JPH107099A - 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 - Google Patents
柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置Info
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- JPH107099A JPH107099A JP8184062A JP18406296A JPH107099A JP H107099 A JPH107099 A JP H107099A JP 8184062 A JP8184062 A JP 8184062A JP 18406296 A JP18406296 A JP 18406296A JP H107099 A JPH107099 A JP H107099A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 柔軟宇宙構造物において、広い周波数領域の
振動を吸収でき、特に低い周波数領域の振幅の大きな振
動を確実に吸収できるようにする。 【解決手段】 柔軟宇宙構造物の対象とする部材間に、
ピエゾアクチュエータ及びスクリューモーター式アクチ
ュエータを配設し、対象とする部材の振動を両アクチュ
エータのストローク出力により吸収し、対象とする部材
を変位させる。
振動を吸収でき、特に低い周波数領域の振幅の大きな振
動を確実に吸収できるようにする。 【解決手段】 柔軟宇宙構造物の対象とする部材間に、
ピエゾアクチュエータ及びスクリューモーター式アクチ
ュエータを配設し、対象とする部材の振動を両アクチュ
エータのストローク出力により吸収し、対象とする部材
を変位させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、柔軟宇宙構造物の
ハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置に関す
る。
ハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間で運用または計画されている人
工衛星の太陽電池パネルやアンテナ、及び大型宇宙ステ
ーション等は、無重力空間で使用することや打ち上げロ
ケットの重量制限等の制約から必要とする長さや面積の
大きさに対して非常に貧弱な構造となっている。
工衛星の太陽電池パネルやアンテナ、及び大型宇宙ステ
ーション等は、無重力空間で使用することや打ち上げロ
ケットの重量制限等の制約から必要とする長さや面積の
大きさに対して非常に貧弱な構造となっている。
【０００３】このために振動に対して弱く、振動の減衰
に寄与する空気も無いことから、姿勢制御ロケットの噴
射や宇宙船のドッキング、衛星内外での作業等により、
一度発生した振動が長時間持続するという問題がある。
に寄与する空気も無いことから、姿勢制御ロケットの噴
射や宇宙船のドッキング、衛星内外での作業等により、
一度発生した振動が長時間持続するという問題がある。
【０００４】また、振動の周波数については、宇宙構造
物全体が振動する１Hz以下のゆっくりした大振幅振動か
ら、短い部材が局所的に数１０Hz以上で小さく振動する
ものまで様々である。
物全体が振動する１Hz以下のゆっくりした大振幅振動か
ら、短い部材が局所的に数１０Hz以上で小さく振動する
ものまで様々である。
【０００５】然るに従来、柔軟宇宙構造物の振動制御に
は、各々の宇宙構造物に応じて、最も発生し易い周波数
領域の振動を制御することのできるアクチュエータを用
いていた。従って、そのアクチュエータが制御できる周
波数領域の振動以外の振動が発生した際には、制御が困
難であった。
は、各々の宇宙構造物に応じて、最も発生し易い周波数
領域の振動を制御することのできるアクチュエータを用
いていた。従って、そのアクチュエータが制御できる周
波数領域の振動以外の振動が発生した際には、制御が困
難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、広い
周波数領域の振動を吸収でき、特に低い周波数領域の振
幅の大きな振動を確実に吸収できる柔軟宇宙構造物のハ
イブリッドアクチュエータ及び振動制御装置を提供しよ
うとするものである。
周波数領域の振動を吸収でき、特に低い周波数領域の振
幅の大きな振動を確実に吸収できる柔軟宇宙構造物のハ
イブリッドアクチュエータ及び振動制御装置を提供しよ
うとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１の柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチ
ュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部材間に、ピ
エゾアクチュエータとスクリューモーター式アクチュエ
ータとを直列に配設し、対象とする部材の振動を両アク
チュエータのストローク出力により吸収し、対象とする
部材を変位させるようにしたことを特徴とするものであ
る。
の本発明の第１の柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチ
ュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部材間に、ピ
エゾアクチュエータとスクリューモーター式アクチュエ
ータとを直列に配設し、対象とする部材の振動を両アク
チュエータのストローク出力により吸収し、対象とする
部材を変位させるようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】本発明の第２の柔軟宇宙構造物のハイブリ
ッドアクチュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部
