JPH0717496A - 人工衛星の姿勢制御方式 - Google Patents
人工衛星の姿勢制御方式Info
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- JPH0717496A JPH0717496A JP5167666A JP16766693A JPH0717496A JP H0717496 A JPH0717496 A JP H0717496A JP 5167666 A JP5167666 A JP 5167666A JP 16766693 A JP16766693 A JP 16766693A JP H0717496 A JPH0717496 A JP H0717496A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的可動部を有する機器を搭載した人工衛
星の姿勢制御方式に関し、機械的可動部を有する機器の
動作による姿勢変動を抑制する。 【構成】 太陽センサ等の姿勢検出装置３と、リアクシ
ョンホイール等の姿勢制御の為のトルク発生装置４とを
有する人工衛星１の本体と、ロボットや観測装置等の機
械的可動部を有する機器２との間に、機器２の動作時に
人工衛星１の本体に及ぼす力・トルク（ＦS ，ＭS ）を
検出する検出装置５を設ける。この検出装置５の検出信
号を基に、人工衛星１の重心に作用するトルクＭO を求
めて、これを補償するように、トルク発生装置４により
−Ｍ0 のトルクを発生させて、機械的可動部を有する機
器２の動作による姿勢変動を抑制する。
星の姿勢制御方式に関し、機械的可動部を有する機器の
動作による姿勢変動を抑制する。 【構成】 太陽センサ等の姿勢検出装置３と、リアクシ
ョンホイール等の姿勢制御の為のトルク発生装置４とを
有する人工衛星１の本体と、ロボットや観測装置等の機
械的可動部を有する機器２との間に、機器２の動作時に
人工衛星１の本体に及ぼす力・トルク（ＦS ，ＭS ）を
検出する検出装置５を設ける。この検出装置５の検出信
号を基に、人工衛星１の重心に作用するトルクＭO を求
めて、これを補償するように、トルク発生装置４により
−Ｍ0 のトルクを発生させて、機械的可動部を有する機
器２の動作による姿勢変動を抑制する。
Description
【０００１】本発明は、機械的可動部を有する機器を搭
載した人工衛星の姿勢制御方式に関する。宇宙空間の利
用拡大に伴って、宇宙空間に於ける組立作業等の各種の
作業を行う為、ロボットや観測機器等の機械的可動部を
有する各種機器を人工衛星に搭載することになる。その
場合に、機械的可動部を有する機器が動作すると、その
反作用によって人工衛星の姿勢制御系に外乱を与えるか
ら、人工衛星の姿勢に変動が生じ、指向性アンテナの向
きの変化や観測方向のずれ等の問題が生じる。従って、
機械的可動部を有する機器の動作により姿勢制御系に外
乱を与えても、人工衛星を目標姿勢に維持することが要
望される。
載した人工衛星の姿勢制御方式に関する。宇宙空間の利
用拡大に伴って、宇宙空間に於ける組立作業等の各種の
作業を行う為、ロボットや観測機器等の機械的可動部を
有する各種機器を人工衛星に搭載することになる。その
場合に、機械的可動部を有する機器が動作すると、その
反作用によって人工衛星の姿勢制御系に外乱を与えるか
ら、人工衛星の姿勢に変動が生じ、指向性アンテナの向
きの変化や観測方向のずれ等の問題が生じる。従って、
機械的可動部を有する機器の動作により姿勢制御系に外
乱を与えても、人工衛星を目標姿勢に維持することが要
望される。
【０００２】
【従来の技術】人工衛星は、各種の要因により目標姿勢
からずれることが多いものである。従って、太陽セン
サ，地球センサ，スターセンサ，磁力線センサ等の姿勢
検出装置により、人工衛星の２軸或いは３軸方向の姿勢
を検出し、目標姿勢に対する検出姿勢のずれを基に、ス
ラスタ，リアクションホイール等の姿勢制御用トルク発
生装置を制御して、人工衛星を目標姿勢とするフィード
バック制御による姿勢制御方式が一般的に採用されてい
る。
からずれることが多いものである。従って、太陽セン
サ，地球センサ，スターセンサ，磁力線センサ等の姿勢
検出装置により、人工衛星の２軸或いは３軸方向の姿勢
を検出し、目標姿勢に対する検出姿勢のずれを基に、ス
ラスタ，リアクションホイール等の姿勢制御用トルク発
