JPH07102839B2 - 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 - Google Patents
宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法Info
- Publication number
- JPH07102839B2 JPH07102839B2 JP63167317A JP16731788A JPH07102839B2 JP H07102839 B2 JPH07102839 B2 JP H07102839B2 JP 63167317 A JP63167317 A JP 63167317A JP 16731788 A JP16731788 A JP 16731788A JP H07102839 B2 JPH07102839 B2 JP H07102839B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wheel
- command
- angular momentum
- speed
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法に
関するものである。
関するものである。
以下，第２図に示す４スキューホイール構成の姿勢制御
系を例にとり説明する。図において（１），（２），
（３）は宇宙飛翔体のロール軸，ピツチ軸，ヨー軸，
（４），（５），（６），（７）は，この宇宙飛翔体に
取り付けられたホイール1,ホイール2,ホイール３及びホ
イール４である。ここではこれらの４個のホイールの回
転軸はロール／ヨー平面からαのエレベーション角をも
ち，ピツチ軸まわりに90degずつ回転したアジマス角を
もつているものとする。
系を例にとり説明する。図において（１），（２），
（３）は宇宙飛翔体のロール軸，ピツチ軸，ヨー軸，
（４），（５），（６），（７）は，この宇宙飛翔体に
取り付けられたホイール1,ホイール2,ホイール３及びホ
イール４である。ここではこれらの４個のホイールの回
転軸はロール／ヨー平面からαのエレベーション角をも
ち，ピツチ軸まわりに90degずつ回転したアジマス角を
もつているものとする。
第３図は，第２図に示したホイール構成に対する，従来
のホイールによる姿勢制御系のブロツク図を示すもので
あり，図において（８）は宇宙飛翔体の姿勢を検出する
ための姿勢センサ，（９）は上記姿勢センサ（８）の出
力信号を入力して制御トルクコマンドを計算するための
制御トルクコマンド計算部，（10）は，制御トルクコマ
ンド計算部の出力であるロール，ピツチ，ヨー軸のトル
クコマンド信号を積分して角運動量コマンドを発生する
ための積分器（ここで1/Sはラプラス演算子による積分
器を示したものである），（11）はこの積分器の出力を
もとに各ホイールへの角運動量の分配及び速度コマンド
信号を計算するためのホイール角運動量分配則及びホイ
ール速度コマンド計算部，（12），（13），（14），
（15）は，ホイール1,ホイール2,ホイール３及びホイー
ル４の速度を速度コマンド信号に追従させるためのホイ
ール速度制御部，（４），（５），（６），（７）は第
２図に示したように配置されたホイール1,ホイール2,ホ
イール３及びホイール4,（16）は宇宙飛翔体のダイナミ
クスである。
のホイールによる姿勢制御系のブロツク図を示すもので
あり，図において（８）は宇宙飛翔体の姿勢を検出する
ための姿勢センサ，（９）は上記姿勢センサ（８）の出
力信号を入力して制御トルクコマンドを計算するための
制御トルクコマンド計算部，（10）は，制御トルクコマ
ンド計算部の出力であるロール，ピツチ，ヨー軸のトル
クコマンド信号を積分して角運動量コマンドを発生する
ための積分器（ここで1/Sはラプラス演算子による積分
器を示したものである），（11）はこの積分器の出力を
もとに各ホイールへの角運動量の分配及び速度コマンド
信号を計算するためのホイール角運動量分配則及びホイ
ール速度コマンド計算部，（12），（13），（14），
（15）は，ホイール1,ホイール2,ホイール３及びホイー
ル４の速度を速度コマンド信号に追従させるためのホイ
ール速度制御部，（４），（５），（６），（７）は第
２図に示したように配置されたホイール1,ホイール2,ホ
イール３及びホイール4,（16）は宇宙飛翔体のダイナミ
クスである。
この，姿勢制御系では，姿勢センサ（８）により，宇宙
飛翔体の姿勢誤差を検出し，この信号をもとに宇宙飛翔
体の姿勢を制御するためのトルクコマンドを制御トルク
コマンド計算部（９）で計算する。積分器（10）は，ホ
イールを速度コマンド方式で使用し，ホイールのロスト