材に対して別々にピエゾアクチュエータとスクリューモ
ーター式アクチュエータを並列に配設し、対象とする部
材の振動を各々のアクチュエータのストローク出力によ
り吸収し、対象とする部材を変位させるようにしたこと
を特徴とするものである。
ッドアクチュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部
材に対して別々にピエゾアクチュエータとスクリューモ
ーター式アクチュエータを並列に配設し、対象とする部
材の振動を各々のアクチュエータのストローク出力によ
り吸収し、対象とする部材を変位させるようにしたこと
を特徴とするものである。
【０００９】本発明の第３の柔軟宇宙構造物のハイブリ
ッドアクチュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部
材の途中に、ピエゾアクチュエータとスクリューモータ
ー式アクチュエータとをケース内に入れて互いに反対側
でストローク出力が得られるように一体化した複合アク
チュエータを配設し、対象とする部材の振動を複合アク
チュエータのストローク出力により吸収し、対象とする
部材を変位させるようにしたことを特徴とするものであ
る。
ッドアクチュエータは、柔軟宇宙構造物の対象とする部
材の途中に、ピエゾアクチュエータとスクリューモータ
ー式アクチュエータとをケース内に入れて互いに反対側
でストローク出力が得られるように一体化した複合アク
チュエータを配設し、対象とする部材の振動を複合アク
チュエータのストローク出力により吸収し、対象とする
部材を変位させるようにしたことを特徴とするものであ
る。
【００１０】本発明の柔軟宇宙構造物の振動制御装置
は、前記第１〜第３のいずれかのハイブリッドアクチュ
エータが多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハ
イブリッドアクチュエータに於けるピエゾアクチュエー
タの出力端及びスクリューモーター式アクチュエータの
出力端に夫々振動感知センサを設けて、この振動感知セ
ンサにより対象とする部材に発生する周波数の高い振動
と周波数の低い振動を夫々別個に感知するようになし、
この振動感知により前記各ハイブリッドアクチュエータ
を対象とする部材から離れた本体に設けた制御操作装置
により動作させて、そのストローク出力により振動を吸
収し、対象とする部材全てを変位させて振動を制御する
ようにしたことを特徴とするものである。
は、前記第１〜第３のいずれかのハイブリッドアクチュ
エータが多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハ
イブリッドアクチュエータに於けるピエゾアクチュエー
タの出力端及びスクリューモーター式アクチュエータの
出力端に夫々振動感知センサを設けて、この振動感知セ
ンサにより対象とする部材に発生する周波数の高い振動
と周波数の低い振動を夫々別個に感知するようになし、
この振動感知により前記各ハイブリッドアクチュエータ
を対象とする部材から離れた本体に設けた制御操作装置
により動作させて、そのストローク出力により振動を吸
収し、対象とする部材全てを変位させて振動を制御する
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】本発明の柔軟宇宙構造物の他の振動制御装
置は、前記第３のハイブリッドアクチュエータが多数設
けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッドアク
チュエータのケース内でピエゾアクチュエータの出力端
及びスクリューモーター式アクチュエータの出力端に振
動感知センサを設けて、この振動感知センサにより対象
とする部材に発生する周波数の高い振動と周波数の低い
振動を夫々別個に感知するようになし、この振動感知に
より前記各ハイブリッドアクチュエータを対象とする部
材から離れた本体に設けた制御操作装置により動作させ
て、そのストローク出力により振動を吸収し、対象とす
る部材全てを変位させて振動を制御するようになしたこ
とを特徴とするものである。
置は、前記第３のハイブリッドアクチュエータが多数設
けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッドアク
チュエータのケース内でピエゾアクチュエータの出力端
及びスクリューモーター式アクチュエータの出力端に振
動感知センサを設けて、この振動感知センサにより対象
とする部材に発生する周波数の高い振動と周波数の低い
振動を夫々別個に感知するようになし、この振動感知に
より前記各ハイブリッドアクチュエータを対象とする部
材から離れた本体に設けた制御操作装置により動作させ
て、そのストローク出力により振動を吸収し、対象とす
る部材全てを変位させて振動を制御するようになしたこ
とを特徴とするものである。
【００１２】本発明の柔軟宇宙構造物のさらに他の振動
制御装置は、前記第３のハイブリッドアクチュエータが
多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッ
ドアクチュエータのケース内でピエゾアクチュエータの
出力端及びスクリューモーター式アクチュエータの出力
端に対象とする部材に発生する周波数の高い振動と周波
数の低い振動を感知する振動感知センサを設け、前記各
ハイブリッドアクチュエータに、夫々外部からのスイッ
チ信号により単独で前記振動感知センサの振動感知に応
じて振動制御操作を行う超小型の制御操作装置を付設し
たことを特徴とするものである。
制御装置は、前記第３のハイブリッドアクチュエータが
多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッ
ドアクチュエータのケース内でピエゾアクチュエータの
出力端及びスクリューモーター式アクチュエータの出力
端に対象とする部材に発生する周波数の高い振動と周波