生装置を制御して、人工衛星を目標姿勢とするフィード
バック制御による姿勢制御方式が一般的に採用されてい
る。
【０００３】又人工衛星に、アンテナ，ロボット，各種
観測機器等の機械的可動部を有する機器を搭載して、地
球上の制御局からの指令によって動作させる構成に於い
て、この機械的可動部を有する機器を動作させた時に生
じる外乱トルクによって人工衛星の姿勢が乱れると予想
される場合に、予め、動作指令値に対応した外乱トルク
を計算し、その外乱トルクと逆向きのトルクを姿勢制御
用トルク発生装置が発生するように、動作指令と共に制
御指令を地球上の制御局から送信するフィードフォワー
ド制御による姿勢制御方式が知られている。
観測機器等の機械的可動部を有する機器を搭載して、地
球上の制御局からの指令によって動作させる構成に於い
て、この機械的可動部を有する機器を動作させた時に生
じる外乱トルクによって人工衛星の姿勢が乱れると予想
される場合に、予め、動作指令値に対応した外乱トルク
を計算し、その外乱トルクと逆向きのトルクを姿勢制御
用トルク発生装置が発生するように、動作指令と共に制
御指令を地球上の制御局から送信するフィードフォワー
ド制御による姿勢制御方式が知られている。
【０００４】又機械的可動部を有する機器と人工衛星本
体との動力学モデルと、機械的可動部の予測動作経路と
から、予測外乱トルクを計算により求め、この予測外乱
トルクを打ち消すようなトルクを姿勢制御用トルク発生
装置から発生させるように制御するフィードフォワード
制御による姿勢制御方式も知られている。
体との動力学モデルと、機械的可動部の予測動作経路と
から、予測外乱トルクを計算により求め、この予測外乱
トルクを打ち消すようなトルクを姿勢制御用トルク発生
装置から発生させるように制御するフィードフォワード
制御による姿勢制御方式も知られている。
【０００５】又従来例の人工衛星の姿勢制御方式とし
て、例えば、特開昭６１−５０８９６号公報に示された
技術が知られている。これは、地球センサにより人工衛
星のロー角とピッチ角とを検出し、太陽センサによりヨ
ー角を検出し、姿勢制御装置により、ローホイール，ピ
ッチホイール，ヨーホイールの回転速度を、それぞれの
駆動回路によって制御するものである。その場合に、３
軸方向の姿勢制御に相互間の結合があり、一つの軸方向
の姿勢制御トルクが他の軸方向の外乱トルクとなるか
ら、その外乱トルクを演算処理により推定して補償する
フィードフォワード制御方式である。
て、例えば、特開昭６１−５０８９６号公報に示された
技術が知られている。これは、地球センサにより人工衛
星のロー角とピッチ角とを検出し、太陽センサによりヨ
ー角を検出し、姿勢制御装置により、ローホイール，ピ
ッチホイール，ヨーホイールの回転速度を、それぞれの
駆動回路によって制御するものである。その場合に、３
軸方向の姿勢制御に相互間の結合があり、一つの軸方向
の姿勢制御トルクが他の軸方向の外乱トルクとなるか
ら、その外乱トルクを演算処理により推定して補償する
フィードフォワード制御方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】人工衛星の姿勢制御に
於ける従来例のフィードバック制御方式は、人工衛星の
現在の姿勢が目標姿勢からずれたことを検出した結果に
基づいて、目標姿勢に戻すように制御するものである。
従って、機械的可動部を有する各種機器を人工衛星に搭
載した場合、その機器の機械的可動部が動作した直後
に、人工衛星の姿勢が大きく変動する欠点がある。
於ける従来例のフィードバック制御方式は、人工衛星の
現在の姿勢が目標姿勢からずれたことを検出した結果に
基づいて、目標姿勢に戻すように制御するものである。
従って、機械的可動部を有する各種機器を人工衛星に搭
載した場合、その機器の機械的可動部が動作した直後
に、人工衛星の姿勢が大きく変動する欠点がある。
【０００７】又従来例のフィードフォワード制御方式
は、機械的可動部を有する各種機器に与えるトルク指令
値から外乱トルクを予想して姿勢制御を行うものである
が、トルク指令値に対する発生トルクに誤差があるか
ら、正確なフィードフォワード制御が困難となる欠点が
ある。更に、人工衛星に搭載した機器が、例えば、多関
節ロボットのような複雑な動きを行う構成の場合は、そ
