Proposal of Autonomous Reconfiguration of Control System for Agile Small-Satellite

• Project/Area Number: 19760156
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: TAKAHASHI Masaki Keio University, 理工学部, 助教 (10398638)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2008: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2007: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 振動制御 / 人工衛星 / 自律的制御系再構成 / コントロールモーメントジャイロ / リモートセンシング / 制御系再構成 / 非線形制御 / 航空宇宙工学 / 機械力学・制御

Research Abstract

本研究では、実用可能で高分解能な観測センサを搭載した機動性の高い質量数百kg〜1t程度の小型衛星に対して、高速姿勢変更と高精度指向制御という、相反する要求を同時に実現する姿勢制御系を提案することを目的とした。また、宇宙という過酷な環境において自律で運用するためはサバイバビリティが必須となるため、冗長構成の姿勢御用アクチュエータシステムにおける不具合が及ぼす運用へのインパクトを最小限に抑えるための自律的異常検知法の検討、自律的制御系パラメータ調整則の検討を行い、4CMG システムを例として自律的制御系再構成法の提案を行った。具体的なミッションを想定した数値シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した。

Research Products

• [Journal Article] 衛星姿勢制御用コントロールモーメントジャイロの初期ジンバル角最適化ステアリング則 (2008)
  • Author(s): 七森泰之,高橋正樹
  • Journal Title: 日本機械学会論文集C編 074巻747号 Pages: 2698-2704
  • NAID: 110006990326
• [Journal Article] 衛星姿勢制御用コントロールモーメントジャイロの初期ジンバル角最適化ステアリング則 (2008)
  • Author(s): 七森泰之, 高橋正樹
  • Journal Title: 日本機械学会論文集C編 074-747 Pages: 2698-2704
  • NAID: 110006990326
  • Peer Reviewed
• [Presentation] FBAによる入力最適化を用いたCMG搭載衛星の高速マヌーバ制御に関する研究 (2008)
  • Author(s): 楠田洋一郎,高橋正樹,吉田和夫
  • Organizer: 第52回宇宙科学技術連合講演会講演論文集
  • Place of Presentation: 淡路島
  • Year and Date: 2008-11-05
• [Presentation] Energy Optimal Path Planning of Satellite Attitude Maneuver Using Control Moment Gyros (2008)
  • Author(s): Yoichiro Kusuda, Masaki Takahashi and Kazuo Yoshida
  • Organizer: 59th International Astronautical Congress
  • Place of Presentation: SECC, Glasgow, Scotland
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] Energy Optimal Path Planning of Satellite Attitude Maneuver Using Control Moment Gyros (2008)
  • Author(s): Yoichiro Kusuda, Masaki Takahashi and Kazuo Yoshida
  • Organizer: 59th International Astronautical Congress
  • Place of Presentation: Glasgow, Scotland
  • Year and Date: 2008-10-02
• [Presentation] Disturbance Isolation Platform Design Method for Reaction Wheel to Control Satellite Attitude (2008)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Naofumi Kinjo, Shigemune Taniwaki, Yoshidaki Ohkami and Kazuo Yoshida
  • Organizer: The 9th International Conference on Motion and Vibration Control
  • Place of Presentation: Garching/Muni ch, Germany
  • Year and Date: 2008-09-17
• [Presentation] Rapid Multi-target Pointing and High Accuracy Attitude Control Steering Law of Variable Speed Control Moment Gyroscopes (2008)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Yasuyuki Nanamori and Kazuo Yoshida
  • Organizer: AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2008-08-20
• [Presentation] Rapid Multi-target Pointing and High Accuracy Attitude Control Steering Law of Variable Speed Control Moment Gyroscopes (2008)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Yasuyuki Nanamori and Kazuo Yoshida
  • Organizer: AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center
  • Year and Date: 2008-08-08
• [Presentation] Energy Optimal Path Planning of Satellite Attitude Manuever Using Control Moment Gyros (2008)
  • Author(s): Y. Kusuda, M. Takahashi
  • Organizer: Proceedings of the 18th Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
  • Place of Presentation: Japan
  • Year and Date: 2008-07-29
• [Presentation] Energy Optimal Path Planning of Satellite Attitude Manuever Using Control Moment Gyros (2008)
  • Author(s): Y. Kusuda, M. Takahashi
  • Organizer: 18th Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
  • Place of Presentation: 相模原
  • Year and Date: 2008-07-29
• [Presentation] Disturbance Isolation Platform Design Method for Reaction Wheel to Control Satellite Attitude (2008)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Naofumi Kinjo, Shigemune Taniwaki, Yoshidaki Ohkami and Kazuo Yoshida
  • Organizer: The 9th International Conference on Motion and Vibration Control
  • Place of Presentation: Technische Universitaet Muenchen, Campus Garching/Munich, Germany
• [Presentation] VSCMGを用いた地球観測衛星の高精度多点指向ステアリング則 (2007)
  • Author(s): 七森泰之,高橋正樹,谷脇滋宗,吉田和夫,狼嘉彰
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演会アブストラクト集・DYNAMICS & DESIGN CONFERENCE2007(D&D2007)
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2007-09-25
• [Presentation] Shigemune Taniwaki Yoshiaki Ohkami and Kazuo Yoshida, Singularity Avoidance of Control Moment Gyros using optimization of initial gimbal angles and application to multi target pointing for satellite attitude control (2007)
  • Author(s): Yasuyuki Nanamori, Masaki Takahashi
  • Organizer: 2007AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] Internal Disturbance Accommodation Filter of Control Moment Gyros with Adaptive Observer (2007)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Seiichi Shimizu, Shigemune Taniwaki, Yoshiaki Ohkami and Kazuo Yoshida
  • Organizer: 2007 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] Internal Disturbance Accommodation Filter of Control Moment Gyros with Adptive Observer (2007)
  • Author(s): Masaki Takahashi, Seiichi Shimi zu, Shigemxme Taniwaki, Yoshia ki Ohkami and Kazuo Yoshida
  • Organizer: 2007 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference
  • Place of Presentation: Mackinac Island, USA
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] Singularity Avoidance of Control Moment Gyros using optimization of initial gimbal angles and application to multi target pointing for satellite atitude control (2007)
  • Author(s): Yasuyuki Nanamori, Masaki Takaha shi, Shigemune Taniwaki Yoshiaki Ohkami and Kazuo Yoshida
  • Organizer: 2007 AAS/AIAA Astrodsmamics SpeciaKst Conference
  • Place of Presentation: Mackinac Island, USA
  • Year and Date: 2007-08-21
• [Presentation] 適応オブザーバを用いたコントロール・モーメント・ジャイロの内部擾乱除去フィルタ (2007)
  • Author(s): 高橋正樹,清水誠一,谷脇滋宗,狼嘉彰,吉田和夫
  • Organizer: 第10回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2007)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-08-11
• [Presentation] 初期ジンバル角最適決定ステアリング則によるコントロール・モーメント・ジャイロの動作解析と衛星多点指向制御への適用 (2007)
  • Author(s): 七森泰之,高橋正樹,谷脇滋宗,狼嘉彰,吉田和夫
  • Organizer: 第10回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2007)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-08-11
• [Presentation] 衛星姿勢制御用リアクションホイールのための擾乱抑制プラットフォーム設計手法 (2007)
  • Author(s): 高橋 正樹, 金城 直史, 谷脇 滋宗, 狼 嘉彰, 吉田 和夫
  • Organizer: 第10回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2007)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-08-11
• [Presentation] 初期シンバル角最適決定ステアリング則によるコントロール・モーメント・ジャイロの動作解析と衛星多点指向制御への適用 (2007)
  • Author(s): 七森 泰之, 高橋 正樹, 谷脇 滋宗, 狼 嘉彰, 吉田 和夫
  • Organizer: 第10回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2007)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-08-11