ルクによる姿勢誤差への影響を小さく抑えるためのもの
であり，直接制御トルクコマンド信号を分配して各ホイ
ールをトルクコマンド方式で使用する場合に比べると制
御精度が改善される。このような姿勢制御系ではホイー
ルが故障した場合には，ホイール分配則切替コマンドに
より，ホイール角運動量分配則及びホイール速度コマン
ド計算部（11）でホイールの分配則を切替えると同時
に，ホイール速度制御部オン／オフコマンド信号によ
り，故障したホイールに対応する速度制御部をオフにす
る。
飛翔体の姿勢誤差を検出し，この信号をもとに宇宙飛翔
体の姿勢を制御するためのトルクコマンドを制御トルク
コマンド計算部（９）で計算する。積分器（10）は，ホ
イールを速度コマンド方式で使用し，ホイールのロスト
ルクによる姿勢誤差への影響を小さく抑えるためのもの
であり，直接制御トルクコマンド信号を分配して各ホイ
ールをトルクコマンド方式で使用する場合に比べると制
御精度が改善される。このような姿勢制御系ではホイー
ルが故障した場合には，ホイール分配則切替コマンドに
より，ホイール角運動量分配則及びホイール速度コマン
ド計算部（11）でホイールの分配則を切替えると同時
に，ホイール速度制御部オン／オフコマンド信号によ
り，故障したホイールに対応する速度制御部をオフにす
る。
上記のようなホイールによる従来の姿勢制御系では，ホ
イールの故障検知をオンボードで実施しないため，通常
ホイールが故障するとホイールによる姿勢制御を続行す
ることができなくなるという問題点があった。また，た
とえオンボードでホイール故障検知を実施しホイール分
配則切替コマンドによりホイール分配則を切替えたとし
ても，ホイール速度コマンドが切替前後で不連続的に変
化するため，分配則切替時に大きな過渡誤差を発生する
かあるいはホイールのトルクリミツトにより系が不安定
になつた。
イールの故障検知をオンボードで実施しないため，通常
ホイールが故障するとホイールによる姿勢制御を続行す
ることができなくなるという問題点があった。また，た
とえオンボードでホイール故障検知を実施しホイール分
配則切替コマンドによりホイール分配則を切替えたとし
ても，ホイール速度コマンドが切替前後で不連続的に変
化するため，分配則切替時に大きな過渡誤差を発生する
かあるいはホイールのトルクリミツトにより系が不安定
になつた。
この発明は上記のような不具合を解消するためになされ
たもので，ホイールの故障に対しても大きな過渡誤差を
発生することなしにスムーズに新しいホイール分配則に
切替わり，ホイールによる姿勢制御が続行される姿勢制
御方法を得ることを目的とするものである。
たもので，ホイールの故障に対しても大きな過渡誤差を
発生することなしにスムーズに新しいホイール分配則に
切替わり，ホイールによる姿勢制御が続行される姿勢制
御方法を得ることを目的とするものである。
この発明に係るホイールによる姿勢制御方法はホイール
故障検知部と角運動量コマンド初期値計算部と角運動量
コマンド初期値設定部とを設けたものである。
故障検知部と角運動量コマンド初期値計算部と角運動量
コマンド初期値設定部とを設けたものである。
この発明におけるホイールによる姿勢制御方法は，ホイ
ール故障検知部でホイールの故障を検知すると，故障し
たホイールの速度制御部をオフし，ホイール角運動量分
配則を切替えると同時に，角運動量コマンド初期値計算
部及び角運動量コマンド初期値設定部により，正常なホ
イールへの速度コマンドがホイール分配則切替えの前後
で不連続にならないように角運動量コマンドを再設定す
る。
ール故障検知部でホイールの故障を検知すると，故障し
たホイールの速度制御部をオフし，ホイール角運動量分
配則を切替えると同時に，角運動量コマンド初期値計算
部及び角運動量コマンド初期値設定部により，正常なホ
イールへの速度コマンドがホイール分配則切替えの前後
で不連続にならないように角運動量コマンドを再設定す
る。
第１図は，この発明による姿勢制御系の一実施例を示す
ブロツク図であり，図中，（４）〜（16）は従来の姿勢
制御系と全く同一のものである。
ブロツク図であり，図中，（４）〜（16）は従来の姿勢
制御系と全く同一のものである。
この発明では，ホイール故障検知部（17）と，角運動量
コマンド初期値計算部（18）と，角運動量コマンド初期
値設定部（19）を設けたことが従来の姿勢制御系と異な
るところである。ホイール故障検知部（17）では，ホイ
ール角運動量分配則及びホイール速度コマンド計算部
（11）の出力であるホイール速度コマンド信号と，各ホ
イールのタコメータ信号をもとに，ホイールの速度制御
誤差が設定範囲を越すとホイールの故障とみなし，該当
するホイールの速度制御部をオフすると同時に，ホイー
ル分配則切替えコマンドを発生し，故障したホイールを
除いた新しいホイール構成に対応する角運動量分配則に
切替える。ホイール故障検知部（17）はこれと同時に，
角運動量コマンド初期値計算部（18）及び角運動量コマ
ンド初期値設定部（19）に，ホイール故障フラグ及び，
角運動量コマンド初期設定実行パルスを出力する。
コマンド初期値計算部（18）と，角運動量コマンド初期
値設定部（19）を設けたことが従来の姿勢制御系と異な
るところである。ホイール故障検知部（17）では，ホイ
ール角運動量分配則及びホイール速度コマンド計算部
（11）の出力であるホイール速度コマンド信号と，各ホ
イールのタコメータ信号をもとに，ホイールの速度制御
誤差が設定範囲を越すとホイールの故障とみなし，該当
するホイールの速度制御部をオフすると同時に，ホイー
ル分配則切替えコマンドを発生し，故障したホイールを
除いた新しいホイール構成に対応する角運動量分配則に
切替える。ホイール故障検知部（17）はこれと同時に，
角運動量コマンド初期値計算部（18）及び角運動量コマ
ンド初期値設定部（19）に，ホイール故障フラグ及び，
角運動量コマンド初期設定実行パルスを出力する。
角運動量コマンド初期値計算部（18）ではホイール故障
検知部（17）からの出力であるホイール故障フラグをも
とに，故障したホイールの速度をゼロとし，残りの正常
なホイールの速度として，ホイール角運動量分配則及び
ホイール速度コマンド計算部（11）の出力である速度コ
マンド信号を用いて，正常なホイールがもつている角運
動量の合計のロール，ピツチ，ヨーの３軸成分を計算す
る。角運動量コマンド初期値設定部（19）は上記角運動
量コマンド初期値計算部（18）の出力である。ロール，
ピツチ，ヨーの角運動量初期値をもとに上記角運動量コ
マンド初期設定実行パルスにより，ロール，ピツチ，ヨ
ーの角運動量コマンド計算用の積分器（10）を初期設定
する。このようにホイール故障時にロール，ピツチ，ヨ
ーの角運動量コマンドを再設定することにより，ホイー
ル角運動量分配則及びホイール速度コマンド計算部（1
1）の出力であるホイール速度コマンドは，正常なホイ
ールに対しては，ホイール分配則の切替え前後で不連続
的に変化をすることを避けることができる。これによ
り，ホイール分配則切替え直後の姿勢制御系に対する擾
乱としては，自然外乱トルク，内部機器擾乱トルクの他
に故障したトルクがロストルクにより自然減速する時に
発生する擾乱が発生するだけである。このため，この発
明を適用するとホイール速度コマンドが急変する時に発
生する大きな過渡誤差や，不安定現象をなくすことがで
きる。
検知部（17）からの出力であるホイール故障フラグをも
とに，故障したホイールの速度をゼロとし，残りの正常
なホイールの速度として，ホイール角運動量分配則及び
ホイール速度コマンド計算部（11）の出力である速度コ
マンド信号を用いて，正常なホイールがもつている角運
動量の合計のロール，ピツチ，ヨーの３軸成分を計算す
る。角運動量コマンド初期値設定部（19）は上記角運動
量コマンド初期値計算部（18）の出力である。ロール，
ピツチ，ヨーの角運動量初期値をもとに上記角運動量コ
マンド初期設定実行パルスにより，ロール，ピツチ，ヨ
ーの角運動量コマンド計算用の積分器（10）を初期設定
する。このようにホイール故障時にロール，ピツチ，ヨ
ーの角運動量コマンドを再設定することにより，ホイー
ル角運動量分配則及びホイール速度コマンド計算部（1
1）の出力であるホイール速度コマンドは，正常なホイ
ールに対しては，ホイール分配則の切替え前後で不連続
的に変化をすることを避けることができる。これによ
り，ホイール分配則切替え直後の姿勢制御系に対する擾
乱としては，自然外乱トルク，内部機器擾乱トルクの他
に故障したトルクがロストルクにより自然減速する時に
発生する擾乱が発生するだけである。このため，この発
明を適用するとホイール速度コマンドが急変する時に発
生する大きな過渡誤差や，不安定現象をなくすことがで
きる。
なお，ここでは，角運動量コマンド初期値計算部（18）
の入力としてホイールの速度コマンド信号を用いたが，
そのかわりにホイールのタコメータ信号を用いた場合も
同様にしてこの発明を適用することができるのはいうま
でもない。
の入力としてホイールの速度コマンド信号を用いたが，
そのかわりにホイールのタコメータ信号を用いた場合も
同様にしてこの発明を適用することができるのはいうま
でもない。
この発明は以上説明したとおり，ホイール故障検知部
と，角運動量コマンド初期値計算部と，角運動量コマン
ド初期値設定部とを設けることで，ホイールが故障した
場合にも，大きな過渡誤差を発生することなしに残りの
