JPH06249132A - イオンエンジン装置 - Google Patents
イオンエンジン装置Info
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- JPH06249132A JPH06249132A JP5032017A JP3201793A JPH06249132A JP H06249132 A JPH06249132 A JP H06249132A JP 5032017 A JP5032017 A JP 5032017A JP 3201793 A JP3201793 A JP 3201793A JP H06249132 A JPH06249132 A JP H06249132A
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- thrust
- flow rate
- propellant
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、高精度、高安定な推力を
発生することができ、かつ、イオンエンジン装置に可動
部を設けることなく、推力の大きさと方向を自由に変え
ることができる人工衛星等の宇宙機搭載用のイオンエン
ジン装置を提供することにある。 【構成】 上記の目的を達成するために、本イオンエン
ジン装置には、一定のキャント角をなす２つのスラスタ
部を設け、イオンエンジン制御部の信号に応じて２つの
スラスタ部にフィードバック制御により推力を発生さ
せ、合成推力をえるという構成としている。 【効果】 イオンエンジン制御部により所望する推力の
大きさと方向に対して、ベクトル分解した推力を一定の
キャント角をなす２つのスラスタ部に推力信号を供給す
ることにより、イオンエンジン装置に可動部を設けるこ
となく高精度、高安定な推力を発生させ、かつ、推力の
大きさと方向を自由に変えることができるという効果が
ある。
発生することができ、かつ、イオンエンジン装置に可動
部を設けることなく、推力の大きさと方向を自由に変え
ることができる人工衛星等の宇宙機搭載用のイオンエン
ジン装置を提供することにある。 【構成】 上記の目的を達成するために、本イオンエン
ジン装置には、一定のキャント角をなす２つのスラスタ
部を設け、イオンエンジン制御部の信号に応じて２つの
スラスタ部にフィードバック制御により推力を発生さ
せ、合成推力をえるという構成としている。 【効果】 イオンエンジン制御部により所望する推力の
大きさと方向に対して、ベクトル分解した推力を一定の
キャント角をなす２つのスラスタ部に推力信号を供給す
ることにより、イオンエンジン装置に可動部を設けるこ
となく高精度、高安定な推力を発生させ、かつ、推力の
大きさと方向を自由に変えることができるという効果が
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、人工衛星
等の宇宙機が軌道上でその姿勢や軌道を制御するための
主推進器として用いるイオンエンジン装置に関するもの
である。
等の宇宙機が軌道上でその姿勢や軌道を制御するための
主推進器として用いるイオンエンジン装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来のイオンエンジン装置の
全体の構成を示すブロック図である。図１０において、
１は推力を発生する機能をもつスラスタ、２はスラスタ
１への推進剤流量を制御する機能をもつ流量調整器、３
は推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供給
器、４は上記スラスタ１、流量調整器２、推進剤貯蔵供
給器３へ電力を供給する機能をもつ電源装置、５は上記
各機器の制御、テレメトリ・コマンド系とのインタフェ
ース機能をもつスラスタ制御器である。
全体の構成を示すブロック図である。図１０において、
１は推力を発生する機能をもつスラスタ、２はスラスタ
１への推進剤流量を制御する機能をもつ流量調整器、３
は推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供給
器、４は上記スラスタ１、流量調整器２、推進剤貯蔵供
給器３へ電力を供給する機能をもつ電源装置、５は上記
各機器の制御、テレメトリ・コマンド系とのインタフェ
ース機能をもつスラスタ制御器である。
【０００３】図１１は、従来のイオンエンジン装置にお
ける電源装置および流量調整器の制御方法である。図１
１において、１はスラスタ、２は流量調整器、３は推進
剤貯蔵供給器、４は電源装置、５はスラスタ制御器、６
は地上からのコマンド、７は地上へのテレメトリ信号、
８は電源装置４からのモニタ信号、９は電源装置４への
コマンド、１０は電源装置４からのテレメトリ信号、１
１は流量調整器２へのコマンド、１２は流量調整器２か
らの推進剤流量テレメトリ信号、１３はスラスタ１への
電力供給、１４は推進剤貯蔵供給器への推進剤供給信号
スラスタ１への推進剤供給、１５はスラスタ１への推進
剤供給、１６はモニタ信号による制御部を示している。
ける電源装置および流量調整器の制御方法である。図１
１において、１はスラスタ、２は流量調整器、３は推進
剤貯蔵供給器、４は電源装置、５はスラスタ制御器、６
は地上からのコマンド、７は地上へのテレメトリ信号、
８は電源装置４からのモニタ信号、９は電源装置４への
コマンド、１０は電源装置４からのテレメトリ信号、１
１は流量調整器２へのコマンド、１２は流量調整器２か
らの推進剤流量テレメトリ信号、１３はスラスタ１への
電力供給、１４は推進剤貯蔵供給器への推進剤供給信号
スラスタ１への推進剤供給、１５はスラスタ１への推進
剤供給、１６はモニタ信号による制御部を示している。
【０００４】次に動作について説明する。流量調整器２
に関しては、スラスタ制御器５から、流量設定を指示す
るコマンド１１を推進剤貯蔵供給器３に発信し、推進剤
貯蔵供給器３からは、流量コマンド１１に応じた推進剤
供給信号１４を流量調整器２に送出し、流量調整器２か
らは、スラスタ１へ供給されている推進剤１４の流量を
示す流量テレメトリ信号１２がスラスタ制御器５に送ら
れ、地上でテレメトリ７として取得される。一方、電源
装置４に関しては、スラスタ制御器５から、電源装置４
に内蔵されている複数の電源のオンオフおよびその出力
レベルを設定するコマンド９を発信し、電源装置４から
は、スラスタ１での放電の点火・消滅を示すモニタ信号
８とスラスタ１の動作状態を表す電源装置４に内蔵の複
数の電源の出力電流、出力電圧、入力電流および入力電
圧がテレメトリ信号１０としてスラスタ制御器５に送ら
れる。スラスタ制御器５は、地上へテレメトリ７を送る
一方、上記モニタ信号８により制御部１６でスラスタ１
での放電状態を判断し、所定のロジックに従い電源装置
４の電源のオンオフおよび出力レベル設定のコマンド９
および推進剤貯蔵供給器３に流量設定のコマンド１１を
発信し、推進剤供給信号１４を介して、流量調整器２で
推進剤の流量の制御を行い、その結果、スラスタ１が推
力を発生する。
に関しては、スラスタ制御器５から、流量設定を指示す
るコマンド１１を推進剤貯蔵供給器３に発信し、推進剤
貯蔵供給器３からは、流量コマンド１１に応じた推進剤
供給信号１４を流量調整器２に送出し、流量調整器２か
らは、スラスタ１へ供給されている推進剤１４の流量を
示す流量テレメトリ信号１２がスラスタ制御器５に送ら
れ、地上でテレメトリ７として取得される。一方、電源
装置４に関しては、スラスタ制御器５から、電源装置４
に内蔵されている複数の電源のオンオフおよびその出力
レベルを設定するコマンド９を発信し、電源装置４から
は、スラスタ１での放電の点火・消滅を示すモニタ信号
８とスラスタ１の動作状態を表す電源装置４に内蔵の複
数の電源の出力電流、出力電圧、入力電流および入力電
圧がテレメトリ信号１０としてスラスタ制御器５に送ら
れる。スラスタ制御器５は、地上へテレメトリ７を送る
一方、上記モニタ信号８により制御部１６でスラスタ１
での放電状態を判断し、所定のロジックに従い電源装置
４の電源のオンオフおよび出力レベル設定のコマンド９
および推進剤貯蔵供給器３に流量設定のコマンド１１を
発信し、推進剤供給信号１４を介して、流量調整器２で
推進剤の流量の制御を行い、その結果、スラスタ１が推
力を発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオンエンジン
装置は以上のように構成されており、次のような課題が
あった。従来のイオンエンジン装置では、スラスタへの
電源装置からの出力および流量調整器からの推進剤流量
は、あらかじめ設定されたコマンドを送信する必要があ
り、外乱などに対して、きめ細かな制御が不可能であっ
た。このため、過渡的な推力変動、スラスタの劣化に伴
う動作点の推移に対する補正、また、最適動作点の決定
