球形ホイールシステムによる小型人工衛星の姿勢制御

• 研究課題/領域番号: 25420854
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 内山 賢治 日本大学, 理工学部, 教授 (90281691)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 球状ホイール / 姿勢制御 / 小型人工衛星 / 浮上盤 / 2自由度制御 / スライディングモード制御 / 消費電力 / 球形ホイール / 小型衛星 / ピエゾアクチュエータ / 三軸姿勢制御 / 圧電素子 / 光学センサ

研究成果の概要

本研究では，球状ホイールによる人工衛星の姿勢を制御する手法を提案した．計画当初において，圧電素子による球状ホイールの駆動を行い，一定の成果を得ることができたが，回転方向の制御性能や消費電力など，新たな問題が生じた．そこで，球状ホイールの駆動方法を見直し，回転速度や回転方向の制御性が向上したほか，消費電力も改善することができた．提案した姿勢制御装置を衛星モデルに取り付け，浮上盤を用いた検証実験を行い，提案手法の有効性を確認した．

研究成果

• [雑誌論文] Spherical Reaction Wheel System For Satellite Attitude Control (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidehiko Paku and Kenji Uchiyama
  • 雑誌名: AIAA paper 巻: AIAA 2016 ページ: 0693-0693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Satellite Attitude Control System using a Spherical Reaction Wheel (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidehiko Paku and Kenji Uchiyama
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: 798 ページ: 256-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Satellite Attitude Control System Using Three - Dimensional Reaction Wheel (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watanabe, Kai Masuda, and Kenji Uchiyama
  • 雑誌名: AIAA Science and Technology Forum and Exposition 2015 巻: AIAA2015-1782 ページ: 1-11
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 球状ホイールによる三軸姿勢制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田開，内山賢治
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 未定
  • 査読あり
• [学会発表] Spherical Reaction Wheel for Satellite Attitude Control (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Takehana
  • 学会等名: Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
  • 発表場所: cairns (Australia)
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] 球状リアクションホイールを用いた小型衛星の姿勢制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 朴成彦，内山賢治
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 球状ロータを用いた3次元リアクションホイール (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田開，内山賢治
  • 学会等名: 宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター