JPH0569899A - Motion control device for space navigating object - Google Patents
Motion control device for space navigating objectInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙空間で各
種作業に供される軌道上作業機を含む宇宙航行体の運動
を制御するのに用いられる運動制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion control device used for controlling the motion of a spacecraft including an on-orbit working machine used for various works in outer space.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、宇宙開発の分野においては、宇宙
ステーション等の大型の宇宙航行体の開発が進められて
いる。ところで、このような大型の宇宙航行体は、各部
を予め地上で分割して制作して、分割状態のままで、宇
宙空間に輸送し、宇宙空間において作業用マニピュレー
タを搭載した小型の宇宙航行体を用いて組立設置するこ
とが考えられている。2. Description of the Related Art Recently, in the field of space development, the development of large space vehicles such as space stations has been advanced. By the way, such a large spacecraft is a small spacecraft that is produced by dividing each part in advance on the ground, transports it to outer space in the divided state, and mounts a working manipulator in outer space. It is considered to assemble and install using.
【0003】しかし、このような小型の宇宙航行体にあ
っては、在来からの単に姿勢制御だけのように、追従性
を保証するための線形項のみの運動形態でなくなり、作
業用マニピュレータの作動に伴う遠心力やカリオリの力
等による非線形項の運動形態も生じるために、線形項の
補償に加えて、非線形項の運動形態も補償する必要があ
る。However, in such a small spacecraft, the motion form of only the linear term for ensuring the followability is no longer present as in the conventional attitude control, and the manipulator for work is not required. Since a non-linear motion form due to centrifugal force, Carioli's force, etc. is generated due to the operation, it is necessary to compensate for the non-linear motion form in addition to the compensation of the linear term.
【0004】このような運動制御手段としては、線形項
を補償する線形制御コマンドに対して非線形項を補償す
る非線形制御コマンドを加えた制御コマンドを生成し、
この制御コマンドに応じて駆動アクチュエータを駆動制
御することにより、宇宙航行体の並進及び回転動作によ
る運動を制御することが考えられている。この場合、線
形項の運動形態に対応する線形項制御コマンドと異な
り、非線形項の運動形態に対応する非線形項制御コマン
ドは、その値が非線形であるために、その取扱いが煩雑
であるという問題を有する。その問題として例えば、制
御コマンドがスラスタ等の運動制御用アクチュエータの
リミット値を越えた場合、この制御コマンドの修正を度
のように設定するかがある。なお、このアクチュエーの
リミット値はアクチュエータ自体の能力等に応じて設定
される。As such a motion control means, a control command is generated by adding a non-linear control command for compensating the non-linear term to a linear control command for compensating the linear term,
It has been considered to control the motion of the spacecraft by translational and rotational motions by drivingly controlling the drive actuator in accordance with this control command. In this case, unlike the linear term control command corresponding to the motion form of the linear term, the nonlinear term control command corresponding to the motion form of the non-linear term has a non-linear value, so that the handling is complicated. Have. As a problem, for example, when the control command exceeds the limit value of a motion control actuator such as a thruster, there is a need to set the correction of the control command as often as necessary. The limit value of this actuator is set according to the capability of the actuator itself.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、最
近の宇宙開発の分野にあっては、並進及び回転動作にと
もなう運動を高精度に制御することのできる運動制御装
置の開発が要請されている。As described above, in the recent field of space development, there is a demand for the development of a motion control device capable of controlling motions associated with translational and rotational motions with high precision. ing.
【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡易な構成で、且つ、線形項及び非線形項の運動
形態を含む運動の高精度な制御を実現し得るようにした
宇宙航行体の運動制御装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above circumstances and has a simple structure and is capable of realizing highly accurate control of motion including motion forms of a linear term and a non-linear term. An object of the present invention is to provide a motion control device of the.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は前記宇宙航行
体の並進及び回転動作により発生する運動を制御する宇
宙航行体の運動制御装置において、前記宇宙航行体の並
進及び回転動作により発生する運動形態の非線形項を補
償する非線形項制御コマンドと前記宇宙航行体の並進及
び回転運動により発生する線形項を補償する線形項制御
コマンドを合成して制御コマンドを生成するコマンド生
成手段と、このコマンド生成手段で生成された制御コマ
ンドが所定値を越えた状態で、前記線形項制御コマンド
を修正して前記制御コマンドを所定値内に設定処理する
制御コマンド処理手段と、この制御コマンド処理手段で
処理した制御コマンドに応動して駆動制御され、前記宇
宙航行体の並進及び回転動作により発生する運動を制御
する運動制御手段とを備えて構成したものである。According to the present invention, there is provided a motion control device for a spacecraft, which controls motions caused by translational and rotational motions of the spacecraft, and motions generated by translational and rotational motions of the spacecraft. Command generating means for generating a control command by synthesizing a nonlinear term control command for compensating the nonlinear term of the form and a linear term control command for compensating the linear term generated by the translational and rotational motions of the spacecraft, and command generating means When the control command generated by the means exceeds a predetermined value, the control command processing means for modifying the linear term control command to set the control command within the predetermined value, and the control command processing means Motion control means that is driven and controlled in response to a control command, and controls motion generated by translational and rotational motions of the spacecraft. It is constructed by comprising a.
【0008】[0008]
【作用】上記構成によれば、制御コマンド処理手段は制
御コマンドが所定値を越えた状態で、そのうち線形項制
御コマンドのみが相似縮小されて所定値内に修正され
る。これにより、制御コマンドは所定値を越えた場合に
おいても、線形項制御コマンドが相似的に縮小されるだ
け宇宙航行体の運動制御特性が低下されるだけとなり、
その特性の低下が最小限に押さえられる。According to the above construction, in the control command processing means, the control command exceeds the predetermined value, and only the linear term control command of the control command processing means is reduced in similarity and corrected within the predetermined value. As a result, even if the control command exceeds a predetermined value, the linear term control command is reduced in a similar manner so that the motion control characteristic of the spacecraft is deteriorated.
The deterioration of the characteristic is suppressed to the minimum.
【0009】[0009]
【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。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0010】図1はこの発明の一実施例に係る宇宙航行
体の運動制御装置を示すもので、制御コマンド生成部1
0には図示しない指令部より系の追従性を補償する線形
項に対応する線形項制御コマンド及び宇宙航行体11
(図2参照)に付与される遠心力等を補償する非線形項
に対応する非線形項制御コマンドが入力される。この制
御コマンド生成部10は、その出力端に制御コマンド処
理部12が接続され、入力した線形項制御コマンド及び
非線形項制御コマンドに基づいて制御コマンドを生成し
て該制御コマンド処理部12に出力する。制御コマンド
処理部12は、その出力端がアクチュエータ駆動部13
に接続されており、図2に示すように入力した制御コマ
ンドが予め設定される所定値、例えばリミット値を越え
ると、線形項制御コマンドを修正して制御コマンドをリ
ミット値内に設定し、アクチュエータ駆動部13に出力
する。アクチュエータ駆動部13は運動制御用アクチュ
エータ14に接続されており、入力した制御コマンドに
応じた駆動信号を生成してアクチュエータ14を駆動制
御し、宇宙航行体11の運動を制御する。FIG. 1 shows a motion control device for a spacecraft according to an embodiment of the present invention.
Reference numeral 0 indicates a linear term control command corresponding to a linear term for compensating the tracking of the system from a command unit (not shown) and the spacecraft 11
A non-linear term control command corresponding to the non-linear term for compensating the centrifugal force or the like applied to (see FIG. 2) is input. The control command generation unit 10 is connected to a control command processing unit 12 at its output end, generates a control command based on the input linear term control command and nonlinear term control command, and outputs the control command to the control command processing unit 12. .. The output end of the control command processing unit 12 is the actuator driving unit 13
When the control command input as shown in FIG. 2 exceeds a preset predetermined value, for example, a limit value, the linear term control command is modified to set the control command within the limit value. Output to the drive unit 13. The actuator drive unit 13 is connected to the motion control actuator 14 and generates a drive signal according to the input control command to drive-control the actuator 14 and control the motion of the spacecraft 11.
【0011】この宇宙航行体11の運動制御としては、
該宇宙航行体11の姿勢を制御するための運動制御や、
宇宙航行体11に所定の動作を行わしめたりする積極的
な運動制御に用いても良い。As the motion control of the spacecraft 11,
Motion control for controlling the attitude of the spacecraft 11,
It may be used for active motion control such as causing the spacecraft 11 to perform a predetermined motion.