を地上でテレメトリから判断し行うことになるため運用
上の制約になっていた。さらに、推力方向は、スラスタ
の取付けに依存しているため推力方向を変えることがで
きないという制約があった。
装置は以上のように構成されており、次のような課題が
あった。従来のイオンエンジン装置では、スラスタへの
電源装置からの出力および流量調整器からの推進剤流量
は、あらかじめ設定されたコマンドを送信する必要があ
り、外乱などに対して、きめ細かな制御が不可能であっ
た。このため、過渡的な推力変動、スラスタの劣化に伴
う動作点の推移に対する補正、また、最適動作点の決定
を地上でテレメトリから判断し行うことになるため運用
上の制約になっていた。さらに、推力方向は、スラスタ
の取付けに依存しているため推力方向を変えることがで
きないという制約があった。
【０００６】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので電源装置および流量調整器からのテ
レメトリ信号をスラスタ制御器で比較、演算し電源装置
からの電力出力および流量調整器からの推進剤流量を制
御することにより、スラスタの推力を精度よく安定に発
生させ、かつ、上記のように推力制御された２つのスラ
スタの推力を組合せ推力方向を制御することを自動的に
行うことを目的としている。
めになされたもので電源装置および流量調整器からのテ
レメトリ信号をスラスタ制御器で比較、演算し電源装置
からの電力出力および流量調整器からの推進剤流量を制
御することにより、スラスタの推力を精度よく安定に発
生させ、かつ、上記のように推力制御された２つのスラ
スタの推力を組合せ推力方向を制御することを自動的に
行うことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるイオン
エンジン装置は、推力方向の異なる２つのスラスタの推
力をスラスタ制御器で独立に制御し、２つのスラスタが
発生する推力を合成することによりイオンエンジン装置
が発生する推力の大きさと方向を制御する。
エンジン装置は、推力方向の異なる２つのスラスタの推
力をスラスタ制御器で独立に制御し、２つのスラスタが
発生する推力を合成することによりイオンエンジン装置
が発生する推力の大きさと方向を制御する。
【０００８】各スラスタの推力は、電源装置および流量
調整器からのテレメトリ信号をスラスタ制御器内で演算
し、現在の動作状態を求め、基準値と比較した後、電源
装置および流量調整器の出力レベルを自動的に制御され
る。
調整器からのテレメトリ信号をスラスタ制御器内で演算
し、現在の動作状態を求め、基準値と比較した後、電源
装置および流量調整器の出力レベルを自動的に制御され
る。
【０００９】
【作用】この発明においては、イオンエンジン装置が発
生する推力に対して、スラスタ制御器内で推力を発生さ
せる２つのスラスタ部に対して、個々に推力基準値を出
力し、さらに、スラスタの推力が推力基準値となるよう
にスラスタ制御器で制御を行う。
生する推力に対して、スラスタ制御器内で推力を発生さ
せる２つのスラスタ部に対して、個々に推力基準値を出
力し、さらに、スラスタの推力が推力基準値となるよう
にスラスタ制御器で制御を行う。
【００１０】スラスタの推力は、スラスタ制御器内で求
められた現在の動作状態を推力基準値および消費電力の
基準値と比較し、電源装置および流量調整器の出力レベ
ルを自動的に変更し、その後の動作状態を再確認すると
いう閉ループを組むフィードバック制御を行い、精度よ
く安定に発生させる。
められた現在の動作状態を推力基準値および消費電力の
基準値と比較し、電源装置および流量調整器の出力レベ
ルを自動的に変更し、その後の動作状態を再確認すると
いう閉ループを組むフィードバック制御を行い、精度よ
く安定に発生させる。
【００１１】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、この発明の特徴をなすイオンエンジン装
置の構成を示すブロック図であり、図１において、３０
はイオンエンジン制御器、３１は第１のスラスタ部、３
２は第２のスラスタ部、３３は地上からイオンエンジン
装置を制御するためにイオンエンジン制御部３０に入力
されるイオンエンジンコマンド、３４は地上へイオンエ
ンジン装置３０の状態を送出するイオンエンジンテレメ
トリ、３５はイオンエンジン制御部３０から第１のスラ
スタ部３１に出力する第１の推力基準信号、３６は第１
のスラスタ部３１からイオンエンジン制御部３０に出力
する第１のスラスタ３１からのテレメトリ信号、３７は
イオンエンジン装置３０から第２のスラスタ部３２に出
力する第２の推力基準信号、３８は第２のスラスタ部３
２からイオンエンジン制御部３０に出力する第２のスラ
スタ部３２からのテレメトリ信号である。
する。図１は、この発明の特徴をなすイオンエンジン装
置の構成を示すブロック図であり、図１において、３０
はイオンエンジン制御器、３１は第１のスラスタ部、３
２は第２のスラスタ部、３３は地上からイオンエンジン
装置を制御するためにイオンエンジン制御部３０に入力
されるイオンエンジンコマンド、３４は地上へイオンエ
ンジン装置３０の状態を送出するイオンエンジンテレメ
トリ、３５はイオンエンジン制御部３０から第１のスラ
スタ部３１に出力する第１の推力基準信号、３６は第１
のスラスタ部３１からイオンエンジン制御部３０に出力
する第１のスラスタ３１からのテレメトリ信号、３７は
イオンエンジン装置３０から第２のスラスタ部３２に出
力する第２の推力基準信号、３８は第２のスラスタ部３
２からイオンエンジン制御部３０に出力する第２のスラ
スタ部３２からのテレメトリ信号である。
【００１２】図２は、イオンエンジン装置の推力を説明
する図であり、Ｏはイオンエンジン装置の推力の中心、
ＯからＡは第１のスラスタ部１７の推力方向、ＯからＢ
は第２のスラスタ部１８の推力方向、Θｃは推力方向Ｏ
Ａと推力方向ＯＢとのなす角度を示すキャント角、線分
ＯＣはキャント角の二等分線、ベクトルＦｉはイオンエ
ンジン装置の推力、ベクトルＦ１は第１のスラスタ部１
７の推力、ベクトルＦ２は第２のスラスタ部１８の推
力、Θｉはイオンエンジン装置の推力Ｆｉの方向であ
る。
する図であり、Ｏはイオンエンジン装置の推力の中心、
ＯからＡは第１のスラスタ部１７の推力方向、ＯからＢ
は第２のスラスタ部１８の推力方向、Θｃは推力方向Ｏ
Ａと推力方向ＯＢとのなす角度を示すキャント角、線分
ＯＣはキャント角の二等分線、ベクトルＦｉはイオンエ
ンジン装置の推力、ベクトルＦ１は第１のスラスタ部１
７の推力、ベクトルＦ２は第２のスラスタ部１８の推
力、Θｉはイオンエンジン装置の推力Ｆｉの方向であ
る。
【００１３】図３は、この発明の特徴をなすスラスタ部
の推力制御を説明する図であり、１はスラスタ、２は流
量調整器、３は推力剤貯蔵供給器、４は電源装置、５は
スラスタ制御器、８はモニタ信号、９は電源装置４への
コマンド信号、１０は電源装置４からのテレメトリ信
号、１１は流量調整器２へのコマンド信号、１２は流量
調整器２からのテレメトリ信号、１３はスラスタ１への
電力供給、１４はスラスタ１への推力剤供給信号、１５
はスラスタ１への推進剤供給、１６はモニタ信号８によ
る制御部、１７はフィードバック制御部、１８は電源装
置４への電源装置フィードバック信号、１９は流量調整
器２への流量調整器フィードバック信号、２０は電源装
置フィードバック制御用テレメトリ信号、２１は電源装
置テレメトリ信号のうちビーム電流テレメトリ信号を示
している。
の推力制御を説明する図であり、１はスラスタ、２は流
量調整器、３は推力剤貯蔵供給器、４は電源装置、５は
スラスタ制御器、８はモニタ信号、９は電源装置４への
コマンド信号、１０は電源装置４からのテレメトリ信
号、１１は流量調整器２へのコマンド信号、１２は流量
調整器２からのテレメトリ信号、１３はスラスタ１への
電力供給、１４はスラスタ１への推力剤供給信号、１５
はスラスタ１への推進剤供給、１６はモニタ信号８によ
る制御部、１７はフィードバック制御部、１８は電源装
置４への電源装置フィードバック信号、１９は流量調整
器２への流量調整器フィードバック信号、２０は電源装
置フィードバック制御用テレメトリ信号、２１は電源装
置テレメトリ信号のうちビーム電流テレメトリ信号を示
している。
【００１４】次に動作について説明する。図１および図
２に示すように、イオンエンジン装置で発生させる推力
の大きさ｜Ｆｉ｜と推力方向Θｉを地上からのコマンド
２３としてイオンエンジン制御器３０に入力し、イオン
エンジン制御部３０で、第１の推力基準信号３５と第２
の推力基準信号３７を演算により求め、各々第１のスラ
スタ部３１および第２のスラスタ系３２に送出する。
２に示すように、イオンエンジン装置で発生させる推力
の大きさ｜Ｆｉ｜と推力方向Θｉを地上からのコマンド
２３としてイオンエンジン制御器３０に入力し、イオン
