JPS58122299A - 飛翔体の章動運動減衰方法 - Google Patents

飛翔体の章動運動減衰方法

Info

Publication number
JPS58122299A
JPS58122299A JP57001953A JP195382A JPS58122299A JP S58122299 A JPS58122299 A JP S58122299A JP 57001953 A JP57001953 A JP 57001953A JP 195382 A JP195382 A JP 195382A JP S58122299 A JPS58122299 A JP S58122299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
gimbal
motion
flying object
servo system
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.)
Granted
Application number
JP57001953A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH026680B2 (ja
Inventor
力 村上
嘉彰 狼
修 岡本
厚 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Aerospace Laboratory of Japan
Original Assignee
National Aerospace Laboratory of Japan
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Aerospace Laboratory of Japan filed Critical National Aerospace Laboratory of Japan
Priority to JP57001953A priority Critical patent/JPS58122299A/ja
Publication of JPS58122299A publication Critical patent/JPS58122299A/ja
Publication of JPH026680B2 publication Critical patent/JPH026680B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば宇宙空間を飛翔する人工衛星のような
飛翔体V章勤運動減衰方法に関するものである。
確動コ軍動(ユコーテーンー1ンiJ1、コマのように
自転1.ている剛体j〕こはそれを搭載し7だ飛翔体の
、外力のないときのコマの自転11q1ド斗たはぞtl
と平行な飛翔体軸の味噌すり運動をさしていう。
モーメンタム・ホイールを搭載した人工衛星のような宇
宙飛翔体は整動運動を生じ易いので、通常では章動タン
パを搭載してい/)が、望動が微小になるとその効果−
減少する9ぞのために飛翔体の姿勢上ン→ノイ1号を用
いてψ動を能動的に制御する内法も各棟提案さねCいる
が、装置か複却になる欠点があり、17已にに+章動が
微小になると飛翔体の姿勢信刊が微弱とな−・C3ZN
比が悪くなる虞J′1もある。固、従来2ジ/パル式モ
ーメ/タノ3・ホイールを搭載する宇宙飛翔体でV[、
各ジンバル機構を独立し/こサーボ系として構成(7て
も、各ジンバルサーボ系の減衰が飛翔体の輪動減衰に多
少とも役立つことC゛知ら7−1でいた。
本発明の1」的に11、回転中のモーメンタム・ホイー
ルが 種のジャイロであることに着目し、その飛翔体に
対する姿勢運動の検出信号の中には、飛翔体の単動運動
の情報が潜在することを利用1.て、2つのジンバル角
度信号の制御を独立させずに、相互に他ジンバルの姿勢
信号をもサーボ系の入力と1,7て用いることにより、
飛翔体の姿勢信号を用いなくても0J能な飛翔体の単動
運動減衰方法を提供することにあり、その要旨は、モー
メンタム・ホイールの回転11η11と直交する直交2
軸周りに微小ジンバル角を制御可能とj〜、飛翔体に搭
載する姿勢制御装置に於いて、前記モーメンタム・ホイ
