| Project/Area Number |
19K15020
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
Sasaki Takahiro 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00835168)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 制御工学 / ロバスト制御 / デブリ除去 / 姿勢制御 / トルク平衡姿勢 / 軌道制御 / 軌道降下誘導則 / 適応誘導則 / 宇宙デブリ除去 / 宇宙機システム / 姿勢誘導 / 軌道上外乱利用 / アストロダイナミクス / 駆動則設計 / 軌道上外乱 / 人工衛星 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、主に以下2つの研究を実施する。
①小型除去衛星が大型デブリ結合後に航法センサを用いて慣性モーメント・残留磁気モーメントおよび空力中心・重心位置を衛星の運動モデルから逆算し、推定するアルゴリズムを提案する。
②得られた推定値を用いて大型デブリ結合後に小型衛星システムで成立する効率的なデブリ落下 (デオービット)を実現するために、軌道上外力を積極的に利用した誘導則の提案、外乱や推定誤差があっても安定性を保証するロバストな姿勢制御器の設計を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
This research introduces AMTEA, an altitude-dependent mean torque equilibrium attitude (TEA) characterized around an equilibrium (balance) point in attitude dynamics, which is affected by aerodynamic and gravity gradient torques for each altitude. Introducing a new adaptive function, we propose the adaptive TEA guidance technique, which corrects the guidance error from model uncertainty while it learns the actuator inputs during one orbital revolution. As a result, AMTEA avoids wheel spin saturation. Solving the mixed H2/H∞ constraints of linear matrix inequalities (LMIs) representation, the robust controller guarantees overall stability and control performance and manages large disturbance torque and model uncertainty using the RWs/MTQs steering law for controlling wheel spin rates and wheel unloading. This new adaptive guidance and the robust controller are demonstrated by comparing the results of numerical simulations.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
宇宙デブリの自然増加の抑制に有効である大型デブリ除去は、年間除去目標における費用対効果を考えたとき、小型衛星によって実施される必要がある。小型衛星に搭載可能な非力なアクチュエータシステムで大型デブリを効率的に落とすには、大気抵抗を積極的に利用することが有効である。本研究で確立された誘導制御方式は、500kg級の小型衛星で3000kgの大型宇宙ゴミの除去を可能とするものであり、将来の持続的な宇宙ゴミ除去システムの構築へと役立つ成果であると考える。
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