【0012】このように、上記宇宙航行体の運動制御装
置は運動制御用アクチュエータ14を駆動制御する制御
コマンドを宇宙航行体11の並進及び回転動作により発
生する運動形態の非線形項を補償する非線形項制御コマ
ンドと線形項を補償する線形制御コマンドを合成して生
成し、この制御コマンドがリミット値を越えた状態で、
線形項制御コマンドのみを修正してリミット値内に設定
するように構成した。これによれば、修正した制御コマ
ンドが線形項制御コマンドを相似的に縮小しただけであ
ることにより、非線形項制御コマンドが正規の値に保た
れる。この結果、宇宙航行体11の運動制御特性が縮小
分だけ低下されることとなり、制御コマンドがリミット
値を越えた状態においても運動制御特性の低下を最小限
に押さえることが可能となり、高精度な運動制御が容易
に可能となる。As described above, the motion control device for a spacecraft described above uses a non-linear term for compensating the non-linear term of the motion form generated by the translational and rotational motions of the spacecraft 11 with the control command for driving and controlling the motion control actuator 14. A control command and a linear control command that compensates for the linear term are combined and generated, and with this control command exceeding the limit value,
Only the linear term control command was modified so that it was set within the limit value. According to this, the modified control command merely reduces the linear term control command in a similar manner, so that the nonlinear term control command is kept at a normal value. As a result, the motion control characteristics of the spacecraft 11 are reduced by the reduction amount, and even when the control command exceeds the limit value, it is possible to minimize the deterioration of the motion control characteristics, and it is possible to achieve high accuracy. Motion control becomes easy.
【0013】なお、上記実施例では、運動を制御するア
クチュエータとして、スラスタを用いた場合で説明した
が、これに限ることなく、例えば駆動ホイール等を用い
て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。In the above embodiment, the thruster is used as the actuator for controlling the motion. However, the actuator is not limited to this, and a drive wheel or the like may be used. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、且つ、線形項及び非線形項の運動形
態を含む運動の高精度な制御を実現し得るようにした宇
宙航行体の運動制御装置を提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, a space navigation with a simple structure and capable of realizing highly accurate control of motion including motion forms of linear terms and nonlinear terms. A body movement control device can be provided.
【図1】この発明の一実施例に係る宇宙航行体の運動制
御装置を示したブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a motion control device for a spacecraft according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の動作を説明するために示した図。FIG. 2 is a diagram shown for explaining the operation of FIG.
10…制御コマンド生成部、11…宇宙航行体、12…
制御コマンド処理部、13…アクチュエータ駆動部、1
4…アクチュエータ。10 ... Control command generator, 11 ... Spacecraft, 12 ...
Control command processing unit, 13 ... Actuator driving unit, 1
4 ... Actuator.
Claims (1)
り発生する運動を制御する宇宙航行体の運動制御装置に
おいて、 前記宇宙航行体の並進及び回転動作により発生する運動
形態の非線形項を補償する非線形項制御コマンドと前記
宇宙航行体の並進及び回転運動により発生する線形項を
補償する線形項制御コマンドを合成して制御コマンドを
生成するコマンド生成手段と、 このコマンド生成手段で生成された制御コマンドが所定
値を越えた状態で、前記線形項制御コマンドを修正して
前記制御コマンドを所定値内に設定処理する制御コマン
ド処理手段と、 この制御コマンド処理手段で処理した制御コマンドに応
動して駆動制御され、前記宇宙航行体の並進及び回転動
作により発生する運動を制御する運動制御手段とを具備
したことを特徴とする宇宙航行体の運動制御装置。1. A motion control device for a spacecraft, which controls motions caused by translational and rotational motions of the spacecraft, compensating for non-linear terms of motion forms caused by translational and rotational motions of the spacecraft. Command generating means for generating a control command by synthesizing a non-linear term control command and a linear term control command for compensating a linear term generated by translational and rotational motions of the spacecraft, and a control command generated by this command generating means Control command processing means that corrects the linear term control command to set the control command within a predetermined value in a state that exceeds a predetermined value, and is driven in response to the control command processed by the control command processing means. And a motion control means for controlling the motion generated by the translational and rotational motions of the spacecraft. Motion control device for spacecraft.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3231245A JP3053921B2 (en) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | Spacecraft motion controller |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0569899A true JPH0569899A (en) | 1993-03-23 |
JP3053921B2 JP3053921B2 (en) | 2000-06-19 |
Family
ID=16920602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3231245A Expired - Lifetime JP3053921B2 (en) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | Spacecraft motion controller |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3053921B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013166224A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Canon Inc | Robot control apparatus, robot, and program thereof |
JP2015504261A (en) * | 2011-10-27 | 2015-02-05 | エルエスアイ コーポレーション | Digital front end (SoftDFE) signal processing by software |
-
1991
- 1991-09-11 JP JP3231245A patent/JP3053921B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015504261A (en) * | 2011-10-27 | 2015-02-05 | エルエスアイ コーポレーション | Digital front end (SoftDFE) signal processing by software |
JP2013166224A (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Canon Inc | Robot control apparatus, robot, and program thereof |
US9676100B2 (en) | 2012-02-16 | 2017-06-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Control apparatus of robot, robot, and program thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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