JPS5893700A - 人工衛星の三軸姿勢制御方式 - Google Patents
人工衛星の三軸姿勢制御方式Info
- Publication number
- JPS5893700A JPS5893700A JP56192329A JP19232981A JPS5893700A JP S5893700 A JPS5893700 A JP S5893700A JP 56192329 A JP56192329 A JP 56192329A JP 19232981 A JP19232981 A JP 19232981A JP S5893700 A JPS5893700 A JP S5893700A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- angle
- yaw
- axis
- artificial satellite
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- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、バイアスモーメンタムを有するフライホイ
ールを備えた人工衛星の三軸姿勢制御方式に関するもの
である。
ールを備えた人工衛星の三軸姿勢制御方式に関するもの
である。
人工衛星に固定された三つの互いに直交する軸、即ちロ
ール軸、ピッチ軸、ヨー軸が順に。
ール軸、ピッチ軸、ヨー軸が順に。
衛星の進行方向、軌道面に垂直な方向、地球中心方向を
向くように制御されるものは、三軸人工衛星と呼ばれ、
第１図のような構成のものがその一例である。図におい
て、（１）はその回転軸がピッチ軸と平行になるように
衛星に取り付けられたモーメンタムホイール、（２１は
衛星のロール、ピッチ軸まわりの姿勢角を検出する地球
センサ、（３１はロール軸まわりに正、ヨー軸まわりに
負のトルクを発生するロール／ヨーオフセットスラスタ
、（４）はロール軸まわりに負、ヨー軸まわりに正のト
ルクを発生するロール／ヨーオフセットスラスタ、（５
）は制−電子回路、（６）はロール軸、（７）はピッチ
軸、（８）はヨー軸である。
向くように制御されるものは、三軸人工衛星と呼ばれ、
第１図のような構成のものがその一例である。図におい
て、（１）はその回転軸がピッチ軸と平行になるように
衛星に取り付けられたモーメンタムホイール、（２１は
衛星のロール、ピッチ軸まわりの姿勢角を検出する地球
センサ、（３１はロール軸まわりに正、ヨー軸まわりに
負のトルクを発生するロール／ヨーオフセットスラスタ
、（４）はロール軸まわりに負、ヨー軸まわりに正のト
ルクを発生するロール／ヨーオフセットスラスタ、（５
）は制−電子回路、（６）はロール軸、（７）はピッチ
軸、（８）はヨー軸である。
バイアスモーメンタムを有するフライホイール（以下モ
ーメンタムホイール）を備えた人工衛星（以下バイアス
モーメンタム衛星）ではモーメンタムホイール（１）を
回転させておくことによりピッチ軸（７１方向と逆方向
に角運動量を持たせて、ロール角とヨー角の軌道周期で
相互変換運動（ロール／ヨー変換運動）を発生させ、常
にロール角のみを制御することにより、ヨー角も受動的
に制御することが可能である。なお。
ーメンタムホイール）を備えた人工衛星（以下バイアス
モーメンタム衛星）ではモーメンタムホイール（１）を
回転させておくことによりピッチ軸（７１方向と逆方向
に角運動量を持たせて、ロール角とヨー角の軌道周期で
相互変換運動（ロール／ヨー変換運動）を発生させ、常
にロール角のみを制御することにより、ヨー角も受動的
に制御することが可能である。なお。
ピッチ軸まわりの姿勢制御については、地球センサ（２
）のピッチ角信号に従って″モーメンタムホイール（１
）の回転数を増減することにより比較的簡単に実現可能
であるので、ここでは言及しない。
）のピッチ角信号に従って″モーメンタムホイール（１
）の回転数を増減することにより比較的簡単に実現可能
であるので、ここでは言及しない。
この例の構成から成るバイアスモーメンタム衛星のロー
ル／ヨー制御は、′＃星のロール角とヨー角のダイナミ
クスと地球センサの特性を含んだ、制御対象の伝達関数
、第（１）式を基にして設計される。
ル／ヨー制御は、′＃星のロール角とヨー角のダイナミ
クスと地球センサの特性を含んだ、制御対象の伝達関数
、第（１）式を基にして設計される。
ここにＧｐｌ（８）は制御対象の伝達関数であり。
入力全ロール／ヨーオフセットスラスタ１３１．＋４１
の発生するトルクとし、出力を地球センサ＋２１のロー
ル角信号としたものである。Ｉｘ、 Ｉｚは衛星全体の
ロール軸、ヨー軸まわりの慣性モーメント。
の発生するトルクとし、出力を地球センサ＋２１のロー
ル角信号としたものである。Ｉｘ、 Ｉｚは衛星全体の
ロール軸、ヨー軸まわりの慣性モーメント。
（２）は軌動角速度、 ｈｉ＋はモーメンタムホイール
の有する角運動量の犬き市（−ピッチ軸方向を正）。
の有する角運動量の犬き市（−ピッチ軸方向を正）。
ンサの伝達関数、 αはロール／ヨーオフセットスラ
スタのオフセット角であり正のロールトルクと負のヨー
トルク又は負のロールトルクと正のヨートルクの割合を
決約Σ角度である。このスラスタを噴射したときのロー
ルトルクとヨートルクの比は（ｃｏｓα： −ｓｉｎα
）となる。またＳはラプラス演算子である。
スタのオフセット角であり正のロールトルクと負のヨー
トルク又は負のロールトルクと正のヨートルクの割合を
決約Σ角度である。このスラスタを噴射したときのロー
ルトルクとヨートルクの比は（ｃｏｓα： −ｓｉｎα