の関節数と共にフィードフォワード制御の為の計算量が
飛躍的に増加することにより、迅速な制御が困難となる
欠点がある。
は、機械的可動部を有する各種機器に与えるトルク指令
値から外乱トルクを予想して姿勢制御を行うものである
が、トルク指令値に対する発生トルクに誤差があるか
ら、正確なフィードフォワード制御が困難となる欠点が
ある。更に、人工衛星に搭載した機器が、例えば、多関
節ロボットのような複雑な動きを行う構成の場合は、そ
の関節数と共にフィードフォワード制御の為の計算量が
飛躍的に増加することにより、迅速な制御が困難となる
欠点がある。
【０００８】又従来例の機械的可動部を有する機器と人
工衛星本体との動力学モデルと、機械的可動部の予測動
作経路とから、予測外乱トルクを計算により求め、この
予測外乱トルクを打ち消す指令を与えるフィードフォワ
ード制御方式に於いては、機械的可動部の動力学モデル
パラメータを地上で正確に測定しておく必要があり、又
フィードフォワード量を実時間で算出する為に、搭載計
算機により複雑な予測外乱計算を行う必要がある。従っ
て、迅速且つ正確な姿勢制御が容易でない欠点がある。
本発明は、外乱トルクを検出し、その外乱トルクを打ち
消すように制御して、目標姿勢を維持することを目的と
する。
工衛星本体との動力学モデルと、機械的可動部の予測動
作経路とから、予測外乱トルクを計算により求め、この
予測外乱トルクを打ち消す指令を与えるフィードフォワ
ード制御方式に於いては、機械的可動部の動力学モデル
パラメータを地上で正確に測定しておく必要があり、又
フィードフォワード量を実時間で算出する為に、搭載計
算機により複雑な予測外乱計算を行う必要がある。従っ
て、迅速且つ正確な姿勢制御が容易でない欠点がある。
本発明は、外乱トルクを検出し、その外乱トルクを打ち
消すように制御して、目標姿勢を維持することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の人工衛星の姿勢
制御方式は、図１を参照して説明すると、機械的な可動
部を有する機器２を搭載した人工衛星１の姿勢を検出す
る姿勢検出装置３と、人工衛星１の姿勢制御トルクを発
生するトルク発生装置４と、機械的可動部を有する機器
２の動作時にこの機器２が人工衛星１の本体に及ぼす力
・トルクを検出する検出装置５とを有し、この検出装置
５により、機械的可動部を有する機器２の動作時に、人
工衛星１の本体が受ける力・トルクを検出し、この力・
トルクによる姿勢変化が生じないようにトルク発生装置
４を制御するものである。
制御方式は、図１を参照して説明すると、機械的な可動
部を有する機器２を搭載した人工衛星１の姿勢を検出す
る姿勢検出装置３と、人工衛星１の姿勢制御トルクを発
生するトルク発生装置４と、機械的可動部を有する機器
２の動作時にこの機器２が人工衛星１の本体に及ぼす力
・トルクを検出する検出装置５とを有し、この検出装置
５により、機械的可動部を有する機器２の動作時に、人
工衛星１の本体が受ける力・トルクを検出し、この力・
トルクによる姿勢変化が生じないようにトルク発生装置
４を制御するものである。
【００１０】又検出装置５は、人工衛星１の本体と機械
的可動部を有する機器２との間に配置し、この機器２の
動作による人工衛星１の本体が受ける力・トルクを検出
する構成を有し、この検出装置５の検出信号を外乱トル
ク補償演算部に加えて補償トルクを算出し、この補償ト
ルクを、人工衛星１の目標姿勢と姿勢検出装置３による
検出姿勢との差分を零とするように制御する制御部に加
えて、機械的可動部を有する機器２の動作による外乱を
補償することができる。
的可動部を有する機器２との間に配置し、この機器２の
動作による人工衛星１の本体が受ける力・トルクを検出
する構成を有し、この検出装置５の検出信号を外乱トル
ク補償演算部に加えて補償トルクを算出し、この補償ト
ルクを、人工衛星１の目標姿勢と姿勢検出装置３による
検出姿勢との差分を零とするように制御する制御部に加
えて、機械的可動部を有する機器２の動作による外乱を
補償することができる。
【００１１】
【作用】機械的可動部を有する機器２が動作した時に、
その動作の反作用として人工衛星１の本体に力・トルク
が加えられ、それによって人工衛星１の姿勢が目標姿勢
からずれることになる。そこで、機械的可動部を有する
機器２の動作時に、人工衛星１の本体に与える力・トル
