CMGを搭載した超小型衛星による迅速姿勢制御システムの研究開発

搭载CMG的微小卫星快速姿态控制系统的研发

• 批准号: 06J05567
• 负责人: 尾曲 邦之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05567/
• 关键词: CMG; 小型人工衛星; 姿勢制御; 最適制御; 人工衛星; VS-CMG

1.CMGの性能指標に関する検討をまとめた.(1)リアクションホイールなどの他のデバイスと定量的に比較するための指標を導入し,搭載に必要な体積という観点から,性能要求に応じてCMGが優れていることを計算により導出する方法を提案した.(2)ジンバル制御の安定性に関する検討は,内部のフィードバック組み込みにより解決策が得られているが,性能向上とのトレードオフに関しては今後の課題である.(3)真空下で使用するためのハードウェアに関して多摩川精機株式会社と共同で検討を行い,宇宙用のものよりも高速で回転させることで,全体の小型化を行うことを提案し,試作を行った.性能試験を通じて,より実用的なものへ改良するための提案を行う.2.CMGの配列に関する検討を行った.(1)過去に提案されてきた様々な配列に関して性能指標の計算を行い,出力方向への依存性をまとめ,特異点の到達頻度と性能指標の大小にある程度の相関があることを改めて示した.(2)2台のCMGを直交して配置するルーフ型の一種について重点的に検討を行った.この配列は最適制御理論の適用を前提とする場合には,衛星構体の慣性モーメントと要求トルク性能の比に応じて,姿勢制御デバイスの搭載体積を最も小さくすることができる.3.従来型の駆動則をまとめ,最適制御理論の応用について検討した.(1)従来型の駆動則を,時間最適性および誘導則追従性の観点から3つに分類し,目的に応じてこれらの中から最適な駆動則を選択すべきであることを示した.(2)時間最適かつ誘導則に追従できる駆動則は,最適制御理論の導入により,最小化すべき目的関数に工夫を行うペナルティ法の一種を用いることで計算できることを示した.

1.总结了CMG性能指标的研究（1）引入了与反作用轮等其他装置进行定量比较的指标，并从安装所需体积的角度提出了CMG万向节优越性的计算方法。 (2)关于云台控制的稳定性，通过引入内部反馈得到了解决方案，但在性能改进方面存在权衡。 (3) 我们正在与玉川精机株式会社合作研究真空中使用的硬件，并通过以比太空中使用的速度更高的速度旋转它，我们希望减小整体尺寸。我们提出这样做​​并制作了一个原型。通过性能测试，我们提出了将系统改进为更实用的建议。2.我们研究了 CMG 的布置。（1）过去提出了什么计算性能？各种阵列的指标我们进行了一系列实验，总结了对输出方向的依赖关系，再次表明到达奇异点的频率与性能指标的大小之间存在一定程度的相关性（2）A类屋顶类型。其中两个CMG正交布置，假设应用最优控制理论，根据卫星结构的转动惯量与所需扭矩性能的比值，最小化姿态控制装置的有效载荷体积。我们总结了驱动法则。结果表明，应该选择最优的驱动法则（2）时间最优且可以遵循归纳法则的驱动法则是一种设计目标函数最小化的惩罚方法。引入最优控制理论表明，可以使用 进行计算。