数の低い振動を感知する振動感知センサを設け、前記各
ハイブリッドアクチュエータに、夫々外部からのスイッ
チ信号により単独で前記振動感知センサの振動感知に応
じて振動制御操作を行う超小型の制御操作装置を付設し
たことを特徴とするものである。
【００１３】上記本発明の柔軟宇宙構造物の各振動制御
装置は、ピエゾアクチュエータとスクリューモーター式
アクチュエータとを備えているので、振幅が小さく周波
数の高い部材の振動は、ピエゾアクチュエータにより制
御することができ、振幅が大きく周波数の低い部材の振
動は、スクリューモーター式アクチュエータにより制御
することができる。従って制御対象の部材に発生する広
い周波数領域の振動を有効に制御できる。即ち、制御対
象の部材に夫々別個に発生する周波数の高い振動と周波
数の低い振動に対して同時にピエゾアクチュエータとス
クリューモーター式アクチュエータが作動して振動が制
御される。
装置は、ピエゾアクチュエータとスクリューモーター式
アクチュエータとを備えているので、振幅が小さく周波
数の高い部材の振動は、ピエゾアクチュエータにより制
御することができ、振幅が大きく周波数の低い部材の振
動は、スクリューモーター式アクチュエータにより制御
することができる。従って制御対象の部材に発生する広
い周波数領域の振動を有効に制御できる。即ち、制御対
象の部材に夫々別個に発生する周波数の高い振動と周波
数の低い振動に対して同時にピエゾアクチュエータとス
クリューモーター式アクチュエータが作動して振動が制
御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の柔軟宇宙構造物のハイブ
リッドアクチュエータの実施形態について説明する。図
１は柔軟宇宙構造物の一例である展開構造物１を示すも
ので、この展開構造物１は、細長部材２よりなる立方体
３を一次元方向で展開してトラス構造を形成し、各立方
体３を夫々その中間で内側に折り込んで畳むものであ
る。この展開構造物１の所要の細長部材２の途中に、図
２に示すように設けた第１のハイブリッドアクチュエー
タ４はピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式
アクチュエータ６とを直列に配設してなるもので、この
ハイブリッドアクチュエータ４は細長部材２の振動を両
アクチュエータ５，６のストローク出力により吸収し、
細長部材２を変位させるようにしたものである。
リッドアクチュエータの実施形態について説明する。図
１は柔軟宇宙構造物の一例である展開構造物１を示すも
ので、この展開構造物１は、細長部材２よりなる立方体
３を一次元方向で展開してトラス構造を形成し、各立方
体３を夫々その中間で内側に折り込んで畳むものであ
る。この展開構造物１の所要の細長部材２の途中に、図
２に示すように設けた第１のハイブリッドアクチュエー
タ４はピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式
アクチュエータ６とを直列に配設してなるもので、この
ハイブリッドアクチュエータ４は細長部材２の振動を両
アクチュエータ５，６のストローク出力により吸収し、
細長部材２を変位させるようにしたものである。
【００１４】前記ピエゾアクチュエータ５は、ピエゾセ
ラミックスが持つ逆圧電効果を利用して、外部から電圧
を加えることで、変位（ストローク）を発生するアクチ
ュエータである。このピエゾアクチュエータ５の内部に
は、図３に示すようにピエゾセラミックスの薄板７が数
１０〜数１００枚程度積層され、各薄板７の間に挿入し
た電極８で電圧を印加する。一般にピエゾセラミックス
の薄板７を積層して変位量と発生力を高めたものを積層
（スタック）型ピエゾアクチュエータと呼称している。
積層型ピエゾアクチュエータ５は、発生力が大きく、応
答速度も数KHz程度と速いものの、ストロークは１００
μｍ以下で非常に小さいことが特徴である。
ラミックスが持つ逆圧電効果を利用して、外部から電圧
を加えることで、変位（ストローク）を発生するアクチ
ュエータである。このピエゾアクチュエータ５の内部に
は、図３に示すようにピエゾセラミックスの薄板７が数
１０〜数１００枚程度積層され、各薄板７の間に挿入し
た電極８で電圧を印加する。一般にピエゾセラミックス
の薄板７を積層して変位量と発生力を高めたものを積層
（スタック）型ピエゾアクチュエータと呼称している。
積層型ピエゾアクチュエータ５は、発生力が大きく、応
答速度も数KHz程度と速いものの、ストロークは１００
μｍ以下で非常に小さいことが特徴である。
【００１５】前記スクリューモーター式アクチュエータ
６は、図４に示すように円筒カバー９内のモータ１０に
減速ギア１１を介してまたは直接カップリング１２ａに
て結合されたボールねじ１２をモータ１０の駆動により
回転し、ボールねじ１２を螺合したナット部１３は回転
しないように拘束されていて、ボールねじ１２の回転方
向に従って前進又は後退するようになっている。つま
り、スクリューモーター式アクチュエータ６は、ナット
部１３の移動をアクチュエータのストローク出力として
利用するものである。また、モータ１０の回転角度また
は回転速度はモータ１０に取り付けられたエンコーダま
たはタコ・ジェネレータ１４により電気信号に変換さ
れ、モータ１０のドライバ内で外部からのコマンド信号
に対するフィードバックとして利用される。このスクリ
ューモーター式アクチュエータ６は、変位量を多くとれ
るものの、モータ１０の特性に依存する周波数特性は１
０〜２０Hz程度と低いのが特徴である。
６は、図４に示すように円筒カバー９内のモータ１０に
減速ギア１１を介してまたは直接カップリング１２ａに
て結合されたボールねじ１２をモータ１０の駆動により
回転し、ボールねじ１２を螺合したナット部１３は回転
しないように拘束されていて、ボールねじ１２の回転方
向に従って前進又は後退するようになっている。つま
り、スクリューモーター式アクチュエータ６は、ナット
