| 研究課題/領域番号 |
19K04840
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
小島 広久 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (50322350)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | シザースペア・コントロールモーメントジャイロ / 内部特異点 / ジンバル駆動則 / 逆幾何学ジンバル駆動則 / モデル予測制御 / コントロールモーメントジャイロ / 劣駆動制御 / 特異点 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙機の大型化・高速姿勢変更による多点観測要求の高まりから，大トルク出力装置であるコントロールモーメントジャイロ(CMG)を姿勢制御装置として使用する必要性が高まっている．CMGには特異点が存在し，これを解消するために多数の研究されてきている．しかし，重量の増加，複雑な特異点回避制御則を必要とするなど依然として課題が多い．本研究では，CMGユニット数が少なく，特異点問題・トルク発生反応速度の遅さを機構的に同時解消できる新形態として，シザース・ペア・ダブルジンバルCMG（SPDGCMG）を提案，ジンバル駆動法を考案し，従来形態によるトルク発生性能を超えることを理論的かつ実験的に検証する．
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| 研究成果の概要 |
ダブルジンバル・シザースペア・コントロールモーメントジャイロを新たに提案した。このシステムはシザースペアとダブルジンバル機構のハイブリッド系であるため、原点およびx 軸上以外には内部特異点を持たず、より簡便で精密な姿勢変更が可能になるとともに、可変速度コントロールモーメントジャイロよりも素早く外部特異点からの脱出が可能となった。また、内部特異点に対する特殊処理が不要となるモデル予測ジンバル駆動制御およびコントロールモーメントジャイロ・ヤコビアンの逆行列計算が不要な逆幾何学ジンバル駆動則を新たに構築した。これにより、従来のコントロールモーメントジャイロの問題点を克服することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ダブルジンバル・シザースペア・コントロールモーメントジャイロ(CMG)を新たに提案した。このシステムはシザースペアとダブルジンバル機構のハイブリッド系であるため、CMG特有の内部特異点がこのシステムには殆ど存在せず、より簡便で精密かつ素早い姿勢変更を実現するためのトルクを発生でき、従来のコントロールモーメントジャイロの問題点を克服した装置となっている。この装置を用いることで、例えば大型衛星の素早い姿勢変更による地上同一点の長時間観測や大型トレーラの転倒防止など、従来よりも高精度・高速な姿勢変更が求められる場面での適用が期待できる。
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