クを、外乱トルクとして検出装置５により検出する。例
えば、機器２が動作すると、人工衛星１の本体に、外乱
力ベクトルＦS と外乱トルクベクトルＭS とが加えら
れ、これを検出装置５によって検出する。この外乱力ベ
クトルＦS と外乱トルクベクトルＭS との作用点を人工
衛星１の本体の重心に移動させる演算処理を行い、この
重心に於ける外乱力ベクトルＦO と外乱トルクベクトル
ＭO とを求める。この外乱トルクベクトルＭO が人工衛
星１の姿勢を重心回りに変動させるから、トルク発生装
置４により−ＭO のトルクを発生させて、外乱トルクＭ
O を打ち消すことにより、目標姿勢からのずれを抑制す
ることができる。
その動作の反作用として人工衛星１の本体に力・トルク
が加えられ、それによって人工衛星１の姿勢が目標姿勢
からずれることになる。そこで、機械的可動部を有する
機器２の動作時に、人工衛星１の本体に与える力・トル
クを、外乱トルクとして検出装置５により検出する。例
えば、機器２が動作すると、人工衛星１の本体に、外乱
力ベクトルＦS と外乱トルクベクトルＭS とが加えら
れ、これを検出装置５によって検出する。この外乱力ベ
クトルＦS と外乱トルクベクトルＭS との作用点を人工
衛星１の本体の重心に移動させる演算処理を行い、この
重心に於ける外乱力ベクトルＦO と外乱トルクベクトル
ＭO とを求める。この外乱トルクベクトルＭO が人工衛
星１の姿勢を重心回りに変動させるから、トルク発生装
置４により−ＭO のトルクを発生させて、外乱トルクＭ
O を打ち消すことにより、目標姿勢からのずれを抑制す
ることができる。
【００１２】又人工衛星１の本体と機械的可動部を有す
る機器２との間に検出装置５を配置し、この機器２が動
作したことによる人工衛星１の本体に与える力・トルク
を検出する。この検出装置５の検出信号を外乱トルク補
償演算部に加えて補償トルクを算出させ、この補償トル
クを、目標姿勢と検出姿勢との差分を零とするようにト
ルク発生装置４を制御する制御部に加える。従って、補
償トルク（−ＭO ）によって、外乱トルク（ＭS ）を打
ち消すことができるから、人工衛星１の姿勢の変動を抑
圧することができる。
る機器２との間に検出装置５を配置し、この機器２が動
作したことによる人工衛星１の本体に与える力・トルク
を検出する。この検出装置５の検出信号を外乱トルク補
償演算部に加えて補償トルクを算出させ、この補償トル
クを、目標姿勢と検出姿勢との差分を零とするようにト
ルク発生装置４を制御する制御部に加える。従って、補
償トルク（−ＭO ）によって、外乱トルク（ＭS ）を打
ち消すことができるから、人工衛星１の姿勢の変動を抑
圧することができる。
【００１３】
【実施例】図２は本発明の実施例の説明図であり、１１
は人工衛星、１２は機械的可動部を有する機器、１３は
姿勢検出装置、１４はトルク発生装置、１５は力・トル
クを検出する検出装置、１６は制御部、１７は外乱トル
ク補償演算部、１８は駆動部、１９は人工衛星の本体、
２０，２１，２２はアーム、２３はハンド、２４，２５
は関節駆動部、２６は歪検出器である。
は人工衛星、１２は機械的可動部を有する機器、１３は
姿勢検出装置、１４はトルク発生装置、１５は力・トル
クを検出する検出装置、１６は制御部、１７は外乱トル
ク補償演算部、１８は駆動部、１９は人工衛星の本体、
２０，２１，２２はアーム、２３はハンド、２４，２５
は関節駆動部、２６は歪検出器である。
【００１４】機械的可動部を有する機器１２は、アーム
２０，２１，２２とハンド２３とからなり、動作指令に
従って関節駆動部２４，２５等が駆動され、又ハンド２
３により各種の物品を把持するものであり、更に自由度
が大きい多関節構成のロボットとすることも可能であ
る。又指向性の向きが制御されるアンテナや天体観測方
向が制御される望遠鏡等の各種の機器とすることも可能
である。この機械的可動部を有する機器１２と人工衛星
１１の本体１９との間に検出装置１５を設ける。この検
出装置１５は、例えば、ロボット等に適用されている６
軸力センサとすることができるものであり、例えば、機
器１２を人工衛星１１の本体１９に取付ける取付台等
に、複数の歪検出器２６を配置して構成することができ
る。
２０，２１，２２とハンド２３とからなり、動作指令に
従って関節駆動部２４，２５等が駆動され、又ハンド２