ールの各/ンバル!illごとに、各/ンバル角度及び
(又(d、)角速度信+i′を検出して、該当軸のサー
ボ系にフィー トバンクし1、ジンバル角が傾くと復元
するようにすると共に、他のジンバル軸の角度及び(又
は)角速度信号をも該当軸のサーボ系にも使用り、て2
ジンバル間に相互作用を連成させることにより、前記飛
翔体の確動運動の減衰を助長することを特徴とするもの
である。
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図に於いて、1 klは日I Z it+ll+を
中心に高速回転中のモーメンタム・ホイール1 (無接
触型駆動モータは図示1,2ていない)であり、このホ
イール1の軸2の両端に配置した磁気11111受部3
a、3bによりホイール1を支持する。各磁気軸受部3
2113bは、軸2の各端部に軸着L7た磁性体から成
る回転ヨーク4a、41〕と、その周囲の4方向に固定
的に配置1.た電磁ヨーク(ba〜8ミル8ン(51)
〜8b)により構成する。そIl、て電磁ヨーク6.8
はZ軸と直交するX ll1t方向に向け、電磁ヨーク
b、7σZ +Isl+、X +tliと直交するY軸
力向に向けて配置する。電磁ヨーク5〜8は回転ヨーク
今に71し吸引力を電流に」;つて作用させるようにそ
れぞれ電磁コイル9を巻回する。電磁コイル9に流す電
流は2個の電力増幅部10 X、  40 Yにより供
給し、X軸用電力増幅部10XけX、 1111を向く
電磁ヨーク6” *  8 ” +  513.81〕
のコイル9に電流を電力し1、Y輔用電力増幅部10 
YけZ軸を向く電磁ヨーク5a、7a、5b、7bのコ
イル9に電流を供与する。−f′:して電流の正負に応
じて作動するスイッチ 11X、ilyにより、電流を
分配するようにし、’f+’lえはスイッチ 11xで
接点Cが導通すると電流は電磁ヨーク6aと8bに流れ
、それぞれの磁気軸受部3a、3bで回転ヨーク4a、
4.bに吸引力を作用させ、ホイール1の軸2をX軸周
りに若干傾けるようにする。又、各磁気軸受部3a、3
1)に於いて、回転ヨーク4a、4bの位置を検出する
ためにセッサ12X、  12y及び13X、 i3Y
を配置し、回転ヨーク4a。
4bのX軸ノJ向、Y軸力向のそれぞれの1立置を検出
する。従って軸2のX軸周りの傾き角(所謂ジンバル角
)αはセンサ12Yと 13yの出力値の差により求め
られ、との信号をY軸周補償回路+4YTh介し7てY
軸組′亀力増幅部10yに入力し、ジンバル角αがゼロ
又v、1指定した値となるサーボ系を構成する。セッサ
12、13は無接触型のうず電流型や容量型の分解能の
良いセンサを用いることにより、微少々単動運動が良好
に検出できる。
この」:うにZ軸及びZ軸を独立して制御するサーボ系
を構成]−2でも、セン−112,13の微分信号を用
いることによって章動は多少ながら減衰するう然し一般
に単動運動は周ル]が数秒〜数十秒と長いので微分信号
が極めて得難い。又、ジンバル角の制御はジンバル角度
の検出だけでなく、ジンバル軸の角速度を検出して、そ
の信号を基に制御してもよいが、たとえ有効々ジンバル
角速度信−号がそれ専用の角速度セッサから缶ら11た
としても、単動減衰の効果(dl、サーボ系がx +l
l+とZ軸とにそれぞれ独立している限り、章動の減衰
けそれ程有効とはならない。
本発明の実施例は一す−ボ糸を独立にせす、他軸のジン
バル角度信号を積極的に取入れて、相互の達成運動を助
長1〜で章動の減衰を、各軸独立に実施する場合よりも
、数十倍に速めようとするものである。尚、ジンバル駒
速1及信号を使用してもよいが、達成用に用いる信号(
d、ジンバル角度信号が好適であり、ジンバル角速度信
号は補助的に使用することか望ましい。
即ち第1図に於いて、セッサ12Mと13yとの差信号
は、Y軸用補償回路14Vにフィードバツク信月として
送信するがその一部は点線で示す、1うにX動用補償回
路14Xにも送信する。又、同様にセンサ12Xと 1
3Xとの差信号の一部はY軸用補償回路14Yにも送信
するようにする。
このように相互に連成させることの有効な理由は、概路
次のように説明することができる。即ち章動運動が発生
