2015 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of fault tolerance of CMG by smooth control law switching based on autonomous judgment
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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 | コントロールモーメントジャイロ / Backstepping / 重み自動変更 / 劣駆動制御 / 姿勢変更制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）適応スキュー角ＣＭＧにおける故障同定・駆動則切り替え方法の検討
適応スキュー角ＣＭＧを用いて３軸姿勢制御を実施する場合に、ホイール、ジンバルのどこか１か所が故障したことを想定し、３軸姿勢制御駆動則のまま、故障を同定し、重み変更により機能残存ＣＭＧで３軸姿勢制御を継続するような重み調整機能つき駆動則を考えた。想定故障状態で算出された仮想出力トルクと実際の装置から発生するであろう出力トルクとの差（トルク出力差）を一定時間積分し、出力トルク差の差が小さい場合に想定した故障が実際の故障個所と判断する方法を考えた。そして故障と判断されたＣＭＧを駆動則から切り離す重み変更を実施した。ＣＭＧ１が故障、ＣＭＧ２が故障した２種類の故障状態を仮定し、故障個所を正しく同定できるか数値シミュレーションにより検証した結果、故障個所を同定でき、駆動則を切り替えることにより故障を放置した駆動則よりも早い安定が見込めることが確認できた。
２）３軸姿勢制御用駆動則から劣駆動用制御則への円滑な切り替え方法の検討
ＣＭＧのジンバル角からＣＭＧが保持していると推測される角運動量に対応して衛星本体の角速度が定まることから、計測された衛星本体の角速度から逆にＣＭＧが本来保持しているはずの角運動量を求め、ジンバル角から推測したＣＭＧ角運動量との差を用いて、ＣＭＧの故障を推測し、駆動則を通常の４CMG型駆動則からBacksteppingに基づいた2CMG劣駆動用駆動則へ徐々に切り替わる駆動則を考案した。故障2CMGが対面の場合を仮定し、考案した手法の有効性・適用限界を数値シミュレーションにより検証した。その結果、３軸姿勢制御可能と想定した状態から2CMGによる劣駆動制御状態へ円滑に制御則が切り替わり、目標視線方向付近への姿勢変更が可能であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
微小重力実験に向けた実験装置の開発において、各種電子パーツを購入し、電気回路および通信系の単体試験を行ったところ、通信速度が予定していた速度に達せず遅いことが判明し、原因追及に時間を翌年度に実施しなければならない事態となったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であるＨ２８年度は、以下のことを実施する。
１）目標とする通信速度が達していない原因を追及し、微小重力実験に向け、装置を完成させる。なお、微小重力実験では、微小重力試験スペースに制限があり、また各種の制約があるため、微小重力環境を提供している企業との打ち合わせを入念に行い、装置の改良や制約を満たした形での実験手順や制御ゲインなどの各種パラメータを決定する。
２）微小重力実験を年内に実施し、その結果を国際学会発表論文および学術論文投稿用論文の形にまとめる。
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| Causes of Carryover |
微小重力実験に向けた実験装置開発において通信速度が想定した速度に達しておらず、原因追及と装置改良が必要なったため。また、１回の微小重力実験フライトでは十分で適切な実験結果を得られない恐れがあるため、最終年度に行うフライト回数を２回確保することにし、フライト費用を確保することにしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
微小重力実験に向けた実験装置開発の改良費用に充てる。また、微小重力実験を２回実施する費用に充当する。
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Research Products
(5 results)
