JPH06127491A - 人工衛星の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、柔軟構造物の柔軟モード加
振を防止して、柔軟構造物の柔軟モードと姿勢制御周波
数との干渉による姿勢変動を抑圧することができる人工
衛星の姿勢制御装置を提供することにある。 【構成】この発明は、人工衛星の姿勢角度誤差を検出す
る角度センサと、前記人工衛星の衛星姿勢角速度誤差を
検出する角速度センサと、前記人工衛星に搭載される柔
軟構造物の柔軟モードの加振の程度を前記角度及び角速
度センサの検出出力から求め、格納された柔軟モードの
加振の程度を判定するためのスレッショルド値との関係
で干渉するか否かを判定する干渉判定部と、通常は一定
間隔で規定量のスラスタを噴出させ、前記干渉判定部が
干渉すると判定したとき、スラスタの噴出をモーメンタ
ム等価の状態で変更するスラスタ噴出制御手段とを具備
して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば通信衛星等の
姿勢を制御するのに用いられる人工衛星の姿勢制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工衛星の姿勢制御装置は、太
陽センサ等の姿勢角センサで検出した姿勢角信号及びジ
ャイロ等のレートセンサで検出したレート信号あるいは
姿勢角疑似微分信号を基に、これらの姿勢角信号及びレ
ート信号（姿勢角疑似微分信号）に対する衛星の安定性
等を考慮して算出され設定された各ゲインに対応して、
スラスタ等の駆動部を一定間隔でオンオフ制御すること
により、衛星の姿勢制御を行っている。この制御系は、
その姿勢角信号に対するゲイン及びレート信号に対する
ゲインが一旦定まると、外乱が変化しない限り、同一の
値が保たれて一定の姿勢制御精度が保たれる。

【０００３】しかしながら、上記のような従来の姿勢制
御では、衛星に搭載される柔軟構造物（例えば太陽電池
パネル）の柔軟モードと制御系のオンオフ制御周波数が
干渉した場合、柔軟構造物が加振されることにより姿勢
が大きく変動してしまうおそれがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の人工衛星の姿勢制御装置では、柔軟構造物の柔軟モ
ードと姿勢制御系の制御周波数が干渉して、大きな姿勢
変動が生じるおそれがあった。

【０００５】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、柔軟構造物の柔軟モード加振を防止し
て、姿勢制御周波数との干渉による姿勢変動を抑圧する
ことができる人工衛星の姿勢制御装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、人工衛星の姿勢角を検出する角度センサ
と、前記人工衛星の衛星姿勢角速度を検出する角速度セ
ンサと、前記人工衛星に搭載される柔軟構造物の柔軟モ
ードの加振の程度を前記角度及び角速度センサの検出出
力から求め、格納された柔軟モードの加振の程度を判定
するためのスレッショルド値との関係で干渉するか否か
を判定する干渉判定部と、通常は一定間隔で規定量のス
ラスタを噴出させ、前記干渉判定部が干渉すると判定し
たとき、スラスタの噴出をモーメンタム等価の状態で変
更するスラスタ噴出制御手段とを具備して構成される。

【０００７】

【作用】上記構成による人工衛星の姿勢制御装置では、
スラスタ噴出による衛星ダイナミクスの姿勢変化を角度
センサ及び角速度センサで検出し、その検出出力と格納
された柔軟モードの加振の程度を判定するためのスレッ
ショルド値から柔軟構造物の柔軟モードと干渉している
か否かを判別し、干渉している場合には一定間隔かつ規
定量で噴出されていたスラスタの噴出パターンを変更す
ることで干渉を回避するようにしている。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。

【０００９】図１はこの発明に係る人工衛星の姿勢制御
装置の構成を示すもので、１は太陽センサ等により衛星
姿勢の角度誤差を検出する角度センサ、２はレートセン
サ等により衛星姿勢の角速度誤差を検出する角速度セン
サである。各センサ１，２のセンサ出力は共に干渉検出
判定部３に送られる。

【００１０】この干渉検出判定部３は予め求められた柔
軟構造物の柔軟モードの加振の程度を判定するためのス
レッショルド値を格納し、各センサ１，２の検出出力値
と比較することにより、柔軟構造物の柔軟モードと干渉
しているか否かを判定する。その判定結果は噴射パター
ン形成部４に送られる。