）となる。またＳはラプラス演算子である。
この制御対象に対して地球センサのロール角信号に基づ
いて適当に設定されたオフセット角を有する上記スラス
タを噴射および停止させることによって、ロール角、ヨ
ー角共に安定に制御できることは良く知られている。
いて適当に設定されたオフセット角を有する上記スラス
タを噴射および停止させることによって、ロール角、ヨ
ー角共に安定に制御できることは良く知られている。
とこ゛ろが９通信衛星等ではアンテナの地上局に対する
指向精度を向上させることが要求される。このような要
求にとっては、上記姿勢制御、方式がその姿勢基準とし
て地球センサを用いており、衛星のヨー軸を地球中心に
向け、かつロール軸を人工衛星の進行方向に合わせるよ
うな制御を行う方式であることから、もし、ロール誤差
とピッチ誤差とヨー誤差が完全に零に制御されたとして
も、軌道誤差の影響や、地球センサとアンテナ指向軸間
のミスアラインメント等により指向′Ｍ度が低下する。
指向精度を向上させることが要求される。このような要
求にとっては、上記姿勢制御、方式がその姿勢基準とし
て地球センサを用いており、衛星のヨー軸を地球中心に
向け、かつロール軸を人工衛星の進行方向に合わせるよ
うな制御を行う方式であることから、もし、ロール誤差
とピッチ誤差とヨー誤差が完全に零に制御されたとして
も、軌道誤差の影響や、地球センサとアンテナ指向軸間
のミスアラインメント等により指向′Ｍ度が低下する。
又比較的制御精度の粗いヨー誤差の影響でも指向１度が
低下するという欠点を有している。
低下するという欠点を有している。
この発明は、上記のような従来の“方式の問題へを改善
するためになされたものであや、姿勢角検出器として地
球セ／すのかわりに地上局方向に対するロール角とピッ
チ角を＄、圧する姿勢角検出器を用いることにより、地
上局に対するアンテナの指向精度を向上させる方式を提
供することを目的と−している。
するためになされたものであや、姿勢角検出器として地
球セ／すのかわりに地上局方向に対するロール角とピッ
チ角を＄、圧する姿勢角検出器を用いることにより、地
上局に対するアンテナの指向精度を向上させる方式を提
供することを目的と−している。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第２図はこの発明の一実施例を示す構成図である。この
図において（９１は地上局に対するロール角とピッチ角
を検出する姿勢角検出器であり。
図において（９１は地上局に対するロール角とピッチ角
を検出する姿勢角検出器であり。
地上局から発信される電波の受信レベルから上記ロール
角、ピッチ角を検出するアールエフセンサ（以下ＲＦ’
センサ）が、その代表例である。
角、ピッチ角を検出するアールエフセンサ（以下ＲＦ’
センサ）が、その代表例である。
この例の構成からなるバイアスモーメンタム衛星のロー
ル／ヨー制御は上記姿勢角検出器（９）のロール角信号
を用いて行われるが、この信号は軌道誤差やアラインメ
ント誤差がないとき衛星のロール角、ヨー角と略、第（
２１式で表わせる関係がある。
ル／ヨー制御は上記姿勢角検出器（９）のロール角信号
を用いて行われるが、この信号は軌道誤差やアラインメ
ント誤差がないとき衛星のロール角、ヨー角と略、第（
２１式で表わせる関係がある。
ここに、Φ、θ、Ｖは各々衛星のロール、ピッチ。
ヨー角、β１．β２は、衛星の経度とＲＦセンサの指向
すべき地上局の緯度、経度によって決まる定数である。
すべき地上局の緯度、経度によって決まる定数である。
したがって、上記ロール信号を用いて衛星のロール／ヨ
ー制御を行う場合の制御対象の伝達関数は、β１が１よ
り充分小さいことを仮定すれば第（３１式のようになる
。
ー制御を行う場合の制御対象の伝達関数は、β１が１よ
り充分小さいことを仮定すれば第（３１式のようになる
。
・Ｇａ４ （８） ｔ３１
ここにＧｐ２（Ｓ）は、入力をロール／ヨーオフセット
スラスタの発生トルク、出力をΦＳとしたときの制御対
象の伝達関数、 Ｇ５２（８）は姿勢検出器の伝達関数
である。
スラスタの発生トルク、出力をΦＳとしたときの制御対
象の伝達関数、 Ｇ５２（８）は姿勢検出器の伝達関数
である。
又、 ＩｘとＩｔは等しいことを仮定しており工で表
わしている。
わしている。
第（３１式は、第（１１式においてスラスタのオフセッ
ト角αをα−βｌで置き換えたものに等しい。すなわち
スラスタのオフセット角からβｌを引いた値を等価的な
オフセット角と考えればこの系は従来の系と全く同一の
構造をしているから、従来と同じ制御方式で安定に制御
することができる。この場合、系の安定化のためにはα
−β１が正になることが必要でろ抄、β１は衛星が地上
局の西側に静止する場合は正、東側に静止する場合は負
となる量なので、各々の場合実際のオフセット角を増加
および減少させてスラスタを取り付けることにより、従
来の系と全く同一の条件で制御できることになる。又、
第（２１式の基準信号が地上局に対する指向誤差角その
ものになっているため、軌道誤差の影響やヨー制御誤差
の影簀等を受けないため従来の方式に対して高精度の指
向精度を達成できることは言うまでもない。
ト角αをα−βｌで置き換えたものに等しい。すなわち
スラスタのオフセット角からβｌを引いた値を等価的な
オフセット角と考えればこの系は従来の系と全く同一の
構造をしているから、従来と同じ制御方式で安定に制御
することができる。この場合、系の安定化のためにはα
−β１が正になることが必要でろ抄、β１は衛星が地上
局の西側に静止する場合は正、東側に静止する場合は負