部１３の移動をアクチュエータのストローク出力として
利用するものである。また、モータ１０の回転角度また
は回転速度はモータ１０に取り付けられたエンコーダま
たはタコ・ジェネレータ１４により電気信号に変換さ
れ、モータ１０のドライバ内で外部からのコマンド信号
に対するフィードバックとして利用される。このスクリ
ューモーター式アクチュエータ６は、変位量を多くとれ
るものの、モータ１０の特性に依存する周波数特性は１
０〜２０Hz程度と低いのが特徴である。
【００１６】次に、第２のハイブリッドアクチュエータ
４ａの概略を図５によって説明すると、展開構造物１の
所要の平行な細長部材２，２に、各々ピエゾアクチュエ
ータ５とスクリューモーター式アクチュエータ６を並列
に配設して、細長部材２，２の振動を各々ピエゾアクチ
ュエータ５のストローク出力，スクリューモーター式ア
クチュエータ６のストローク出力により吸収し、細長部
材２，２を変位させるようにしたものである。
４ａの概略を図５によって説明すると、展開構造物１の
所要の平行な細長部材２，２に、各々ピエゾアクチュエ
ータ５とスクリューモーター式アクチュエータ６を並列
に配設して、細長部材２，２の振動を各々ピエゾアクチ
ュエータ５のストローク出力，スクリューモーター式ア
クチュエータ６のストローク出力により吸収し、細長部
材２，２を変位させるようにしたものである。
【００１７】次に第３のハイブリッドアクチュエータ４
ｂの概略を図６によって説明すると、展開構造物１の所
要の細長部材２の途中に、ピエゾアクチュエータ５とス
クリューモーター式アクチュエータ６とをケース１７内
に入れて互いに反対側でストローク出力が得られるよう
に一体化した複合アクチュエータ１８を配設して、細長
部材２の振動を複合アクチュエータ１８のストローク出
力により吸収し、細長部材２を変位させるようにしたも
のである。
ｂの概略を図６によって説明すると、展開構造物１の所
要の細長部材２の途中に、ピエゾアクチュエータ５とス
クリューモーター式アクチュエータ６とをケース１７内
に入れて互いに反対側でストローク出力が得られるよう
に一体化した複合アクチュエータ１８を配設して、細長
部材２の振動を複合アクチュエータ１８のストローク出
力により吸収し、細長部材２を変位させるようにしたも
のである。
【００１８】然して前記第１〜第３のハイブリッドアク
チュエータ４，４ａ，４ｂを用いて構成される本発明の
柔軟宇宙構造物の振動制御装置の実施形態を図によって
説明すると、図７の第１の振動制御装置２０は、前記第
１のハイブリッドアクチュエータ４が多数設けられた柔
軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ
に於けるピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６の出力端付近で細長部材２に夫々振
動感知センサ２１，２２を設けて、この振動感知センサ
２１，２２により対象とする細長部材２に発生する周波
数の高い振動と周波数の低い振動を夫々別個に感知する
ようになし、この振動感知信号は制御対象から離れた、
人工衛星、宇宙ステーション等の本体２３の内部に設置
した制御操作装置２４に感知信号線２５，２６により入
力されるようにしてあり、制御操作装置２４からは計算
出力される動作コマンド信号が制御信号線２７，２８に
より前記ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６に入力されるようにしてある。尚、
制御操作装置２４には外部信号線２９によりオペレータ
操作スイッチ信号が入力されるようにしてある。
チュエータ４，４ａ，４ｂを用いて構成される本発明の
柔軟宇宙構造物の振動制御装置の実施形態を図によって
説明すると、図７の第１の振動制御装置２０は、前記第
１のハイブリッドアクチュエータ４が多数設けられた柔
軟宇宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ
に於けるピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６の出力端付近で細長部材２に夫々振
動感知センサ２１，２２を設けて、この振動感知センサ
２１，２２により対象とする細長部材２に発生する周波
数の高い振動と周波数の低い振動を夫々別個に感知する
ようになし、この振動感知信号は制御対象から離れた、
人工衛星、宇宙ステーション等の本体２３の内部に設置
した制御操作装置２４に感知信号線２５，２６により入
力されるようにしてあり、制御操作装置２４からは計算
出力される動作コマンド信号が制御信号線２７，２８に
より前記ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６に入力されるようにしてある。尚、
制御操作装置２４には外部信号線２９によりオペレータ
操作スイッチ信号が入力されるようにしてある。
【００１９】制御操作装置２４は、ディジタル又はアナ
ログ計算機システムであり、ディジタル計算機システム
の場合にはＣＰＵの他に制御プログラムを収めたＲＯＭ
メモリ、振動感知センサ２１，２２からの振動感知信号
を処理する入力処理回路、ピエゾアクチュエータ５とス
クリューモーター式アクチュエータ６に出力される動作
コマンド信号を処理する出力処理回路、外部から入力さ
れるオペレータ操作スイッチ信号により動作する電源回
路を含むものである。
ログ計算機システムであり、ディジタル計算機システム
の場合にはＣＰＵの他に制御プログラムを収めたＲＯＭ
メモリ、振動感知センサ２１，２２からの振動感知信号
を処理する入力処理回路、ピエゾアクチュエータ５とス
クリューモーター式アクチュエータ６に出力される動作
コマンド信号を処理する出力処理回路、外部から入力さ
れるオペレータ操作スイッチ信号により動作する電源回
路を含むものである。
【００２０】次に第２の振動制御装置３０を図８によっ