正常なホイールを使用する新しいホイール分配則に自動
的に切替り，ホイールによる姿勢制御を続行することが
できるという効果がある。
と，角運動量コマンド初期値計算部と，角運動量コマン
ド初期値設定部とを設けることで，ホイールが故障した
場合にも，大きな過渡誤差を発生することなしに残りの
正常なホイールを使用する新しいホイール分配則に自動
的に切替り，ホイールによる姿勢制御を続行することが
できるという効果がある。
第１図は，この発明の一実施例を示すブロツク図，第２
図は,4スキューホイールの配置を示す図，第３図は従来
のホイールによる姿勢制御系を示すブロツク図である。 図において，（４）〜（７）はホイール，（８）は姿勢
センサ，（９）は制御トルクコマンド計算部，（10）は
積分器，（11）はホイール角運動量分配則及びホイール
速度コマンド計算部，（12）〜（15）はホイール速度制
御部，（17）はホイール故障検知部，（18）は角運動量
コマンド初期値計算部，（19）は角運動量コマンド初期
値設定部である。 なお，図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
図は,4スキューホイールの配置を示す図，第３図は従来
のホイールによる姿勢制御系を示すブロツク図である。 図において，（４）〜（７）はホイール，（８）は姿勢
センサ，（９）は制御トルクコマンド計算部，（10）は
積分器，（11）はホイール角運動量分配則及びホイール
速度コマンド計算部，（12）〜（15）はホイール速度制
御部，（17）はホイール故障検知部，（18）は角運動量
コマンド初期値計算部，（19）は角運動量コマンド初期
値設定部である。 なお，図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】宇宙飛翔体の姿勢を検出するための姿勢セ
ンサと，このセンサ信号をもとに制御トルクコマンドを
計算する制御トルクコマンド計算部と，このトルクコマ
ンド信号を積分して角運動量コマンド信号を発生させる
ための積分器と，この積分器の出力である角運動量コマ
ンド信号を入力として各ホイールへの角運動量の分配及
び速度コマンド信号を計算するためのホイール角運動量
分配則及びホイール速度コマンド計算部と，このホイー
ル速度コマンド信号とホイールタコメータ信号をもとに
各ホイールの速度を速度コマンド信号に追従させるよう
に各ホイールに駆動信号を発生するためのホイール速度
制御部と，このホイール速度制御部の出力であるホイー
ル駆動信号により駆動されるホイールと，各ホイールの
故障検知を実施するためのホイール故障検知部と，ホイ
ール故障時に角運動量コマンドを初期設定するための角
運動量コマンド初期値計算部及び角運動量コマンド初期
値設定部とで構成され，ホイールによる姿勢制御系が動
作中にあるホイールが故障した場合，ホイール故障検知
部で故障を検知し，故障ホイールの速度制御部をオフし
そのホイールへの駆動信号をゼロにすると同時に，ホイ
ール故障後の新しいホイール構成に応じたホイール角運
動量分配則に変更し，さらに残りの正常なホイールの速
度コマンド信号もしくはタコメータ信号をもとに，角運
動量コマンド初期値計算部で故障したホイールの速度を
ゼロとして正常なホイールがもつている角運動量の合計
のロール，ピツチ，ヨーの,3軸成分を計算し，その値を
角運動量コマンドの初期値として再設定することで，正
常なホイールの速度コマンド信号がホイール角運動量分
配則の切替え前後で不連続にならないようにし，ホイー
ル故障時にスムーズに新しいホイール分配則に切替わる
ようにしたことを特徴とする宇宙飛翔体のホイールによ
る姿勢制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167317A JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167317A JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218198A JPH0218198A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH07102839B2 true JPH07102839B2 (ja) | 1995-11-08 |
Family
