2021 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．本研究では従来の機器では無駄となっていたトルクを有効に活用する方法を提案・検証し，特に有効であると考えられる超小型の姿勢制御装置の開発・実証実験を行う．研究初年度には，プロトタイプ機の開発，搭載ソフトウェア・制御則の検討を行った．
研究2年目は引き続きプロトタイプ機の開発と実験，制御則の改良とその性能評価を実施した．研究はハードウェア開発とソフトウェア開発に分けて開発を行いつつ，2年目後期からは2つを合わせた実験も開始している．
ハードウェア開発では実験機の性能評価と小型化を行った．プロトタイプでの性能評価を経て，十分な知見が得られた．改善点としてシステムの無線化を実施し，実験の精度を高めた．さらに入力信号の適切な処理と実際の動作の評価，センサー系の精度の評価を実施した．また，必要な性能を見積り，製作制度を向上させた新しいVS-CMGのセットを作成し，制御装置としての性能向上を実現した．
ソフトウェア開発では提案する準最適制御則に関する研究を継続している．準最適制御則では事前に初期未定乗数のデータベースを集める必要があるが，そのデータベースに関する感度調査やデータベースの補間方法などに関する研究を中心に実施した．得られた知見により，ほぼ搭載用の制御則は完成しており，これからは実際の準最適制御実験を行う準備をしている．
以上の活動を行い，2年間の成果を踏まえつつ，3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．準最適制御則用の初期未知乗数の収集，感度調査も概ね終了し，現在，開発中の実験機の仕様に合わせたデータ収集，制御則のブラシアップを行っており，研究計画通りである．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．また，実験における問題点などを洗い出し，対応・改善を実施している．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，ハードウェアの開発が遅れたものの，現在は実験用機体の作成に大きな遅延が生じている状況ではない．
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目は最終年度として，これまで開発してきたソフトウェアとハードウェアを複合し，実際の実験，データ収集，データ整理，成果報告を主に実施する．実験機自体の開発はほぼ終了しつつあり，上半期は搭載プログラム等のブラシアップを中心に実施する．シミュレーションと実機の結びつけを精査しながら実機実験を実施する．実験データが得られ次第，解析，性能評価を行う．実験ケースとしては，回転軸，回転角度により様々な結果，傾向が見込めるため，十分に時間をかけながらデータ収集を行う．下半期は実験の継続とデータ収集，また，実験結果の取得に加え，学会や論文に対する成果報告も実施する．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍に伴い，旅費がかからなくなったことにより，請求額との差が出ている．今年度は延べ6名分の旅費が必要なくなったため，使用額に余裕が出た．翌年度は余裕が出た分の一部をより精度の高いセンサーの導入に活用するとともに，成果報告の回数を増やす予定である．
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