エンジン制御部３０で、第１の推力基準信号３５と第２
の推力基準信号３７を演算により求め、各々第１のスラ
スタ部３１および第２のスラスタ系３２に送出する。
【００１５】さらに、第１のスラスタ部３１の推力Ｆ１
が、第１の推力基準信号３５で示す推力となるように、
また、第２のスラスタ部３２の推力Ｆ２が、第２の推力
基準信号３７で示す推力となるようにイオンエンジン制
御部３０で制御を行い、イオンエンジン装置としての推
力Ｆｉを第１のスラスタ部３１の推力Ｆ１と第２のスラ
スタ部３２の推力Ｆ２との合成推力として発生させる。
が、第１の推力基準信号３５で示す推力となるように、
また、第２のスラスタ部３２の推力Ｆ２が、第２の推力
基準信号３７で示す推力となるようにイオンエンジン制
御部３０で制御を行い、イオンエンジン装置としての推
力Ｆｉを第１のスラスタ部３１の推力Ｆ１と第２のスラ
スタ部３２の推力Ｆ２との合成推力として発生させる。
【００１６】図２に示すイオンエンジン装置の推力の大
きさ｜Ｆｉ｜、推力方向Θｉと推力Ｆ１、推力Ｆ２の関
係は、推力方向Θｉの符号を二等分線ＯＣからみて推力
方向Ａ側を正、推力方向Ｂ側を負とすると、第１の推力
基準信号３５は、推力｜Ｆ１｜となり式（１）で表され
る。 ｜Ｆ１｜＝（｜Ｆｉ｜／２）・｛（ｓｉｎθｉ／ｓｉｎ（θｃ／２） ＋（ｃｏｓθｉ／ｃｏｓ（θｃ／２）｝ …… （１）
きさ｜Ｆｉ｜、推力方向Θｉと推力Ｆ１、推力Ｆ２の関
係は、推力方向Θｉの符号を二等分線ＯＣからみて推力
方向Ａ側を正、推力方向Ｂ側を負とすると、第１の推力
基準信号３５は、推力｜Ｆ１｜となり式（１）で表され
る。 ｜Ｆ１｜＝（｜Ｆｉ｜／２）・｛（ｓｉｎθｉ／ｓｉｎ（θｃ／２） ＋（ｃｏｓθｉ／ｃｏｓ（θｃ／２）｝ …… （１）
【００１７】また、第２の推力基準信号３７は、推力｜
Ｆ２｜となり式（２）で表される。 ｜Ｆ１｜＝−（｜Ｆｉ｜／２）・｛（ｓｉｎθｉ／ｓｉｎ（θｃ／２） −（ｃｏｓθｉ／ｃｏｓ（θｃ／２）｝ …… （２）
Ｆ２｜となり式（２）で表される。 ｜Ｆ１｜＝−（｜Ｆｉ｜／２）・｛（ｓｉｎθｉ／ｓｉｎ（θｃ／２） −（ｃｏｓθｉ／ｃｏｓ（θｃ／２）｝ …… （２）
【００１８】所望するイオンエンジン装置の推力の大き
さ｜Ｆｉ｜と方向θｉは、推力｜Ｆ１｜と推力｜Ｆ２｜
の合成ベクトルにより得ることができる。すなわち、地
上からのコマンド３３に対して、イオンエンジン制御部
３０において演算を行い、所望するイオンエンジン装置
の推力に対して、第１のスラスタ系３１、第２のスラス
タ系３２、それぞれに対して、第１のスラスタ系への推
力基準信号３５とテレメトリ３４、および第２のスラス
タ系への推力基準信号３６とテレメトリ３７を用いてイ
オンエンジン装置の推力制御を行うと同時に、推力制御
状態をテレメトリ３４として地上に送出する。
さ｜Ｆｉ｜と方向θｉは、推力｜Ｆ１｜と推力｜Ｆ２｜
の合成ベクトルにより得ることができる。すなわち、地
上からのコマンド３３に対して、イオンエンジン制御部
３０において演算を行い、所望するイオンエンジン装置
の推力に対して、第１のスラスタ系３１、第２のスラス
タ系３２、それぞれに対して、第１のスラスタ系への推
力基準信号３５とテレメトリ３４、および第２のスラス
タ系への推力基準信号３６とテレメトリ３７を用いてイ
オンエンジン装置の推力制御を行うと同時に、推力制御
状態をテレメトリ３４として地上に送出する。
【００１９】次に、第１のスラスタ部３１で、第１の推
力基準信号３５で示される推力｜Ｆ１｜を発生させる制
御方式について説明する。図３は、この発明の特徴をな
すフィードバック制御によりスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電流値を制御し、スラスタ部の推力変動の
低減を行うスラスタ部の制御を示すブロック図であり、
図において、１はスラスタ、２は流量調整器、３は推力
剤貯蔵供給器、４は電源装置、５はスラスタ制御器、８
は電源装置のモニタ信号、９は電源装置へのコマンド、
１０は電源装置からのテレメトリ、１１は流量調整器へ
のコマンド、１２は流量調整器からのテレメトリ、１３
はスラスタへの電力供給、１４は推力剤貯蔵供給器への
推力剤供給信号、１５はスラスタ１への推進剤供給、１
７はフィードバック制御部、１８は電源装置４への電源
装置フィードバック信号、１９は流量調整器２への流量
調整器フィードバック信号、２０は電源装置フィードバ
ック信号テレメトリ、２１は電源装置からのテレメトリ
１０のうちのビーム電流テレメトリ信号、２８はイオン
エンジン制御器３０からのスラスタ部への推力基準信
号、２９はスラスタ部からイオンエンジン制御器３０へ
のテレメトリを示している。
力基準信号３５で示される推力｜Ｆ１｜を発生させる制
御方式について説明する。図３は、この発明の特徴をな
すフィードバック制御によりスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電流値を制御し、スラスタ部の推力変動の
低減を行うスラスタ部の制御を示すブロック図であり、
図において、１はスラスタ、２は流量調整器、３は推力
剤貯蔵供給器、４は電源装置、５はスラスタ制御器、８
は電源装置のモニタ信号、９は電源装置へのコマンド、
１０は電源装置からのテレメトリ、１１は流量調整器へ
のコマンド、１２は流量調整器からのテレメトリ、１３
はスラスタへの電力供給、１４は推力剤貯蔵供給器への
推力剤供給信号、１５はスラスタ１への推進剤供給、１
７はフィードバック制御部、１８は電源装置４への電源
装置フィードバック信号、１９は流量調整器２への流量
調整器フィードバック信号、２０は電源装置フィードバ
ック信号テレメトリ、２１は電源装置からのテレメトリ
１０のうちのビーム電流テレメトリ信号、２８はイオン
エンジン制御器３０からのスラスタ部への推力基準信
号、２９はスラスタ部からイオンエンジン制御器３０へ
のテレメトリを示している。
【００２０】上記のように構成されたスラスタ部の動作
について説明する。スラスタ制御器５が、イオンエンジ
ン制御器３０からの推力基準信号を受け、電源装置４へ
電源装置コマンド９を発信し、推力剤貯蔵供給器３への
推進剤供給信号１４を介して流量調整器２へ流量調整器
コマンド１１を発信することにより、スラスタ１への電
力供給１３および推進剤供給１５が行われ、スラスタの
放電状態を示すモニタ信号８により電源装置４内の複数
の電源のオンオフ制御が行えるという機能は、従来の装
置と全く同じである。
について説明する。スラスタ制御器５が、イオンエンジ
ン制御器３０からの推力基準信号を受け、電源装置４へ
電源装置コマンド９を発信し、推力剤貯蔵供給器３への
推進剤供給信号１４を介して流量調整器２へ流量調整器
コマンド１１を発信することにより、スラスタ１への電
力供給１３および推進剤供給１５が行われ、スラスタの
放電状態を示すモニタ信号８により電源装置４内の複数
の電源のオンオフ制御が行えるという機能は、従来の装
置と全く同じである。
【００２１】この発明に係わるスラスタ部の推力制御
は、電源フィードバック信号テレメトリ２０およびビー
ム電流テレメトリ信号２１をフィードバック制御部１７
内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し電
源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバッ
ク信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出力
レベルを自動的に制御することで、スラスタ部の推力を
より精度よく安定に発生させる制御を可能にしている。
は、電源フィードバック信号テレメトリ２０およびビー
ム電流テレメトリ信号２１をフィードバック制御部１７
内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し電
源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバッ
ク信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出力
レベルを自動的に制御することで、スラスタ部の推力を
より精度よく安定に発生させる制御を可能にしている。
【００２２】スラスタ部の推力制御について、さらに詳
しく述べるならば、スラスタ１で加速されるイオンを１
価であると仮定すると、スラスタ部の推力Ｆは、次式で
示される。 √（２Ｖｂ／εｓｐ）・Ｉｂ ……… （３）
しく述べるならば、スラスタ１で加速されるイオンを１
価であると仮定すると、スラスタ部の推力Ｆは、次式で
示される。 √（２Ｖｂ／εｓｐ）・Ｉｂ ……… （３）
【００２３】ここで、Ｉｂはビーム電流、Ｖｂはビーム
電圧、εｓｐは比電荷である。また、比電荷εｓｐは次