となる量なので、各々の場合実際のオフセット角を増加
および減少させてスラスタを取り付けることにより、従
来の系と全く同一の条件で制御できることになる。又、
第（２１式の基準信号が地上局に対する指向誤差角その
ものになっているため、軌道誤差の影響やヨー制御誤差
の影簀等を受けないため従来の方式に対して高精度の指
向精度を達成できることは言うまでもない。
以上のように、この発明によればスラスタのオフセット
角を多少修正して取り付けるのみで従来と全く同一の制
御方式により、衛星上のアンテナ等の地上局に対する指
向精度を向上させることができる。
角を多少修正して取り付けるのみで従来と全く同一の制
御方式により、衛星上のアンテナ等の地上局に対する指
向精度を向上させることができる。
第１図は、従来のバイアスモーメンタム！人工衛星の三
軸姿勢制御に関わる部分の構成図。 第２図は、この発明の一実施例を示す構成図であす、＋
１１はモーメンタムホイール、（２）は衛星の姿勢角検
出器、 ＋３１．＋４１はロール／ヨーオフセットスラ
スタ、（５）は制（ｌ［ｌ］１１Ｌ子回路、（６）はロ
ール軸。 （ηはピッチ軸、（８）はヨー軸、（９１は地上局に対
するロール、ピッチ角を検出する姿勢角検出器である。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人 葛 野 信 − １１１！！１ ヒ９ソ手中由 第２１！ｌ
軸姿勢制御に関わる部分の構成図。 第２図は、この発明の一実施例を示す構成図であす、＋
１１はモーメンタムホイール、（２）は衛星の姿勢角検
出器、 ＋３１．＋４１はロール／ヨーオフセットスラ
スタ、（５）は制（ｌ［ｌ］１１Ｌ子回路、（６）はロ
ール軸。 （ηはピッチ軸、（８）はヨー軸、（９１は地上局に対
するロール、ピッチ角を検出する姿勢角検出器である。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人 葛 野 信 − １１１！！１ ヒ９ソ手中由 第２１！ｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 バイアスモーメンタムを有するフライホイールと９人工
衛星から見た地上局方向に対するロール角とピッチ角を
検出する姿勢角検出器と。 人工衛星のロール軸とヨー軸を含む面内の軸まわりに極
性の相異なるトルクを発生する２本のスラスタとを備え
た人工衛星の三軸姿勢制御方式において、上記姿勢角検
出器の出力信号にしたがって上記スラスタを噴射および
停止させることを特徴とする人工衛星の三軸姿勢制御方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192329A JPS5893700A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 人工衛星の三軸姿勢制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192329A JPS5893700A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 人工衛星の三軸姿勢制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893700A true JPS5893700A (ja) | 1983-06-03 |
Family
ID=16289473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56192329A Pending JPS5893700A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 人工衛星の三軸姿勢制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893700A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232711A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-27 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | エンドミル |
| JPS63149296A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-06-22 | スペイス・システムズ・ローラル・インコーポレイテッド | ３軸安定化宇宙船の自動位置維持 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56192329A patent/JPS5893700A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232711A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-27 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | エンドミル |
| JPS63149296A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-06-22 | スペイス・システムズ・ローラル・インコーポレイテッド | ３軸安定化宇宙船の自動位置維持 |
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