３により各種の物品を把持するものであり、更に自由度
が大きい多関節構成のロボットとすることも可能であ
る。又指向性の向きが制御されるアンテナや天体観測方
向が制御される望遠鏡等の各種の機器とすることも可能
である。この機械的可動部を有する機器１２と人工衛星
１１の本体１９との間に検出装置１５を設ける。この検
出装置１５は、例えば、ロボット等に適用されている６
軸力センサとすることができるものであり、例えば、機
器１２を人工衛星１１の本体１９に取付ける取付台等
に、複数の歪検出器２６を配置して構成することができ
る。
【００１５】又姿勢検出装置１３は、従来例と同様な太
陽センサ，地球センサ，スターセンサ，磁力線センサ等
の各種のセンサを用いて、人工衛星１１の２軸或いは３
軸方向の姿勢を検出するものである。又トルク発生装置
１４は、リアクションホイールやスタスタ等によって構
成することができるもので、図示のように３軸のホイー
ルを有し、駆動部１８によってホイールの回転数が制御
される構成とすることもできる。又制御部１６と外乱ト
ルク補償演算部１７とは、人工衛星１１に搭載した姿勢
制御用計算機の演算処理機能により実現することができ
る。
陽センサ，地球センサ，スターセンサ，磁力線センサ等
の各種のセンサを用いて、人工衛星１１の２軸或いは３
軸方向の姿勢を検出するものである。又トルク発生装置
１４は、リアクションホイールやスタスタ等によって構
成することができるもので、図示のように３軸のホイー
ルを有し、駆動部１８によってホイールの回転数が制御
される構成とすることもできる。又制御部１６と外乱ト
ルク補償演算部１７とは、人工衛星１１に搭載した姿勢
制御用計算機の演算処理機能により実現することができ
る。
【００１６】動作指令によってモータ等からなる関節駆
動部２４，２５が駆動され、アーム２１，２２が動いた
場合又はハンド２３により物体を把持した場合或いはア
ンテナの向きや望遠鏡の向きを変更する場合等に於い
て、機器１２から人工衛星１１の本体１９に、例えば、
外乱力ベクトルＦS と外乱トルクベクトルＭS とが加え
られる。人工衛星１１の本体１９は剛体と見做すことが
できるから、この外乱力と外乱トルクとの作用点を重心
に移動して考えることができる。
動部２４，２５が駆動され、アーム２１，２２が動いた
場合又はハンド２３により物体を把持した場合或いはア
ンテナの向きや望遠鏡の向きを変更する場合等に於い
て、機器１２から人工衛星１１の本体１９に、例えば、
外乱力ベクトルＦS と外乱トルクベクトルＭS とが加え
られる。人工衛星１１の本体１９は剛体と見做すことが
できるから、この外乱力と外乱トルクとの作用点を重心
に移動して考えることができる。
【００１７】この重心から外乱力ベクトルＦS と外乱ト
ルクベクトルＭS との作用点に向かうベクトルをＰとす
ると、重心に加えられる外乱力ベクトルＦO と外乱トル
クベクトルＭO とは、 ＦO ＝（Ｐ／｜Ｐ｜2 ）（Ｐ・ＦS ） …（１） Ｍ0 ＝ＭS ＋Ｐ・ＦS …（２） と表すことができる。
ルクベクトルＭS との作用点に向かうベクトルをＰとす
ると、重心に加えられる外乱力ベクトルＦO と外乱トル
クベクトルＭO とは、 ＦO ＝（Ｐ／｜Ｐ｜2 ）（Ｐ・ＦS ） …（１） Ｍ0 ＝ＭS ＋Ｐ・ＦS …（２） と表すことができる。
【００１８】この重心に作用する外乱トルクベクトルＭ
O が人工衛星１１の姿勢を変動させることになるから、
トルク発生装置１４により重心回りに−Ｍ0 のトルクを
発生させて、外乱トルクベクトルＭO を打ち消すことに
より、人工衛星１１の姿勢の変動を抑制することができ
る。即ち、機器１２の動作による人工衛星１１の本体１
９に与えられる外乱力ベクトルＦS と外乱トルクベクト
ルＭS とを、検出装置１５により検出し、この検出信号
を基に、外乱トルク補償演算部１７により前述の外乱ト
ルクベクトルＭO を補償する補償トルク−ＭO を算出し
て制御部１６に加え、制御部１６は、駆動部１８を介し
てトルク発生装置１４の各軸のホイールの回転数を制御
し、外乱トルクベクトルＭO による人工衛星１１の姿勢
の変動を抑制することができる。
O が人工衛星１１の姿勢を変動させることになるから、
トルク発生装置１４により重心回りに−Ｍ0 のトルクを
発生させて、外乱トルクベクトルＭO を打ち消すことに