て説明すると、この振動制御装置３０は、前記第２のハ
イブリッドアクチュエータ４ａが多数設けられた柔軟宇
宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ４ａ
に於けるピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６の出力端付近で細長部材２に夫々振
動感知センサ２１，２２を設けて、この振動感知センサ
２１，２２により対象とする細長部材２に発生する周波
数の高い振動と周波数の低い振動を夫々別個に感知する
ようになし、この振動感知信号は制御対象から離れた人
工衛星，宇宙ステーション等の本体２３の内部に設置し
た制御操作装置２４に感知信号線２５，２６により入力
されるようにしてあり、制御操作装置２４からは計算出
力される動作コマンド信号が制御信号線２７，２８によ
り前記ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式
アクチュエータ６に入力されるようにしてある。尚、制
御操作装置２４には、外部信号線２９によりオペレータ
操作スイッチ信号が入力されるようにしてある。
て説明すると、この振動制御装置３０は、前記第２のハ
イブリッドアクチュエータ４ａが多数設けられた柔軟宇
宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ４ａ
に於けるピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター
式アクチュエータ６の出力端付近で細長部材２に夫々振
動感知センサ２１，２２を設けて、この振動感知センサ
２１，２２により対象とする細長部材２に発生する周波
数の高い振動と周波数の低い振動を夫々別個に感知する
ようになし、この振動感知信号は制御対象から離れた人
工衛星，宇宙ステーション等の本体２３の内部に設置し
た制御操作装置２４に感知信号線２５，２６により入力
されるようにしてあり、制御操作装置２４からは計算出
力される動作コマンド信号が制御信号線２７，２８によ
り前記ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式
アクチュエータ６に入力されるようにしてある。尚、制
御操作装置２４には、外部信号線２９によりオペレータ
操作スイッチ信号が入力されるようにしてある。
【００２１】次に第３の振動制御装置３１を図９によっ
て説明すると、この振動制御装置３１は、前記第３のハ
イブリッドアクチュエータ４ｂが多数設けられた柔軟宇
宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ４ｂ
に於ける複合アクチュエータ１８のピエゾアクチュエー
タ５とスクリューモーター式アクチュエータ６の出力端
付近で細長部材２に夫々振動感知センサ２１，２２を設
け、その他は前記第１，第２の振動制御装置２０，３０
と同一構成となしたものである。
て説明すると、この振動制御装置３１は、前記第３のハ
イブリッドアクチュエータ４ｂが多数設けられた柔軟宇
宙構造物に於いて、各ハイブリッドアクチュエータ４ｂ
に於ける複合アクチュエータ１８のピエゾアクチュエー
タ５とスクリューモーター式アクチュエータ６の出力端
付近で細長部材２に夫々振動感知センサ２１，２２を設
け、その他は前記第１，第２の振動制御装置２０，３０
と同一構成となしたものである。
【００２２】次に第４の振動制御装置３２を図１０によ
って説明すると、この振動制御装置３２は、前記第３の
振動制御装置の各ハイブリッドアクチュエータ４ｂに於
ける複合アクチュエータ１８のケース１７内で、ピエゾ
アクチュエータ５の出力端及びスクリューモーター式ア
クチュエータ６の出力端に、夫々振動感知センサ２１，
２２を設け、その他は前記第１，第２の振動制御装置２
０，３０と同一構成となしたものである。
って説明すると、この振動制御装置３２は、前記第３の
振動制御装置の各ハイブリッドアクチュエータ４ｂに於
ける複合アクチュエータ１８のケース１７内で、ピエゾ
アクチュエータ５の出力端及びスクリューモーター式ア
クチュエータ６の出力端に、夫々振動感知センサ２１，
２２を設け、その他は前記第１，第２の振動制御装置２
０，３０と同一構成となしたものである。
【００２３】次に第５の振動制御装置３３を図１１によ
って説明すると、この振動制御装置３３は、前記第４の
振動制御装置３２に於ける各複合アクチュエータ１８の
外側に、外部からのスイッチ信号線３４によるスイッチ
ＯＮ，ＯＦＦの信号のみにより単独で振動制御操作を行
う超小型の制御操作装置３５を付設したものである。こ
の超小型の制御操作装置３５は、ディジタル又はアナロ
グ計算機システムであり、ディジタル計算機システムの
場合には、ＣＰＵの他に制御プログラムを収めたＲＯＭ
メモリ、外部からの信号及びアクチュエータへのコマン
ド信号を処理するために最低限必要なＡ／Ｄ変換器，Ｄ
／Ａ変換器，ディジタル出力機能を含んだ小型基板１枚
程度の大きさである。
って説明すると、この振動制御装置３３は、前記第４の
振動制御装置３２に於ける各複合アクチュエータ１８の
外側に、外部からのスイッチ信号線３４によるスイッチ
ＯＮ，ＯＦＦの信号のみにより単独で振動制御操作を行
う超小型の制御操作装置３５を付設したものである。こ
の超小型の制御操作装置３５は、ディジタル又はアナロ
グ計算機システムであり、ディジタル計算機システムの
場合には、ＣＰＵの他に制御プログラムを収めたＲＯＭ
メモリ、外部からの信号及びアクチュエータへのコマン
ド信号を処理するために最低限必要なＡ／Ｄ変換器，Ｄ
／Ａ変換器，ディジタル出力機能を含んだ小型基板１枚
程度の大きさである。
【００２４】上記実施例の第１〜第５の柔軟宇宙構造物
の振動制御装置２０，３０，３１，３２，３３は、夫々
ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式アクチ