ID=15847508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63167317A Expired - Fee Related JPH07102839B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102839B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5058835A (en) * | 1990-06-11 | 1991-10-22 | General Electric Company | Wheel speed management control system for spacecraft |
| JP4930072B2 (ja) * | 2007-01-23 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | 人工衛星の姿勢制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996100A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-02 | 宇宙開発事業団 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP63167317A patent/JPH07102839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218198A (ja) | 1990-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| LaCr | Application of nonlinear systems inverses to automatic flight control design-System concepts and flight evaluations | |
| US5001646A (en) | Automated helicopter flight control system | |
| CA2829360C (en) | Flight control laws for constant vector flat turns | |
| KR100351378B1 (ko) | 이동체의 조종장치 | |
| JPH04293698A (ja) | ３軸安定方式の人工衛星のための姿勢制御装置 | |
| JPS6047159B2 (ja) | 衛星の姿勢制御装置 | |
| EP1782319A2 (en) | Systems and methods for controlling dynamic systems | |
| EP0743244B1 (en) | Autopilot/flight director overspeed protection system | |
| JPS61287899A (ja) | 静止衛星の章動の制御方法および装置 | |
| JP5125542B2 (ja) | 人工衛星用姿勢制御装置および姿勢制御方法 | |
| US6354163B1 (en) | Mitigating gimbal induced disturbances in CMG arrays | |
| US3493194A (en) | Spacecraft experiment pointing and attitude control system | |
| Page et al. | Guidance and control of maneuvering reentry vehicles | |
| JPH07102839B2 (ja) | 宇宙飛翔体のホイールによる姿勢制御方法 | |
| JPH0763548B2 (ja) | ホビー用ラジコンヘリコプタの姿勢制御装置 | |
| JP2020111076A (ja) | スラスタ制御装置および姿勢制御装置 | |
| US4044237A (en) | Missile maneuver concept | |
| JP2008282195A (ja) | 飛しょう体の制御装置 | |
| EP3613671B1 (en) | Rotorcraft control mode transition smoothing | |
| JP3316715B2 (ja) | 自動操縦装置 | |
| JPS5927199A (ja) | 飛しょう体自動操縦方式 | |
| Xu et al. | Smooth rapid three-axis reorientation of spacecraft | |
| JPH0218491B2 (ja) | ||
| JP2739698B2 (ja) | 飛しょう体の制御方法 | |
| JP2745506B2 (ja) | バイアスモーメンタム方式 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |