2014 Fiscal Year Annual Research Report
自律的判断に基づく円滑な制御則切り替えによるCMGの耐故障性能向上
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25289309
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
小島 広久 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50322350)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Control Moment Gyros / ジンバル駆動則 / 故障同定 / バックステッピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
耐故障性を高めるためにアクチュエータの冗長性を増やし，また稼動部の自由度数を増やした宇宙機アクチュエータは，その分，故障する箇所も増え，故障ごとの対処方法を事前に用意・試験検証することは困難である．本研究では，可動部が多い宇宙機アクチュエータである可変速度コントロールモーメントジャイロシステムを対象とし，故障組合せへの考慮・地上試験が不完全であっても，宇宙へ打ち上げられた後に対応できる故障個所の①自動認識，②パラメータ自動調整機能，③制御則の自動切換え選択機能を有する高度で自律的な制御ロジックを開発し，④検証することを目的とする．
２６年度実施予定の計画では，以下の３項目を掲げた．
(1)実験装置の製作継続：電気回路・制御装置の開発を進める．(2)劣駆動ＣＭＧに適応したスライディングモード制御則の構築．(3)故障ユニットの同定法及び故障に応じた円滑な制御則切替え法の考案
(1)については，３軸ジャイロによる角速度計測，ジンバル駆動装置，ジンバル駆動用ステッピングモータのArduinoによる制御プログラムの作成までは完成した．ただし，電源装置，通信機能が予定よりもやや遅れ気味であるので，次年度に早急に製作作業を進める必要がある．(2)については目標姿勢近傍に限定して研究を行い，スライディングモード制御ではなく，バックステッピング手法による方式を用いることで，Line of Sight 姿勢変更が可能であることを数値シミュレーションにより確認した．そして，その内容を学会で発表するとともに学術論文として投稿した．(3)については，希望発生トルク（指令トルク）と実際の発生トルクとの差から，故障したジンバルを同定する簡便な方法を考え，一部，数値シミュレーションにて検証を行った．
その他，CMGに関連した研究を実施し，国内学会で３件，国際学会で１件，それぞれ発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「劣駆動ＣＭＧに適応した制御則の構築」については，バックステッピング手法による方式に変更し，Line of Sight 姿勢変更が可能であることを数値シミュレーションにより確認し，論文として投稿することが出来た．一方，平成２６度当初で計画した「実験装置の製作」の部分が遅れているため，全体的に見ると計画は予定よりもやや遅れていると判断せざるを得ない．
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| Strategy for Future Research Activity |
①実験装置の製造において，未完成である電源系および通信系の完成を早期に行い，ソフトウエアの開発も進め，基礎的な実験ができる状態にまで持っていく．
②バックステッピング制御による姿勢変更について，目標姿勢からどの程度までの誤差で適用可能であるかを数値シミュレーションにて調査する．
③故障同定と制御則の切り替え部分について，さらなる検討・調査を行い，その研究結果を学会で発表する．
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| Causes of Carryover |
実験装置の製作において，電源系および通信系の開発のためのパーツ選定に遅れが生じたと同時に，ソフト開発のための予定していた人件費に余りが発生したため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
遅れている実験装置の製作において，電源系および通信系の開発用パーツ購入費および
ソフト開発のための人件費として使用する予定．
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