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

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06J05567
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 尾曲 邦之 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Keywords: CMG / 人工衛星 / 姿勢制御 / VS-CMG / 最適制御

Research Abstract

●人工衛星の姿勢制御用デバイスとして、具体的にCMGが有効である場合の検討を追加した。
・CMGの性能は、慣性モーメントと回転数の積で決まる。従来のCMGは回転数をあまり大きくすることがなかったが、多摩川精機の協力により、ホイールを超小型のものとし真空対策を施す事で、回転数を24000回転まで高める方法を提案した。
●日本無重量総合センターにおける実験で、CMGの性能を表す計算方法が実際に正しく評価できていることを確認した。
●ジンバル制御に関する振動の問題は、ジンバル軸の制御に粘性減衰の効果を加えると安定する解が得られることを、理論、シミュレーション、実験により示した。ただし、実現性の問題については、想定するハードウェアの設計変更により未検討である。
●CMGの配列については、4台のピラミッド配置に加え、2台のみで制御する手法について集中的に検討している。これは、2軸の制御のみを要求している場合に有効である可能性が高い。
・2台のCMGを直交して配置し、その回転数を制御するVS-CMGとする場合、制御上有利な状態が2-SPEED型特異点配置と同等になることを確認した。VS-CMGを用いれば特異点を完全に回避できることができるが、ホイールモータの性能によっては制御性能が極端に低下することがあり、回避することが望ましい。
●制御については、最適制御に中心的に取り組んでいる。2台のVS-CMGの直交配列について、実質的にCMGのメリットを最大限にいかすためには、ジンバルのみの制御に頼ることが望ましい。その場合、単純なフィードバック制御では、ジンバルのみに頼る制御を見つけることは難しい。そこで、最適制御に基づいた繰り返し計算で、可能な解を見つける手法を検討している。