式で示される。 εｓｐ＝ｑ／Ｍ ……… （４）
電圧、εｓｐは比電荷である。また、比電荷εｓｐは次
式で示される。 εｓｐ＝ｑ／Ｍ ……… （４）
【００２４】ここで、ｑは電荷、Ｍはイオンの質量であ
る。なお、ビーム電流Ｉｂとビーム電圧Ｖｂは、電源装
置４からスラスタ１への出力として検出できる。式
（３）から分かるように、ビーム電圧を一定にすると、
推力Ｆはビーム電流Ｉｂに比例する。所望の推力を得る
ビーム電流値をＩｂ* 、ビーム電流テレメトリをＩｂと
すると、その偏差ΔＩｂは、次式で示される。 ΔＩｂ＝Ｉｂ* −Ｉｂ ……… （５）
る。なお、ビーム電流Ｉｂとビーム電圧Ｖｂは、電源装
置４からスラスタ１への出力として検出できる。式
（３）から分かるように、ビーム電圧を一定にすると、
推力Ｆはビーム電流Ｉｂに比例する。所望の推力を得る
ビーム電流値をＩｂ* 、ビーム電流テレメトリをＩｂと
すると、その偏差ΔＩｂは、次式で示される。 ΔＩｂ＝Ｉｂ* −Ｉｂ ……… （５）
【００２５】すなわち、ΔＩｂを小さくするように所定
の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８および
流量調整器フィードバック信号１９を変化させることに
より、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力変
動を低減することができる。また、第２のスラスタ部３
２で、第２の推力基準信号３７で示される推力｜Ｆ２｜
を発生させる制御方式については、上記説明したよう
に、第１のスラスタ部３１で、第１の推力基準信号３５
で示される推力｜Ｆ１｜を発生させる制御と全く同一で
ある。このように、第１のスラスタ部３１と第２のスラ
スタ部３２で発生する推力により、イオンエンジン装置
で発生させる全推力の大きさと方向を高精度かつ高安定
に制御することができる。
の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８および
流量調整器フィードバック信号１９を変化させることに
より、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力変
動を低減することができる。また、第２のスラスタ部３
２で、第２の推力基準信号３７で示される推力｜Ｆ２｜
を発生させる制御方式については、上記説明したよう
に、第１のスラスタ部３１で、第１の推力基準信号３５
で示される推力｜Ｆ１｜を発生させる制御と全く同一で
ある。このように、第１のスラスタ部３１と第２のスラ
スタ部３２で発生する推力により、イオンエンジン装置
で発生させる全推力の大きさと方向を高精度かつ高安定
に制御することができる。
【００２６】実施例２．図４は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に比例する電源装置の電
圧値を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実施
例を示している。図において、２２は電源装置からのテ
レメトリ１０のうちビーム電流テレメトリ信号を示して
おり、他は図３と同様である。図１および図２で示され
ているように、イオンエンジン装置で発生させる推力の
大きさと方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力
を合成して得られることは前述したとおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に比例する電源装置の電
圧値を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実施
例を示している。図において、２２は電源装置からのテ
レメトリ１０のうちビーム電流テレメトリ信号を示して
おり、他は図３と同様である。図１および図２で示され
ているように、イオンエンジン装置で発生させる推力の
大きさと方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力
を合成して得られることは前述したとおりである。
【００２７】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図４のスラスタ部の推力制御においては、電源フィ
ードバックテレメトリ２０およびビーム電圧テレメトリ
信号２２をフィードバック制御部１７内で演算し、現在
の動作状況を基準値と比較、判定し電源装置４および流
量調整器２への電源装置フィードバック信号１８と流量
調整器フィードバック信号１９の出力レベルを自動的に
制御することで、スラスタの推力をより精度よく安定に
発生させる制御を可能にしている。
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図４のスラスタ部の推力制御においては、電源フィ
ードバックテレメトリ２０およびビーム電圧テレメトリ
信号２２をフィードバック制御部１７内で演算し、現在
の動作状況を基準値と比較、判定し電源装置４および流
量調整器２への電源装置フィードバック信号１８と流量
調整器フィードバック信号１９の出力レベルを自動的に
制御することで、スラスタの推力をより精度よく安定に
発生させる制御を可能にしている。
【００２８】イオンエンジン装置の推力制御について、
イオンエンジン装置の推力Ｆは、上記式（３）で表され
る。式（３）から分かるように、ビーム電流Ｉｂを一定
にすると、推力Ｆはビーム電圧Ｖｂの平方根に比例す
る。所望の推力を得るビーム電圧をＶｂ* 、ビーム電圧
テレメトリをＶｂとすると、その偏差ΔＶｂは、次式で
表される。 ΔＶｂ＝Ｖｂ* −Ｖｂ ……… （６）
イオンエンジン装置の推力Ｆは、上記式（３）で表され
る。式（３）から分かるように、ビーム電流Ｉｂを一定
にすると、推力Ｆはビーム電圧Ｖｂの平方根に比例す
る。所望の推力を得るビーム電圧をＶｂ* 、ビーム電圧
テレメトリをＶｂとすると、その偏差ΔＶｂは、次式で
表される。 ΔＶｂ＝Ｖｂ* −Ｖｂ ……… （６）
【００２９】すなわち、ΔＶｂを小さくするように所定
の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８および
流量調整器フィードバック信号１９を変化させることに
より、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力変
動を低減することができる。このように制御された第１
のスラスタ部３１と第２のスラスタ部３２で発生させる
ことにより、イオンエンジン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８および
流量調整器フィードバック信号１９を変化させることに
より、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力変
動を低減することができる。このように制御された第１
のスラスタ部３１と第２のスラスタ部３２で発生させる
ことにより、イオンエンジン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
【００３０】実施例３．図５は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に比例する電源装置の電
流値および電圧値を制御し、スラスタの推力変動を低減
させる一実施例を示している。図において、２３は電源
装置からのテレメトリ１０のうちビーム電流テレメトリ
信号およびビーム電圧テレメトリ信号を示しており、他
は図３と同様である。図１および図２で示されているよ
うに、イオンエンジン装置で発生させる推力の大きさと
方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力を合成し
て得られることは前述したとおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に比例する電源装置の電
流値および電圧値を制御し、スラスタの推力変動を低減
させる一実施例を示している。図において、２３は電源
装置からのテレメトリ１０のうちビーム電流テレメトリ
信号およびビーム電圧テレメトリ信号を示しており、他
は図３と同様である。図１および図２で示されているよ
うに、イオンエンジン装置で発生させる推力の大きさと
方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力を合成し
て得られることは前述したとおりである。
【００３１】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図５のスラスタ部の推力制御においては、電源フィ
ードバックテレメトリ２０およびビーム電流テレメトリ
信号およびビーム電圧テレメトリ信号２３をフィードバ