ュエータ６とを備えているので、振幅が小さく周波数の
高い細長部材２の振動はピエゾアクチュエータ５のスト
ローク出力により吸収し、細長部材２を変位させて制御
し、振幅が大きく周波数の低い細長部材２の振動はスク
リューモーター式アクチュエータ６のストローク出力に
より吸収し、細長部材２を変位させて制御する。
の振動制御装置２０，３０，３１，３２，３３は、夫々
ピエゾアクチュエータ５とスクリューモーター式アクチ
ュエータ６とを備えているので、振幅が小さく周波数の
高い細長部材２の振動はピエゾアクチュエータ５のスト
ローク出力により吸収し、細長部材２を変位させて制御
し、振幅が大きく周波数の低い細長部材２の振動はスク
リューモーター式アクチュエータ６のストローク出力に
より吸収し、細長部材２を変位させて制御する。
【００２５】細長部材２の振動発生からピエゾアクチュ
エータ５とスクリューモーター式アクチュエータ６によ
る振動制御及び変形の修正までの動作を、図１２に示す
振動を感知するセンサの出力信号Ａと、制御操作装置に
より駆動されるピエゾアクチュエータ５の変位量（微
小）Ｂと、スクリューモーター式アクチュエータ６の変
位量（大）Ｃの時間的変化を例に説明する。
エータ５とスクリューモーター式アクチュエータ６によ
る振動制御及び変形の修正までの動作を、図１２に示す
振動を感知するセンサの出力信号Ａと、制御操作装置に
より駆動されるピエゾアクチュエータ５の変位量（微
小）Ｂと、スクリューモーター式アクチュエータ６の変
位量（大）Ｃの時間的変化を例に説明する。
【００２６】図１２の各時間区分毎の動作に於いて、初
期の休止状態では振動が発生せず、両アクチュエータ
５，６は休止状態にあり、電力の消費は抑えられてい
る。振動感知センサ２１，２２が細長部材２の振動発生
を感知すると、振動感知信号が制御操作装置に発せられ
る。これにより両アクチュエータ５，６は制御操作装置
２４からの動作コマンドに従い振動を制御する。振動制
御の結果、発生した両アクチュエータ５，６の残留変位
は、構造物全体を変形させてしまうために、振動が制御
された後で両アクチュエータ５，６の変位をゆっくりと
零に戻す操作を行う。尚、これは発生ストロークの大き
なスクリューモーター式アクチュエータ６に対して重要
な操作であり、この場合にもアクチュエータ６の変位に
より発生した振動は制御される。そして振動が制御され
た状態で変位が零となった両アクチュエータ５，６は、
再び振動が発生するまで休止（待期）状態となる。
期の休止状態では振動が発生せず、両アクチュエータ
５，６は休止状態にあり、電力の消費は抑えられてい
る。振動感知センサ２１，２２が細長部材２の振動発生
を感知すると、振動感知信号が制御操作装置に発せられ
る。これにより両アクチュエータ５，６は制御操作装置
２４からの動作コマンドに従い振動を制御する。振動制
御の結果、発生した両アクチュエータ５，６の残留変位
は、構造物全体を変形させてしまうために、振動が制御
された後で両アクチュエータ５，６の変位をゆっくりと
零に戻す操作を行う。尚、これは発生ストロークの大き
なスクリューモーター式アクチュエータ６に対して重要
な操作であり、この場合にもアクチュエータ６の変位に
より発生した振動は制御される。そして振動が制御され
た状態で変位が零となった両アクチュエータ５，６は、
再び振動が発生するまで休止（待期）状態となる。
【００２７】こうして実施例の第１〜第５の柔軟宇宙構
造物の振動制御装置は、制御対象の細長部材２に夫々別
個に発生する周波数の高い振動と周波数の低い振動に対
して同時にピエゾアクチュエータ５とスクリューモータ
ー式アクチュエータ６が作動して、細長部材２を変位さ
せ振動を制御するので、広い周波数領域の振動を有効に
制御できる。
造物の振動制御装置は、制御対象の細長部材２に夫々別
個に発生する周波数の高い振動と周波数の低い振動に対
して同時にピエゾアクチュエータ５とスクリューモータ
ー式アクチュエータ６が作動して、細長部材２を変位さ
せ振動を制御するので、広い周波数領域の振動を有効に
制御できる。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の柔軟宇
宙構造物のハイブリッドアクチュエータは、柔軟宇宙構
造物の対象とする部材間に配設したピエゾアクチュエー
タとスクリューモーター式アクチュエータとからなるも
のであるから対象とする部材に発生する振動を各々ピエ
ゾアクチュエータのストローク出力、スクリューモータ
ー式アクチュエータのスロトーク出力により吸収し、対
象とする部材を変位させることができる。また、このハ
イブリッドアクチュエータを用いた振動制御装置によれ
ば、柔軟宇宙構造物の対象とする部材に別個に発生する
振幅が小さく高い周波数領域の振動と振幅が大きく低い
周波数領域の振動を同時に制御できるので、広い周波数
領域の振動を有効に制御できて、宇宙空間で作業中に発
生した振動が長時間持続するという事象を抑制できる。
宙構造物のハイブリッドアクチュエータは、柔軟宇宙構
造物の対象とする部材間に配設したピエゾアクチュエー
タとスクリューモーター式アクチュエータとからなるも
のであるから対象とする部材に発生する振動を各々ピエ
ゾアクチュエータのストローク出力、スクリューモータ
ー式アクチュエータのスロトーク出力により吸収し、対
象とする部材を変位させることができる。また、このハ
イブリッドアクチュエータを用いた振動制御装置によれ
ば、柔軟宇宙構造物の対象とする部材に別個に発生する
振幅が小さく高い周波数領域の振動と振幅が大きく低い
周波数領域の振動を同時に制御できるので、広い周波数
領域の振動を有効に制御できて、宇宙空間で作業中に発
生した振動が長時間持続するという事象を抑制できる。
【図１】柔軟宇宙構造物の一例である展開構造物を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】本発明の第１の柔軟宇宙構造物のハイブリッド