【００１１】この噴射パターン形成部４は、通常は一定
間隔で規定量のスラスタを噴出しており、判定部３で干
渉していると判定されたとき、スラスタの噴出パターン
をモーメンタム等価の状態で変更する。その変更パター
ンはスラスタ駆動部５に送られる。スラスタ駆動部５は
入力パターンに基づいて各方向のスラスタ噴出を行う。
このスラスタ噴出による衛星ダイナミクス６の変化は上
記角度センサ１及び角速度センサ２で検出される。上記
構成において、以下図２を参照してその動作を説明す
る。

【００１２】まず、角度センサ１及び角速度センサ２に
よって、衛星姿勢変化（衛星ダイナミクス）として、図
２（ａ），（ｂ）に示すような波形出力が得られた場
合、判定部３では、例えば次式より柔軟構造物の柔軟モ
ードとの干渉の有無を判定する。 （Ｅｘ．） θ＞θ_TH，ｄθ／ｄｔ＞（ｄθ／ｄｔ）_TH

【００１３】上記判定式より、判定部３がこれを検出し
て噴出パターン形成部４で例えば図３に示すようにスラ
スタ噴出量を方向別に適宜調整する。すなわち、スラス
タ噴出方向及び量を柔軟構造物を加振しないように加え
ることで、柔軟モードとの共振を防止する。

【００１４】したがって、上記構成よる姿勢制御装置
は、スラスタ噴出による柔軟構造物の柔軟モード加振を
防止することができ、これによって柔軟構造物の柔軟モ
ードとの干渉による姿勢変動を抑圧することができる。

【００１５】尚、上記実施例では柔軟モード加振に際し
て、スラスタ噴出パターンを方向別に形成する場合を説
明したが、図４に示すように、噴出パターン形成部４に
代わって制御周期変更部７を設け、図５（ａ）に示す通
常周期から図５（ｂ）に示すように制御周期を変更し、
かつモーメンタムが等価となるようにスラスタ量を調整
するようにしても、同様の効果が得られる。もちろん、
噴出パターン形成部４と制御周期変更部７を同時に用い
るようにしてもよい。その他、この発明は上記実施例に
限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形しても同様に実施可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、柔軟構
造物の柔軟モード加振を防止して、柔軟モードと姿勢制
御周波数との干渉による姿勢変動を抑圧することができ
る人工衛星の姿勢制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る人工衛星の姿勢制御装置の一実
施例を示すブロック構成図。

【図２】同実施例の角度センサ及び角速度センサの動作
を説明するための波形図。

【図３】同実施例の噴射パターン形成部で形成される噴
射パターンを示すタイミング図。

【図４】この発明に係る他の実施例を示すブロック構成
図。

【図５】同実施例の制御周期変更部の動作を説明するた
めの波形図。

【符号の説明】

１…角度センサ、２…角速度センサ、３…干渉検出判定
部、４…噴出パターン形成部、５…スラスタ駆動部、６
…衛星ダイナミクス、７…制御周期変更部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人工衛星の姿勢角を検出する角度センサ
   と、 前記人工衛星の衛星姿勢角速度を検出する角速度センサ
   と、 前記人工衛星に搭載される柔軟構造物の柔軟モードの加
   振の程度を前記角度及び角速度センサの検出出力から求
   め、格納された柔軟モードの加振の程度を判定するため
   のスレッショルド値との関係で干渉するか否かを判定す
   る干渉判定部と、 通常は一定間隔で規定量のスラスタを噴出させ、前記干
   渉判定部が干渉すると判定したとき、スラスタの噴出を
   モーメンタム等価の状態で変更するスラスタ噴出制御手
   段とを具備する人工衛星の姿勢制御装置。
2. 【請求項２】前記スラスタ噴出制御手段は、スラスタの
   噴出方向及び量を制御することを特徴とする請求項１記
   載の人工衛星の姿勢制御装置。
3. 【請求項３】前記スラスタ噴出制御手段は、スラスタの
   噴出周期及び量を制御することを特徴とする請求項１記
   載の人工衛星の姿勢制御装置。