ック制御部１７内で演算し、現在の動作状況を基準値と
比較、判定し電源装置４および流量調整器２への電源装
置フィードバック信号１８と流量調整器フィードバック
信号１９の出力レベルを自動的に制御することで、スラ
スタの推力をより精度よく安定に発生させる制御を可能
にしている。
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図５のスラスタ部の推力制御においては、電源フィ
ードバックテレメトリ２０およびビーム電流テレメトリ
信号およびビーム電圧テレメトリ信号２３をフィードバ
ック制御部１７内で演算し、現在の動作状況を基準値と
比較、判定し電源装置４および流量調整器２への電源装
置フィードバック信号１８と流量調整器フィードバック
信号１９の出力レベルを自動的に制御することで、スラ
スタの推力をより精度よく安定に発生させる制御を可能
にしている。
【００３２】イオンエンジン装置の推力制御について、
イオンエンジン装置の推力Ｆは、上記式（３）で表され
る。式（３）から分かるように、推力Ｆは、ビーム電流
Ｉｂに比例しビーム電圧Ｖｂの平方根に比例する。所望
の推力を得るビーム電流およびビーム電圧をＩｂ* 、Ｖ
ｂ* 、ビーム電流テレメトリおよびビーム電圧テレメト
リをＩｂ、Ｖｂとすると、それぞれの偏差ΔＩｂ、ΔＶ
ｂは、式（５）および式（６）で表される。
イオンエンジン装置の推力Ｆは、上記式（３）で表され
る。式（３）から分かるように、推力Ｆは、ビーム電流
Ｉｂに比例しビーム電圧Ｖｂの平方根に比例する。所望
の推力を得るビーム電流およびビーム電圧をＩｂ* 、Ｖ
ｂ* 、ビーム電流テレメトリおよびビーム電圧テレメト
リをＩｂ、Ｖｂとすると、それぞれの偏差ΔＩｂ、ΔＶ
ｂは、式（５）および式（６）で表される。
【００３３】すなわち、式（５）および式（６）で表さ
れるΔＩｂ、ΔＶｂを小さくするように所定の動作範囲
内で電源装置フィードバック信号１８および流量調整器
フィードバック信号１９を変化させることにより、過渡
時における推力変化、経年変化に伴う推力変動を低減す
ることができる。このように制御された第１のスラスタ
部３１と第２のスラスタ部３２で推力を発生させること
により、イオンエンジン装置で発生させる全推力の大き
さと方向を高精度かつ高安定に制御することができる。
れるΔＩｂ、ΔＶｂを小さくするように所定の動作範囲
内で電源装置フィードバック信号１８および流量調整器
フィードバック信号１９を変化させることにより、過渡
時における推力変化、経年変化に伴う推力変動を低減す
ることができる。このように制御された第１のスラスタ
部３１と第２のスラスタ部３２で推力を発生させること
により、イオンエンジン装置で発生させる全推力の大き
さと方向を高精度かつ高安定に制御することができる。
【００３４】実施例４．図６は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの消費電力を低減し、電源装置
のビーム電流値、ビーム電圧値を制御し電力効率を改善
する一実施例を示している。図において、２４は電源装
置からテレメトリ１０のうちビーム電流、ビーム電圧、
放電電流および放電電圧テレメトリ信号を示しており、
他は図３と同様である。図１および図２で示されている
ように、イオンエンジン装置で発生させる推力の大きさ
と方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力を合成
して得られることは前述したとおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの消費電力を低減し、電源装置
のビーム電流値、ビーム電圧値を制御し電力効率を改善
する一実施例を示している。図において、２４は電源装
置からテレメトリ１０のうちビーム電流、ビーム電圧、
放電電流および放電電圧テレメトリ信号を示しており、
他は図３と同様である。図１および図２で示されている
ように、イオンエンジン装置で発生させる推力の大きさ
と方向が、２つのスラスタ部を用いて各々の推力を合成
して得られることは前述したとおりである。
【００３５】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図６のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流、ビー
ム電圧、放電電流および放電電圧テレメトリ信号２４を
フィードバック制御部１７内で演算し、現在の動作状況
を基準値と比較、判定し電源装置４および流量調整器２
への電源装置フィードバック信号１８と流量調整器フィ
ードバック信号１９の出力レベルを自動的に制御するこ
とで、スラスタ１に供給する電力供給１３を低減させる
ことができる。上記のビーム電流、ビーム電圧、放電電
流および放電電圧テレメトリ信号２４から求められる電
源装置４の総消費電力と推力に供する電力の比を電力効
率ηとする。電力効率ηは、次式で表される。 η＝（Ｖｂ・Ｉｂ＋Ｖｄ・Ｉｄ）／（ＶIN・ＩIN）………（７）
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図６のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流、ビー
ム電圧、放電電流および放電電圧テレメトリ信号２４を
フィードバック制御部１７内で演算し、現在の動作状況
を基準値と比較、判定し電源装置４および流量調整器２
への電源装置フィードバック信号１８と流量調整器フィ
ードバック信号１９の出力レベルを自動的に制御するこ
とで、スラスタ１に供給する電力供給１３を低減させる
ことができる。上記のビーム電流、ビーム電圧、放電電
流および放電電圧テレメトリ信号２４から求められる電
源装置４の総消費電力と推力に供する電力の比を電力効
率ηとする。電力効率ηは、次式で表される。 η＝（Ｖｂ・Ｉｂ＋Ｖｄ・Ｉｄ）／（ＶIN・ＩIN）………（７）
【００３６】ここで、Ｉｂはビーム電流、Ｖｂはビーム
電圧、Ｉｄは放電電流、Ｖｄは放電電圧、ＩINは入力電
流およびＶINは入力電圧である。
電圧、Ｉｄは放電電流、Ｖｄは放電電圧、ＩINは入力電
流およびＶINは入力電圧である。
【００３７】すなわち、電力効率ηが１に近づくほど、
電源装置４の電力効率がよいことになる。電源装置４の
総消費電力（入力電流と入力電圧の積）を小さくすると
同時に、電力効率ηを１に近づけるように、所定の動作
範囲内で電源装置フィードバック信号および流量調整器
フィードバック信号１９を変化させることにより、過渡
時における推力変化、経年変化に伴う推力変動を低減す
ることができる。このように制御された第１のスラスタ
部３１と第２のスラスタ部３２で推力を発生させること
により、イオンエンジン装置で発生させる全推力の大き
さと方向を高精度かつ高安定に制御することができる。
電源装置４の電力効率がよいことになる。電源装置４の
総消費電力（入力電流と入力電圧の積）を小さくすると
同時に、電力効率ηを１に近づけるように、所定の動作
範囲内で電源装置フィードバック信号および流量調整器
フィードバック信号１９を変化させることにより、過渡
時における推力変化、経年変化に伴う推力変動を低減す
ることができる。このように制御された第１のスラスタ
部３１と第２のスラスタ部３２で推力を発生させること
により、イオンエンジン装置で発生させる全推力の大き
さと方向を高精度かつ高安定に制御することができる。
【００３８】実施例５．図７は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある放
電電圧を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実
施例を示している。図において、２５は電源装置からの
テレメトリ１０のうちビーム電流、および放電電圧テレ
メトリ信号を示しており、他は図３と同様である。図１
および図２で示されているように、イオンエンジン装置
で発生させる推力の大きさと方向が、２つのスラスタ部
を用いて各々の推力を合成して得られることは前述した
とおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある放
電電圧を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実
施例を示している。図において、２５は電源装置からの
テレメトリ１０のうちビーム電流、および放電電圧テレ
メトリ信号を示しており、他は図３と同様である。図１
および図２で示されているように、イオンエンジン装置
で発生させる推力の大きさと方向が、２つのスラスタ部
を用いて各々の推力を合成して得られることは前述した
とおりである。
【００３９】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図７のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流および
放電電圧テレメトリ信号２５をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより安定に発生させる制御を可能にしている。
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図７のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流および
放電電圧テレメトリ信号２５をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより安定に発生させる制御を可能にしている。
【００４０】スラスタ１の推力は、所定の動作範囲にお
いてスラスタ１内の放電電圧と正の相関関係があり、放
電電圧を制御することでスラスタ１の推力を制御するこ
とが可能である。前述したようにスラスタ１の推力は、
式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電流Ｉ
ｂを検出することにより求められる。放電電圧を制御す
ることにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを検出
し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７内で
演算し、放電電圧を制御することにより間接的にスラス
タの推力を制御することができる。
いてスラスタ１内の放電電圧と正の相関関係があり、放
電電圧を制御することでスラスタ１の推力を制御するこ
とが可能である。前述したようにスラスタ１の推力は、
式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電流Ｉ
ｂを検出することにより求められる。放電電圧を制御す
ることにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを検出
し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７内で
演算し、放電電圧を制御することにより間接的にスラス
タの推力を制御することができる。
【００４１】すなわち、ビーム電流からスラスタ１の推
力を求め、所望の推力となるよう放電電圧を制御し、所
定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８およ
び流量調整器フィードバック信号１９を変化させること
により、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力
変動を低減することができる。このように制御された第
１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を発
生させることにより、イオン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
力を求め、所望の推力となるよう放電電圧を制御し、所
定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８およ
び流量調整器フィードバック信号１９を変化させること
により、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力
変動を低減することができる。このように制御された第
１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を発
生させることにより、イオン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
【００４２】実施例６．図８は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある放
電電流を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実
施例を示している。図において、２６は電源装置からの
テレメトリ１０のうちビーム電流、および放電電流テレ
メトリ信号を示しており、他は図３と同様である。図１
および図２で示されているように、イオンエンジン装置
で発生させる推力の大きさと方向が、２つのスラスタ部
を用いて各々の推力を合成して得られることは前述した
とおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある放
電電流を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一実
施例を示している。図において、２６は電源装置からの
テレメトリ１０のうちビーム電流、および放電電流テレ
メトリ信号を示しており、他は図３と同様である。図１
および図２で示されているように、イオンエンジン装置
で発生させる推力の大きさと方向が、２つのスラスタ部
を用いて各々の推力を合成して得られることは前述した
とおりである。
【００４３】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図８のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流および
放電電流テレメトリ信号２６をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより精度よく安定に発生させる制御を可能にしてい
る。
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図８のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流および
放電電流テレメトリ信号２６をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより精度よく安定に発生させる制御を可能にしてい
る。
【００４４】スラスタ１の推力は、所定の動作範囲にお
いてスラスタ１内の放電電流と正の相関関係があり、放
電電圧を制御することでスラスタ１の推力を制御するこ
とが可能である。前述したようにスラスタ１の推力は、
式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電流Ｉ
ｂを検出することにより求められる。放電電圧を制御す
ることにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを検出
し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７内で
演算し、放電電流を制御することにより間接的にスラス
タの推力を制御することができる。
いてスラスタ１内の放電電流と正の相関関係があり、放
電電圧を制御することでスラスタ１の推力を制御するこ
とが可能である。前述したようにスラスタ１の推力は、
式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電流Ｉ
ｂを検出することにより求められる。放電電圧を制御す
ることにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを検出
し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７内で
演算し、放電電流を制御することにより間接的にスラス
タの推力を制御することができる。
【００４５】すなわち、ビーム電流からスラスタ１の推
力を求め、所望の推力となるよう放電電流を制御し、所
定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８およ
び流量調整器フィードバック信号１９を変化させること
により、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力
変動を低減することができる。このように制御された第
１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を発
生させることにより、イオン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
力を求め、所望の推力となるよう放電電流を制御し、所
定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８およ
び流量調整器フィードバック信号１９を変化させること
により、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推力