より、人工衛星１１の姿勢の変動を抑制することができ
る。即ち、機器１２の動作による人工衛星１１の本体１
９に与えられる外乱力ベクトルＦS と外乱トルクベクト
ルＭS とを、検出装置１５により検出し、この検出信号
を基に、外乱トルク補償演算部１７により前述の外乱ト
ルクベクトルＭO を補償する補償トルク−ＭO を算出し
て制御部１６に加え、制御部１６は、駆動部１８を介し
てトルク発生装置１４の各軸のホイールの回転数を制御
し、外乱トルクベクトルＭO による人工衛星１１の姿勢
の変動を抑制することができる。
【００１９】図３は本発明の実施例のブロック図であ
り、ｘ，ｙ，ｚの３軸方向の中のｘ軸方向についてのｘ
軸制御系を示す。なお、ｙ軸及びｚ軸方向についても同
様な構成とするものである。同図に於いて、１６ｘはｘ
軸制御系、１７ｘはｘ軸の外乱トルク補償演算部、θtx
はｘ軸姿勢角目標値（ｒａｄ）、θpxはｘ軸姿勢角現在
値（ｒａｄ）、τx はｘ軸外乱トルク（Ｎｍ）、ＫP は
姿勢角フィードバックゲイン（Ｎｍ／ｒａｄ）、ＫD は
姿勢角速度フィードバックゲイン（Ｎｍｓ／ｒａｄ）、
Ｉは人工衛星１１のｘ軸まわりの慣性モーメント、ＦS
は外乱力ベクトル、ＭS は外乱トルクベクトル、−ＭOX
はｘ軸補償トルクである。
り、ｘ，ｙ，ｚの３軸方向の中のｘ軸方向についてのｘ
軸制御系を示す。なお、ｙ軸及びｚ軸方向についても同
様な構成とするものである。同図に於いて、１６ｘはｘ
軸制御系、１７ｘはｘ軸の外乱トルク補償演算部、θtx
はｘ軸姿勢角目標値（ｒａｄ）、θpxはｘ軸姿勢角現在
値（ｒａｄ）、τx はｘ軸外乱トルク（Ｎｍ）、ＫP は
姿勢角フィードバックゲイン（Ｎｍ／ｒａｄ）、ＫD は
姿勢角速度フィードバックゲイン（Ｎｍｓ／ｒａｄ）、
Ｉは人工衛星１１のｘ軸まわりの慣性モーメント、ＦS
は外乱力ベクトル、ＭS は外乱トルクベクトル、−ＭOX
はｘ軸補償トルクである。
【００２０】外乱トルク補償演算部１７ｘは、機械的可
動部を有する機器１２の動作時に検出装置１５により検
出した外乱力ベクトルＦS 及び外乱トルクベクトルＭS
が入力されて、ｘ軸についての補償トルク−ＭOXを算出
するものである。又ｘ軸制御系１６ｘは、通常のフィー
ドバック制御系に相当し、簡略化して示すものであり、
ｘ軸姿勢角目標値θtxとｘ軸姿勢角現在値θpxとの差分
が零となるように、トルク発生装置１４の例えばｘ軸リ
アクションホイールの回転数を制御するものである。こ
のｘ軸制御系１６ｘを含む制御部１６は、人工衛星１１
の現在姿勢角を検出し、目標姿勢角との比較を行い、そ
の比較差分が減少する方向に、トルク発生装置１４を制
御する構成であれば良く、前述のように、マイクロプロ
セッサ等により構成することができる。
動部を有する機器１２の動作時に検出装置１５により検
出した外乱力ベクトルＦS 及び外乱トルクベクトルＭS
が入力されて、ｘ軸についての補償トルク−ＭOXを算出
するものである。又ｘ軸制御系１６ｘは、通常のフィー
ドバック制御系に相当し、簡略化して示すものであり、
ｘ軸姿勢角目標値θtxとｘ軸姿勢角現在値θpxとの差分
が零となるように、トルク発生装置１４の例えばｘ軸リ
アクションホイールの回転数を制御するものである。こ
のｘ軸制御系１６ｘを含む制御部１６は、人工衛星１１
の現在姿勢角を検出し、目標姿勢角との比較を行い、そ
の比較差分が減少する方向に、トルク発生装置１４を制
御する構成であれば良く、前述のように、マイクロプロ
セッサ等により構成することができる。
【００２１】又機械的可動部を有する機器１２が動作す
ると、前述のように、外乱力ベクトルＦS と外乱トルク
ベクトルＭS とが人工衛星１１の本体１９に加えられ
る。従って、そのｘ軸外乱トルクτx がｘ軸制御系１６
ｘに加えられることになる。その場合に、外乱トルク補
償演算部１７ｘがなければ、このｘ軸外乱トルクτx に
よってｘ軸姿勢角現在値θpxが大きく変動することにな
る。
ると、前述のように、外乱力ベクトルＦS と外乱トルク
ベクトルＭS とが人工衛星１１の本体１９に加えられ
る。従って、そのｘ軸外乱トルクτx がｘ軸制御系１６
ｘに加えられることになる。その場合に、外乱トルク補
償演算部１７ｘがなければ、このｘ軸外乱トルクτx に
よってｘ軸姿勢角現在値θpxが大きく変動することにな
る。
【００２２】しかし、ｘ軸制御系１６ｘに、図示のよう
