2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Pyramid-type Micro VS-CMG with High Torque Utilizing Singular Input
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20K04917
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
樋口 丈浩 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20403652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渕脇 大海 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20377021)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 衛星姿勢制御 / CMG / 準最適制御則 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，衛星の姿勢制御は精度のみならず，より高速な姿勢制御が求められている．本研究は小型衛星を対象に高速姿勢変更を実現するために，可変速コントロールモーメントジャイロ（VS-CMG）と呼ばれる制御装置の高効率利用方法の提案とその制御則に関する研究である．小型化を行い，従来の制御機器に比べ飛躍的なトルク向上を目指している．研究初年度として，中心となる備品の導入，プロトタイプ機の開発，搭載ソフトウェアの検討，制御則の検討を行った．本研究では主にハードウェアとソフトウェアのそれぞれに分けて研究を並行して実施している．
ソフトウェア関連の研究では，モデルに合わせた最適解の収集を実施した．準最適制御則を設計するにあたり，必要な最適解の収集を網羅的に実施した．最適解はデータベースとしてストックし，適宜活用する．また，準最適制御則で使用するための初期仮定解群を近似する技術を検証し，その適用性に関する検討を実施している．また，準最適制御則については最短時間を目指したフィードフォワード型の制御則および収束を目的としたフィードバック制御則の切り替え時間最適化を実施し，よりスムーズな切り替えを実現できる制御則を開発した．
ハードウェア関連の研究では実験用システムの導入に関する検討を進め，無重力環境を構築するための球体浮上装置を選定，導入した．また，実験用のモーター，計測機，搭載コンピュータの検討選定を行い，プロトタイプ機として駆動する事を確認した．また，システム全体としての重量，慣性モーメントなど基礎的なパラメータ取得を実施した．
以上のような活動を行い，初年度の成果を踏まえつつ，2年目の活動を実施する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在，概ね当初計画通りの進捗である．ソフトウェア開発については，当初計画通りに進捗しており，実験モデルに合わせた最適解の収取を行い，同モデルを対象とした準最適制御則の開発を実施している．現在，搭載用のプログラムへの書き換えを進めている．
ハードウェアについてもおおむね当初予定の機器導入，システム設計とプロトタイプの作成を実施し，基礎的な性能評価を行った．一部，コロナの影響により海外からの部品等について納品の遅れがあり，ハードウェアの機器導入が遅れたものの，並行して他の研究課題を進めたため，大きな影響は出ていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目の研究推進方策としては当初予定の通り，ソフトウェアのブラシアップ，ハードウェアの完成を主眼に行っていく．ソフトウェア開発についてはこれまでPC上のシミュレーションとして行っていた内容を搭載コンピュータに書き換えながら，実機への適用を進める．また，ハードウェアの仕様変更に伴う最適解の再取得や準最適制御則の見直し，将来的な一般化を目指した研究開発を進める．また，ハードウェアについては制作精度の向上を行いながら，センサー類等の環境の整備を実施する．年内にこれまでシミュレーションで実施してきた準最適制御則の評価を実機で実現し，成果報告を行う予定である．また，年度内に最終年度に向けた小型化に関する検証を進める．
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| Causes of Carryover |
当該年度はコロナ禍に伴い，計画当初の旅費が全く消費されることが無かった．一部，物品や論文掲載費に回しつつ，執行している．また，一部部品等のコロナに伴う導入遅れの対応や，機器の精度向上を目指し次年度に使用する予定である．
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