変動を低減することができる。このように制御された第
１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を発
生させることにより、イオン装置で発生させる全推力の
大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することができ
る。
【００４６】実施例７．図９は、この発明の特徴である
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある推
進剤流量を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一
実施例を示している。図において、２７は流量調整器２
からのテレメトリ１２のうち推進剤流量テレメトリ信号
および電源装置４からの電源装置テレメトリ１０のうち
ビーム電流テレメトリを示しており、他は図３と同様で
ある。図１および図２で示されているように、イオンエ
ンジン装置で発生させる推力の大きさと方向が、２つの
スラスタ系を用いて各々の推力を合成して得られること
は前述したとおりである。
イオンエンジン装置の２つのスラスタ部にフィードバッ
ク制御を行い、スラスタの推力に正の相関関係のある推
進剤流量を制御し、スラスタの推力変動を低減させる一
実施例を示している。図において、２７は流量調整器２
からのテレメトリ１２のうち推進剤流量テレメトリ信号
および電源装置４からの電源装置テレメトリ１０のうち
ビーム電流テレメトリを示しており、他は図３と同様で
ある。図１および図２で示されているように、イオンエ
ンジン装置で発生させる推力の大きさと方向が、２つの
スラスタ系を用いて各々の推力を合成して得られること
は前述したとおりである。
【００４７】この実施例においては、第１のスラスタ部
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図９のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流およ推
進剤流量テレメトリ信号２７をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより精度よく安定に発生させる制御を可能にしてい
る。
および第２のスラスタ部に対して同一の推力制御を行
う。図９のスラスタ部の推力制御においては、電源装置
フィードバックテレメトリ２０およびビーム電流およ推
進剤流量テレメトリ信号２７をフィードバック制御部１
７内で演算し、現在の動作状況を基準値と比較、判定し
電源装置４および流量調整器２への電源装置フィードバ
ック信号１８と流量調整器フィードバック信号１９の出
力レベルを自動的に制御することで、スラスタ１の推力
をより精度よく安定に発生させる制御を可能にしてい
る。
【００４８】スラスタ１の推力は、所定の動作範囲にお
いてスラスタ１内の推進剤流量と正の相関関係があり、
推進剤流量を制御することでスラスタ１の推力を制御す
ることが可能である。前述したようにスラスタ１の推力
は、式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電
流Ｉｂを検出することにより求められる。推進剤流量を
制御することにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを
検出し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７
内で演算し、推進剤流量を制御することにより間接的に
スラスタの推力を制御することができる。
いてスラスタ１内の推進剤流量と正の相関関係があり、
推進剤流量を制御することでスラスタ１の推力を制御す
ることが可能である。前述したようにスラスタ１の推力
は、式（３）からビーム電圧Ｖｂを一定にしてビーム電
流Ｉｂを検出することにより求められる。推進剤流量を
制御することにより、推力に比例したビーム電流Ｉｂを
検出し、スラスタ１の推力をフィードバック制御部１７
内で演算し、推進剤流量を制御することにより間接的に
スラスタの推力を制御することができる。
【００４９】すなわち、ビーム電流からスラスタ１の推
力を求め、所望の推力となるよう推進剤流量を制御し、
所定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８お
よび流量調整器フィードバック信号１９を変化させるこ
とにより、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推
力変動を低減することができる。このように制御された
第１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を
発生させることにより、イオン装置で発生させる全推力
の大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することがで
きる。
力を求め、所望の推力となるよう推進剤流量を制御し、
所定の動作範囲内で電源装置フィードバック信号１８お
よび流量調整器フィードバック信号１９を変化させるこ
とにより、過渡時における推力変化、経年変化に伴う推
力変動を低減することができる。このように制御された
第１のスラスタ部３１と第２のスラスタ系３２で推力を
発生させることにより、イオン装置で発生させる全推力
の大きさと方向を高精度かつ高安定に制御することがで
きる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば２つの
スラスタ部を用いて、各々のスラスタ部の電源装置、流
量調整器からのスラスタの動作状況を示すテレメトリ信
号をフィードバック制御部で、基準値と比較、演算を行
い電源出力および流量調整器からの推進剤流量にフィー
ドバックすることにより、自動的にスラスタの推力をよ
り精度よく安定に発生させることにより、イオンエンジ
ン装置の合成推力の安定化と推力方向の制御を行うこと
ができるという効果がある。
スラスタ部を用いて、各々のスラスタ部の電源装置、流
量調整器からのスラスタの動作状況を示すテレメトリ信
号をフィードバック制御部で、基準値と比較、演算を行
い電源出力および流量調整器からの推進剤流量にフィー
ドバックすることにより、自動的にスラスタの推力をよ
り精度よく安定に発生させることにより、イオンエンジ
ン装置の合成推力の安定化と推力方向の制御を行うこと
ができるという効果がある。
【図１】この発明のイオンエンジン装置の全体構成図で
ある。
ある。
【図２】この発明の原理を示すベクトル図である。
【図３】この発明の実施例１のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】この発明の実施例２のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図５】この発明の実施例３のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】この発明の実施例４のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図７】この発明の実施例５のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】この発明の実施例６のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】この発明の実施例７のスラスタ部の推力発生を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１０】従来のイオンエンジン装置の全体構成図であ
る。
る。
【図１１】従来のスラスタ部の推力発生を示すブロック
図である。
図である。
１ スラスタ ２ 流量調整器 ３ 推進剤貯蔵供給器 ４ 電源装置 ５ スラスタ制御器 ６ 地上からのコマンド ７ 地上へのテレメトリ ８ 電源装置からのモニタ信号 ９ 電源装置へのコマンド １０ 電源装置からのテレメトリ １１ 流量調整器へのコマンド １２ 流量調整器からのテレメトリ １３ スラスタへの電力供給 １４ スラスタへの推進剤供給 １５ 推進剤貯蔵供給器への推進剤供給信号 １６ 制御部 １７ フィードバック制御部 １８ 電源装置フィードバック信号 １９ 流量調整器フィードバック信号 ２０ 電源装置フィードバック信号テレメトリ ２１ ビーム電流テレメトリ信号 ２２ ビーム電圧テレメトリ信号 ２３ ビーム電流およびビーム電圧テレメトリ信号 ２４ ビーム電流、ビーム電圧、入力電流および入力電