に、ｘ軸姿勢角目標値θtxと、機器１２の動作に伴うｘ
軸外乱トルクτx と共に、外乱トルク補償演算部１７ｘ
からのｘ軸補償トルク−ＭOXが入力されるから、ｘ軸姿
勢角現在値θpxがｘ軸姿勢角目標値θtxとなるように、
トルク発生装置１４が制御される。即ち、機械的可動部
を有する機器１２の動作に伴うｘ軸外乱トルクτx を、
外乱トルク補償演算部１７ｘにより算出したｘ軸補償ト
ルク−ＭOXにより打ち消すことにより、ｘ軸姿勢角現在
値θpxの変動は抑制されることになる。
に、ｘ軸姿勢角目標値θtxと、機器１２の動作に伴うｘ
軸外乱トルクτx と共に、外乱トルク補償演算部１７ｘ
からのｘ軸補償トルク−ＭOXが入力されるから、ｘ軸姿
勢角現在値θpxがｘ軸姿勢角目標値θtxとなるように、
トルク発生装置１４が制御される。即ち、機械的可動部
を有する機器１２の動作に伴うｘ軸外乱トルクτx を、
外乱トルク補償演算部１７ｘにより算出したｘ軸補償ト
ルク−ＭOXにより打ち消すことにより、ｘ軸姿勢角現在
値θpxの変動は抑制されることになる。
【００２３】本発明は、前述の実施例にのみ限定される
ものではなく、種々付加変更することが可能であり、例
えば、１個の人工衛星１１に、機械的可動部を有する複
数種類の機器１２を搭載した場合に於いても、各機器対
応に検出装置１５を設けて、姿勢変動を抑制するように
制御することができる。
ものではなく、種々付加変更することが可能であり、例
えば、１個の人工衛星１１に、機械的可動部を有する複
数種類の機器１２を搭載した場合に於いても、各機器対
応に検出装置１５を設けて、姿勢変動を抑制するように
制御することができる。
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロボッ
ト，アンテナ，望遠鏡等の機械的可動部を有する各種機
器２と人工衛星１の本体との間に検出装置５を設けて、
機器２の動作による人工衛星１の本体に及ぼす力・トル
クを検出し、この力・トルクにより人工衛星１の姿勢に
変動が生じないように、リアクションホイールやスタス
タ等からなるトルク発生装置４を制御するものであり、
従来例のフィードバック制御方式に比較して、人工衛星
の姿勢変動を極めて小さくすることができる利点があ
る。又実際に影響を与える外乱トルクを検出して制御す
るものであるから、予測外乱トルクを算出して制御する
従来例のフィードフォワード制御方式に比較して、演算
量が極めて少なくて済む利点があり、従って、人工衛星
に搭載された姿勢制御用計算機の処理負担を増加するこ
となく、迅速且つ正確に制御することが可能となる。
ト，アンテナ，望遠鏡等の機械的可動部を有する各種機
器２と人工衛星１の本体との間に検出装置５を設けて、
機器２の動作による人工衛星１の本体に及ぼす力・トル
クを検出し、この力・トルクにより人工衛星１の姿勢に
変動が生じないように、リアクションホイールやスタス
タ等からなるトルク発生装置４を制御するものであり、
従来例のフィードバック制御方式に比較して、人工衛星
の姿勢変動を極めて小さくすることができる利点があ
る。又実際に影響を与える外乱トルクを検出して制御す
るものであるから、予測外乱トルクを算出して制御する
従来例のフィードフォワード制御方式に比較して、演算
量が極めて少なくて済む利点があり、従って、人工衛星
に搭載された姿勢制御用計算機の処理負担を増加するこ
となく、迅速且つ正確に制御することが可能となる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例の説明図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
１ 人工衛星 ２ 機械的可動部を有する機器 ３ 姿勢検出装置 ４ トルク発生装置 ５ 検出装置
Claims (2)
- 【請求項１】 機械的可動部を有する機器（２）を搭載
した人工衛星（１）の姿勢を検出する姿勢検出装置
（３）と、前記人工衛星（１）の姿勢制御トルクを発生
するトルク発生装置（４）と、前記機械的可動部を有す
る機器（２）の動作時に該機器（２）が前記人工衛星
（１）の本体に及ぼす力・トルクを検出する検出装置
（５）とを有し、 前記機械的可動部を有する機器（２）の動作時に、該検
出装置（５）により前記人工衛星（１）の本体が受ける