アクチュエータを示す図である。
アクチュエータを示す図である。
【図３】図２のハイブリッドアクチュエータに於けるピ
エゾアクチュエータの内部構造を示す概略図である。
エゾアクチュエータの内部構造を示す概略図である。
【図４】図２のハイブリッドアクチュエータに於けるス
クリューモーター式アクチュエータを示す一部破断斜視
図である。
クリューモーター式アクチュエータを示す一部破断斜視
図である。
【図５】本発明の第２の柔軟宇宙構造物のハイブリッド
アクチュエータを示す図である。
アクチュエータを示す図である。
【図６】本発明の第３の柔軟宇宙構造物のハイブリッド
アクチュエータを示す図である。
アクチュエータを示す図である。
【図７】本発明の第１の柔軟宇宙構造物の振動制御装置
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の第２の柔軟宇宙構造物の振動制御装置
を示す図である。
を示す図である。
【図９】本発明の第３の柔軟宇宙構造物の振動制御装置
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】本発明の第４の柔軟宇宙構造物の振動制御装
置を示す図である。
置を示す図である。
【図１１】本発明の第５の柔軟宇宙構造物の振動制御装
置を示す図である。
置を示す図である。
【図１２】振動を感知するセンサの出力信号と、制御操
作装置により駆動されるピエゾアクチュエータの変位量
とスクリューモーター式アクチュエータの変位量の時間
的変化を示す図である。
作装置により駆動されるピエゾアクチュエータの変位量
とスクリューモーター式アクチュエータの変位量の時間
的変化を示す図である。
１ 展開構造物（柔軟宇宙構造物） ２ 細長部材 ３ 立方体 ４，４ａ，４ｂ ハイブリッドアクチュエータ ５ ピエゾアクチュエータ ６ スクリューモーター式アクチュエータ １７ ケース １８ 複合アクチュエータ ２０，３０，３１，３２，３３ 振動制御装置 ２１，２２ 振動感知センサ ２３ 人工衛星，宇宙ステーション等の本体 ２４ 制御操作装置 ２５，２６ 感知信号線 ２７，２８ 制御信号線 ２９ 外部信号線 ３４ スイッチ信号線 ３５ 超小型の制御操作装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 光政 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 加藤 純郎 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 本宮 達郎 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 柔軟宇宙構造物の対象とする部材間に、
ピエゾアクチュエータとスクリュ−モーター式アクチュ
エータとを直列に配設し、対象とする部材の振動を両ア
クチュエータのストローク出力により吸収し、対象とす
る部材を変位させるようにしたことを特徴とする柔軟宇
宙構造物のハイブリッドアクチュエータ。 - 【請求項２】 柔軟宇宙構造物の対象とする部材に対し
て別々にピエゾアクチュエータとスクリューモーター式
アクチュエータを並列に配設し、対象とする部材の振動
を各々のアクチュエータのストローク出力により吸収
し、対象とする部材を変位させるようにしたことを特徴
とする柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ。 - 【請求項３】 柔軟宇宙構造物の対象とする部材の途中
に、ピエゾアクチュエータとスクリューモーター式アク
チュエータとをケース内に入れて互いに反対側でストロ
ーク出力が得られるように一体化した複合アクチュエー
タを配設し、対象とする部材の振動を複合アクチュエー
タのストローク出力により吸収し、対象とする部材を変
位させるようにしたことを特徴とする柔軟宇宙構造物の
ハイブリッドアクチュエータ。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のハイブ
リッドアクチュエータが多数設けられた柔軟宇宙構造物
に於いて、各ハイブリッドアクチュエータに於けるピエ
ゾアクチュエータの出力端及びスクリューモーター式ア
クチュエータの出力端に夫々振動感知センサを設けて、
この振動感知センサにより対象とする部材に発生する周
波数の高い振動と周波数の低い振動を夫々別個に感知す
るようになし、この振動感知により前記各ハイブリッド
アクチュエータを対象とする部材から離れた本体に設け
た制御操作装置により動作させて、そのストローク出力
により振動を吸収し、対象とする部材全てを変位させて
振動を制御するようにしたことを特徴とする柔軟宇宙構
造物の振動制御装置。 - 【請求項５】 請求項３記載のハイブリッドアクチュエ
ータが多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイ
ブリッドアクチュエータのケース内でピエゾアクチュエ
ータの出力端及びスクリューモーター式アクチュエータ
の出力端に振動感知センサを設けて、この振動感知セン
サにより対象とする部材に発生する周波数の高い振動と
周波数の低い振動を夫々別個に感知するようになし、こ
の振動感知により前記各ハイブリッドアクチュエータを
対象とする部材から離れた本体に設けた制御操作装置に
より動作させて、そのストローク出力により振動を吸収
し、対象とする部材全てを変位させて振動を制御するよ
うになしたことを特徴とする柔軟宇宙構造物の振動制御
装置。 - 【請求項６】 請求項３記載のハイブリッドアクチュエ
ータが多数設けられた柔軟宇宙構造物に於いて、各ハイ
ブリッドアクチュエータのケース内でピエゾアクチュエ
ータの出力端及びスクリューモーター式アクチュエータ
の出力端に対象とする部材に発生する周波数の高い振動
と周波数の低い振動を感知する振動感知センサを設け、
前記各ハイブリッドアクチュエータに、夫々外部からの
スイッチ信号により単独で前記振動感知センサの振動感
知に応じて振動制御操作を行う超小型の制御操作装置を
付設したことを特徴とする柔軟宇宙構造物の振動制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184062A JP2945325B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184062A JP2945325B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH107099A true JPH107099A (ja) | 1998-01-13 |
| JP2945325B2 JP2945325B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=16146719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8184062A Expired - Lifetime JP2945325B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 柔軟宇宙構造物のハイブリッドアクチュエータ及び振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945325B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004299541A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Japan Space Forum | 宇宙機搭載ペイロードの振動・姿勢制御装置 |
| US7762770B2 (en) * | 2006-12-14 | 2010-07-27 | Sikorsky Aircraft Corporation | Hybrid actuator for helicopter rotor blade control flaps |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106896851B (zh) * | 2017-03-27 | 2018-12-11 | 华南理工大学 | 一种旋转和移动直接驱动的双柔性梁控制装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146650A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-02 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密位置決め制御システム |
| JPS63143609A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-15 | Nikon Corp | 移動体の位置決め装置 |
| JPH05178297A (ja) * | 1992-01-08 | 1993-07-20 | Nec Corp | 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 |
| JPH0687205A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-03-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 版胴交換装置 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP8184062A patent/JP2945325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146650A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-02 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密位置決め制御システム |
| JPS63143609A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-15 | Nikon Corp | 移動体の位置決め装置 |
| JPH05178297A (ja) * | 1992-01-08 | 1993-07-20 | Nec Corp | 大型宇宙構造物の制振制御装置及び制振制御方法 |
| JPH0687205A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-03-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 版胴交換装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2004299541A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Japan Space Forum | 宇宙機搭載ペイロードの振動・姿勢制御装置 |
| US7762770B2 (en) * | 2006-12-14 | 2010-07-27 | Sikorsky Aircraft Corporation | Hybrid actuator for helicopter rotor blade control flaps |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2945325B2 (ja) | 1999-09-06 |
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