圧テレメトリ信号 ２５ ビーム電流および放電電圧テレメトリ信号 ２６ ビーム電流および放電電流テレメトリ信号 ２７ ビーム電流および推進剤流量テレメトリ信号 ２８ スラスタ部への推力基準信号 ２９ スラスタ部からのテレメトリ ３０ イオンエンジン制御部 ３１ 第１のスラスタ部 ３２ 第２のスラスタ部 ３３ 地上からのイオンエンジン制御部へのコマンド ３４ 地上へのイオンエンジン制御部のテレメトリ ３５ 第１のスラスタ部への推力基準信号 ３６ 第１のスラスタ部からのテレメトリ ３７ 第２のスラスタ部への推力基準信号 ３８ 第２のスラスタ部からのテレメトリ Ｏ イオンエンジン装置の推力の中心 ＯＡ 第１のスラスタの推力方向を示す線分 ＯＢ 第２のスラスタの推力方向を示す線分 ＯＣ 第１のスラスタと第２のスラスタのキャント角の
二等分線 Ｆ１ 第１のスラスタの推力 Ｆ２ 第２のスラスタの推力 Ｆｉ 第１のスラスタと第２のスラスタの合成推力 θｃ 第１のスラスタと第２のスラスタのキャント角 θｉ 第１のスラスタと第２のスラスタの合成推力方向
圧テレメトリ信号 ２５ ビーム電流および放電電圧テレメトリ信号 ２６ ビーム電流および放電電流テレメトリ信号 ２７ ビーム電流および推進剤流量テレメトリ信号 ２８ スラスタ部への推力基準信号 ２９ スラスタ部からのテレメトリ ３０ イオンエンジン制御部 ３１ 第１のスラスタ部 ３２ 第２のスラスタ部 ３３ 地上からのイオンエンジン制御部へのコマンド ３４ 地上へのイオンエンジン制御部のテレメトリ ３５ 第１のスラスタ部への推力基準信号 ３６ 第１のスラスタ部からのテレメトリ ３７ 第２のスラスタ部への推力基準信号 ３８ 第２のスラスタ部からのテレメトリ Ｏ イオンエンジン装置の推力の中心 ＯＡ 第１のスラスタの推力方向を示す線分 ＯＢ 第２のスラスタの推力方向を示す線分 ＯＣ 第１のスラスタと第２のスラスタのキャント角の
二等分線 Ｆ１ 第１のスラスタの推力 Ｆ２ 第２のスラスタの推力 Ｆｉ 第１のスラスタと第２のスラスタの合成推力 θｃ 第１のスラスタと第２のスラスタのキャント角 θｉ 第１のスラスタと第２のスラスタの合成推力方向
Claims (7)
- 【請求項１】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電流値にフィードバックを行い、２つのス
ラスタ部の合成推力の大きさと方向を制御できるように
したことを特徴とするイオンエンジン装置。 - 【請求項２】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電圧値にフィードバックを行い、２つのス
ラスタ部の合成推力の大きさと方向を制御できるように
したことを特徴とするイオンエンジン装置。 - 【請求項３】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電流値および電圧値にフィードバックを行
い、２つのスラスタ部の合成推力の大きさと方向を制御
できるようにしたことを特徴とするイオンエンジン装
置。 - 【請求項４】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に比例す
る電源装置の電流値および電圧値にフィードバックを行
うと同時に、電源装置の入力電圧に対して電力効率を改
善し、２つのスラスタ部の合成推力の大きさと方向を制
御できるようにしたことを特徴とするイオンエンジン装
置。 - 【請求項５】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に対して
正の相関関係にあるスラスタの放電電圧にフィードバッ
ク制御を行い、２つのスラスタ部の合成推力の大きさと
方向を制御できるようにしたことを特徴とするイオンエ
ンジン装置。 - 【請求項６】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に対して
正の相関関係にあるスラスタの放電電流にフィードバッ
ク制御を行い、２つのスラスタ部の合成推力の大きさと
方向を制御できるようにしたことを特徴とするイオンエ
ンジン装置。 - 【請求項７】 推力を発生する機能をもつスラスタ、上
記スラスタへの推進剤流量を制御する機能をもつ流量調
整器、推進剤を貯蔵・供給する機能をもつ推進剤貯蔵供
給器、上記のスラスタ、流量調整器、推進剤貯蔵供給器
へ電力を供給する機能をもつ電源装置、およびスラスタ
の推力を制御するスラスタ制御器から構成されるスラス
タ部を一定のキャント角で２つ備えるとともに、その２
つのスラスタ部の推力を、テレメトリ・コマンド信号と
のインタフェース機能をもつイオンエンジン制御部で制
御するイオンエンジン装置において、上記各構成要素の
動作状態を示す信号を用いて電源出力および推進剤流量
を制御し、かつ、上記２つのスラスタ部の推力に対して
正の相関関係にあるスラスタに供給する推進剤流量にフ
ィードバック制御を行い、２つのスラスタ部の合成推力
の大きさと方向を制御できるようにしたことを特徴とす
るイオンエンジン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5032017A JPH06249132A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | イオンエンジン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5032017A JPH06249132A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | イオンエンジン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249132A true JPH06249132A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12347095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5032017A Pending JPH06249132A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | イオンエンジン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249132A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042007A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-13 | Hamamatsu Photonics Kk | エネルギー発生装置及びエネルギー発生方法 |
| JP2013222578A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
| JP2014101881A (ja) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Boeing Co | イオン推進システム用ロータリスイッチアセンブリ |
| WO2018003005A1 (ja) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星および推力バランス調整方法 |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP5032017A patent/JPH06249132A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042007A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-13 | Hamamatsu Photonics Kk | エネルギー発生装置及びエネルギー発生方法 |
| JP2013222578A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
| JP2014101881A (ja) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Boeing Co | イオン推進システム用ロータリスイッチアセンブリ |
| WO2018003005A1 (ja) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星および推力バランス調整方法 |
| US11117685B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Artificial satellite and thrust balance adjustment method |
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