力・トルクを検出し、該力・トルクによる姿勢変化が生
じないように前記トルク発生装置（４）を制御すること
を特徴とする人工衛星の姿勢制御方式。 - 【請求項２】 前記検出装置（５）は、前記人工衛星
（１）の本体と前記機械的可動部を有する機器（２）と
の間に配置し、該機器（２）の動作時に前記人工衛星
（１）の本体に及ぼす力・トルクを検出する構成を有
し、該検出装置（５）の検出信号を外乱トルク補償演算
部に加えて補償トルクを算出し、該補償トルクを、前記
人工衛星（１）の目標姿勢と前記姿勢検出装置（３）に
よる検出姿勢との差分を零とするように制御する制御部
に加えて、前記機械的可動部を有する機器（２）の動作
による外乱トルクを補償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方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167666A JPH0717496A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167666A JPH0717496A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0717496A true JPH0717496A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15853975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5167666A Withdrawn JPH0717496A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 人工衛星の姿勢制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717496A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196290A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-15 | Boeing Co:The | 大型の反射器の長い持続期間の展開における反動ホイールのダイナミック補償のための方法および装置 |
| JPWO2005081082A1 (ja) * | 2004-02-25 | 2007-11-22 | 学校法人立命館 | 浮遊移動体の制御システム |
| JP2018510090A (ja) * | 2015-03-31 | 2018-04-12 | ワールドビュー・サテライツ・リミテッド | 人工衛星フレームおよび人工衛星を製造する方法 |
| CN114987802A (zh) * | 2020-12-08 | 2022-09-02 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP5167666A patent/JPH0717496A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196290A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-15 | Boeing Co:The | 大型の反射器の長い持続期間の展開における反動ホイールのダイナミック補償のための方法および装置 |
| JPWO2005081082A1 (ja) * | 2004-02-25 | 2007-11-22 | 学校法人立命館 | 浮遊移動体の制御システム |
| JP4742329B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2011-08-10 | 学校法人立命館 | 浮遊移動体の制御システム |
| JP2018510090A (ja) * | 2015-03-31 | 2018-04-12 | ワールドビュー・サテライツ・リミテッド | 人工衛星フレームおよび人工衛星を製造する方法 |
| CN114987802A (zh) * | 2020-12-08 | 2022-09-02 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |