ロバストモデルマッチングによる柔軟人工衛星の姿勢制御系設計

使用鲁棒模型匹配的柔性卫星姿态控制系统设计

• 批准号: 07751000
• 负责人: 花島 直彦
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07751000/
• 关键词: ロバスト制御; 柔軟構造物; 人工衛星; 半導体位置検出素子; 内部モデル; ロバストモデルマッチング; DVFB制御; Collocated Feadback制御

本研究の目的は,3軸人工衛星などの柔軟構造物の姿勢制御のために提案しているロバスト制御系設計法の効果を,実験により検討することにあった.次の項目1はこの目的に沿った研究の成果である.項目2は当初の計画にはなかったが,この設計法についての検討を行ない得られた成果である.項目3はまとめである.1.[実験装置の改善とモデル,制御系設計の検討]実験装置は片持の柔軟梁を回転するという単純な機構を持つ.これまではその回転変位のみが計測できたが,本年度は半導体位置検出素子を用い,梁に付した発光ダイオードの振れ角を計測する機能を付した.梁の振れ角の計測により,梁の粘性減衰と回転部の固体摩擦を同定することができた.これにより,より正確な制御系設計モデルが実現できた.このモデルに基づき検討を行なった結果,制御器が持つべき内部モデルが明らかになった.この知見をもとの制御系設計,実験を行なった.他のロバスト制御系設計法による実験結果と比較することによって,提案している手法の特徴,長所が明らかとなった.2.[制御系の安定性と設計法の拡張] 提案している設計法の,理論的な安定性に関する検討をおこなった.その結果,制御器を正実にすることで,如何なる場合でも制御系が安定となることがわかった.しかし,このような制御器の実現は非常に難しく,実用的には有界性も考慮した設計が必要であるという結果を得た.また,この設計法には適用できる制御対象のクラスに制限があった.そこでこの制限を緩める設計法を新たに考案した.3.[今後の展開]梁の振れ角の計測ができるようになったが,この信号を実際の制御に利用するところまで至らなかった.そのため,項目1で行なった以外の制御系設計法の検討がなされていない.実験装置に残る問題点を解決して,今後つめていきたい.

本研究的目的是通过实验检验针对三轴人造卫星等柔性结构的姿态控制所提出的鲁棒控制系统设计方法的有效性，原计划中并未包含第2项，但这种设计方法。第3项是总结。 1. [实验设备的改进以及模型和控制系统设计的研究] 实验设备有一个简单的旋转悬臂柔性梁的机构，但今年只能测量旋转位移。我们将使用半导体位置传感元件测量旋转位移。我们添加了测量附着在梁上的发光二极管的偏转角的功能。通过测量梁的偏转角，我们能够准确地识别梁的粘性阻尼和旋转部件的固体摩擦力。实现了控制系统设计模型。基于该模型的研究结果，明确了控制器应具有的内部模型，设计了控制系统并进行了实验，通过与其他鲁棒控制系统设计方法的比较，证实了该方法的特点和优点。 2.【控制系统的稳定性及设计方法的扩展】我们研究了所提出的设计方法的理论稳定性。结果，我们发现通过使控制器精确，控制系统在任何情况下都会变得稳定。结果表明，实现控制器和设计是非常困难的。在实践中考虑有界性是必要的。板条有限制，因此，我们设计了一种新的设计方法来放松此限制。 3. [未来发展] 既然可以测量梁的偏转角，则有必要在实际中使用该信号。因此，除了第1项中使用的控制系统设计方法外，没有考虑任何控制系统设计方法。我们希望解决实验设备的剩余问题并在未来进行研究。