作量演算ステップ32で得られた操作量に
応じて、制振制御装駆動指令値を求め、制振制御装置駆
動ステップ34で制振制御装置を駆動する。
プ33で、操作量演算ステップ32で得られた操作量に
応じて、制振制御装駆動指令値を求め、制振制御装置駆
動ステップ34で制振制御装置を駆動する。
【0023】本発明の制振制御方法を適用する制振制御
装置の駆動は、図1に示す部材1と部材2の相対変位動
作中にかける制動である。従って、操作量演算ステップ
32で得られた操作量から、制動量を求めてその値に応
じて制振制御装置を駆動する。
装置の駆動は、図1に示す部材1と部材2の相対変位動
作中にかける制動である。従って、操作量演算ステップ
32で得られた操作量から、制動量を求めてその値に応
じて制振制御装置を駆動する。
【0024】以上の各ブロックの構成及び動作は同業者
に容易に類推し得るものであり、さらに詳細な説明は省
略する。
に容易に類推し得るものであり、さらに詳細な説明は省
略する。
【0025】
【発明の効果】本発明の大型宇宙構造物の制振制御装置
及び制振制御方法によれば、従来のアクチュエータ及び
制御方法に比較し、低コスト及び軽量なアクチュエータ
構成で制振制御を実現できる。また、従来の圧電素子を
用いた制振制御アクチュエータに比較し、大きな変位の
振動の抑制も実現できる特徴がある。
及び制振制御方法によれば、従来のアクチュエータ及び
制御方法に比較し、低コスト及び軽量なアクチュエータ
構成で制振制御を実現できる。また、従来の圧電素子を
用いた制振制御アクチュエータに比較し、大きな変位の
振動の抑制も実現できる特徴がある。
【図1】本発明の制振制御装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図2】図1におけるアクチュエータ部の詳細を示す断
面図である。
面図である。
【図3】圧電素子に印加する電圧を3段階変化させた場
合のアクチュエータ部の変化を示す図である。
合のアクチュエータ部の変化を示す図である。
【図4】大型宇宙構造物の一部を示す構造図である。
【図5】本発明の制振制御方法の一例を示すフロー図で
ある。
ある。
1,2 部材 3 制動機構 4 バネ機構 5 圧電素子 6 接合材 7 制動材 8 相対変位動作方向 30 状態量検出ステップ 31 状態量推定ステップ 32 操作量演算ステップ 33 制振制御装置駆動指令値演算ステップ 34 制振制御装置駆動ステップ
Claims (2)
- 【請求項1】第1の部材と第2の部材とからなる2つの
部材が相対変位を生じる機構において、第1の部材と第
2の部材を、相対変位に比例し相対変位を減じる力を生
じるバネ機構及び制動力を発生する制動機構で接続し、
相対変位動作に対し制動を発生することを特徴とする大
型宇宙構造物の制振制御項装置。 - 【請求項2】請求項1記載の制振制御装置を数箇所に制
振制御用アクチュエータとして有する大型宇宙構造物に
おいて、制振制御用アクチュエータの全部に関し前記第
1の部材と前記第2の部材との相対変位または相対速度
または作用力を検出し、機構振動モード状態量推定則で
機構振動モード状態量を求め、前記機構振動モード状態
量をフィードバック則により各アクチュエータ操作量を
求め、得られた操作量に従い各アクチュエータを駆動す
ることを特徴とする大型宇宙構造物の制振制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4001334A JPH05178297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4001334A JPH05178297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05178297A true JPH05178297A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=11498604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4001334A Pending JPH05178297A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05178297A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH107099A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
JP2004299541A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Japan Space Forum | 宇宙機搭載ペイロードの振動・姿勢制御装置 |
-
1992
- 1992-01-08 JP JP4001334A patent/JPH05178297A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH107099A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
JP2004299541A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Japan Space Forum | 宇宙機搭載ペイロードの振動・姿勢制御装置 |
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