すると、モーノンタム・ホイール1の軸2d、飛翔体に
z」1.て単動速度と同じ緩慢な速度で味噌すり運動を
行なうことになる。従って軸2が味噌すり運動をするこ
とは、飛翔体が章動運動をしていることの表われである
ので、軸2の味噌すり運動を速やかに減衰するように2
ジンノ(ルのサーボ系を制御すればよい。そのためには
例えば第1図に於いて、軸2が+X軸方向に傾いたとす
ると、次にd: −1−Y軸方向に、次は−X、次は−
Y、再び+X軸方向へと傾くので各軸X、Yを独立に制
御するよりは、例えば′X軸周りの制御をする場合に、
X軸周°りに回転が発生する以前にY軸周りに回転して
いることになるから、Y軸周りの検出角度βをXI紬周
りのサーボ系にも使用すれは章動の減衰はより速くなる
はずである。
その際の相q、に第111’lすべきジンバル角(α、
β)及びジンバル角速度(m、arの分配比をα、β及
びみ、βの係数P及びQ、各サーボ系のα、β及びミ、
矛に対する係数をそれぞれK及び13とし、つ捷り両ザ
ーボ系へのフィードバック信号をそれぞれ独立にfli
制御する場合のにα斗11.1ぐβ−(−、13λから
、■(α1− 、l3a−Pi−Qβ、Kβ+13λ十
Pα]−Qミに修正する。例えば第2図はQ=Oの場合
の章動の減衰比このPによる変化の状態を謂算結宋によ
り示しまたものである。明らかに1) = Kが最大の
減衰比どなり、P−00場合、即ち各軸とも独立のサー
ボ系とした場合の約10倍の減衰比と々っている。これ
にQをQ、B程度加えると、前述の減衰比ζは更に2倍
程度、即ち独立のサーボ系の場合の約20倍となる。
第3図は地上に於いて姿勢制御実験を行なった場合の単
動振幅の減衰状態の実験結果の一例であり、第3図(a
)は従来の独立サーボ系の場合で減衰が緩慢になされて
いるのに対し、(blは本発明に係る速成サーボ系の場
合であって急速な減衰が生じその有効性は明らかである
子連の実施例は磁気軸受支持のモーメンタム・ホイール
の場合を示したが、モーメンタム・ホイールの支P!i
C二磁気軸受に限らず、機械的なジンバル支持方式にも
適用可能である。第4図はその実施例で4・)す、各ジ
ン・・ル軸、X軸、Ylll’llに取付けだセンサi
5X、i5Yと、ジンバルトルカ16X116Yを回転
型とする。
従ってジンバル角α及びβけそれぞれ単一のセンサ15
Y、15Xにより検出して、それぞれの該当軸の補償回
路14y、i4Xに送信すると共に、その一部を他軸の
補償回路14X、14Yにも送信するようにする。又、
電力増幅部10X、10Yからの出力をそれぞれトルカ
16X、16)’に送りジンバル角β、αを制御するよ
うにし、その原理的な構成は第1図の実施例と殆ど変わ
るところはない。
以−ヒ説明したように本発明に係る飛翔体の単動運動減
衰方法は、2つの軸に対するジンバル制御を実施する方
式に於いて、各軸独立に制御を実施するのではなく、該
当する軸で得られた信号を他軸にも与えるので、独立制
御の場合よりも章動運動の減衰全数十倍に速めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る飛翔体の章動運動を減衰する方法を
実現するだめの実施例を示し、第1図は磁気軸受を用い
てモーメンタム・ホイールヲ!+1 御するだめの装置
の構成図、第2図は計算により求めたジンバル角度信弓
の分配係数と減衰率の関係を示すグラフ図、第3図は減
衰性能を実験により求めたグラフ1シ1であり、tax
−a:各軸独立に制御した場合、θ))は本発明に係る
方法により各軸速成して制御した場合、第4図1rよジ
ンバル機構を用い−Cモーメンタム・ホイ −ルを制御
するだめの装置の構成図である。 符号1はモーメンタム・ホイール、2Pj:1f)11
.3a、30は磁気軸受部、4;l、41) &;l:
回転ヨーク、5 a 〜8a 、  51:+ 〜3 
bにr、 flL磁ヨーク、917v電磁コイル、10
 X 、 10 Y Pi is:勾増幅部、i+x、
+iyはスイッチ、  12x 、 12y、 i3x
、 13y、 15x。 15Mはセンサ、i4X、 44Yは補償回路、16X
116Yはトルカである。 特許出願人  航空宇宙技術研究所長

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 モーメンタム・ホイールの回転軸と(2)父する
    直交2@周り:(微小ジンバル角を制御可能と1飛翔体
    (で搭載する姿勢制御装置に於いて、前記モーメンタム
    ・ホイールの各ジンバル軸ごとに、各ジンバル機構度μ
    mび(又1ま)角速度信号全検出して、該尚柵のサーボ
    系にフィードバックし、ジンバル角が傾くと復元するよ
    うにすると共に、他のジンバル軸の角、明少び(又(2
    )自速明信号をも該自軸のサーボ系(でも使用して2ジ
    ンバル間に相互作用を連成させることにより、前記飛翔
    体の章動運動の減衰を助長することを特徴とする飛翔体
    の章動運動減衰方法。
JP57001953A 1982-01-09 1982-01-09 飛翔体の章動運動減衰方法 Granted JPS58122299A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57001953A JPS58122299A (ja) 1982-01-09 1982-01-09 飛翔体の章動運動減衰方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57001953A JPS58122299A (ja) 1982-01-09 1982-01-09 飛翔体の章動運動減衰方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58122299A true JPS58122299A (ja) 1983-07-20
JPH026680B2 JPH026680B2 (ja) 1990-02-13

Family

ID=11515957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57001953A Granted JPS58122299A (ja) 1982-01-09 1982-01-09 飛翔体の章動運動減衰方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58122299A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59500979A (ja) * 1982-07-03 1984-05-31 ドイツチエ フオルシユングス−ウント フエルズ−フスアンシユタルト フユ−ル ルフト ウント ラウムフア−ルト エ− フアウ 回転子用磁気支承装置
JPS60245443A (ja) * 1984-05-18 1985-12-05 Ntn Toyo Bearing Co Ltd 制御式ラジアル磁気軸受装置
US4885491A (en) * 1987-10-28 1989-12-05 National Aerospace Laboratory Unstable vibration prevention apparatus for magnetic bearing system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54138078A (en) * 1978-04-20 1979-10-26 Shin Nippon Koa Kk Honeycomb structure
JPS5660800A (en) * 1979-10-25 1981-05-25 Mitsubishi Electric Corp Three axis attitude controlling system for satellite

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54138078A (en) * 1978-04-20 1979-10-26 Shin Nippon Koa Kk Honeycomb structure
JPS5660800A (en) * 1979-10-25 1981-05-25 Mitsubishi Electric Corp Three axis attitude controlling system for satellite

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59500979A (ja) * 1982-07-03 1984-05-31 ドイツチエ フオルシユングス−ウント フエルズ−フスアンシユタルト フユ−ル ルフト ウント ラウムフア−ルト エ− フアウ 回転子用磁気支承装置
JPS60245443A (ja) * 1984-05-18 1985-12-05 Ntn Toyo Bearing Co Ltd 制御式ラジアル磁気軸受装置
JPH0572177B2 (ja) * 1984-05-18 1993-10-08 Ntn Toyo Bearing Co Ltd
US4885491A (en) * 1987-10-28 1989-12-05 National Aerospace Laboratory Unstable vibration prevention apparatus for magnetic bearing system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH026680B2 (ja) 1990-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9417458B2 (en) Image stabilizing device and system for telescopic optical instruments
US4828376A (en) Triaxis stabilized platform
US4093154A (en) Target seeking gyro for a missile
US5203220A (en) Optical tracking and stabilizing system with a gimbal mounted mirror for establishing a line of sight
US4052654A (en) Gyro stabilized inertial reference system with gimbal lock prevention means
US3982714A (en) Proportional lead guidance
JPS58122299A (ja) 飛翔体の章動運動減衰方法
US3858328A (en) Means and techniques useful in gyros
US20050225189A1 (en) Cross plane wide-gap motor system for gimbal
US3295379A (en) Spherically symmetric gyro
US4219940A (en) Angular accelerometer stabilized pendulum
JPH10132935A (ja) 飛翔体位置計測装置
US3205718A (en) Gimbal torque compensation
US5064285A (en) Position-controlled electromagnetic assembly
US5791591A (en) Target seeking free gyro
US3088324A (en) Non-gyroscopic inertial reference
CA1325903C (en) Gyroscope system
US4309005A (en) Target seeking gyro
US3068705A (en) Gyroscopic apparatus
RU2102785C1 (ru) Система стабилизации линии визирования
JP2673293B2 (ja) セミストラップダウンシーカ
US3283587A (en) Acceleration measuring gyroscope
US3152207A (en) Line of sight stabilizing system utilizing optical wedge prisms
US4188570A (en) Gimbal angle rate feedback by cage coil demodulation
US3327539A (en) Inertial reference platform