| 研究課題/領域番号 |
05452164
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
狼 嘉彰 東京工業大学, 工学部, 教授 (50240750)
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| 研究分担者 |
吉田 和哉 東京工業大学, 工学部, 助手 (00191578)
松永 三郎 東京工業大学, 工学部, 助手 (00222307)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| キーワード | 宇宙実験室 / 微小重力環境 / 柔軟多体システム / 制御 |
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| 研究概要 |
本研究は、低軌道宇宙実験室の微小重力環境を定量的・系統的に把握し、微小重力レベルの振動の方向・大きさの分布及び周波数スペクトルの分布を明らかにして、宇宙実験に最適な環境を実現するための制御方法の確立を目的とする。
軌道・姿勢運動中の宇宙実験システム内の微小重力レベルを評価するために、まず微小重力レベルの精密な推定法の定式化を行った。特に、システムの形状・質量分布、外乱の大きさ制御系の違いの影響を評価するために、剛体モデルを中心に、シミュレーション・アルゴリズムを開発した。また、構造振動による影響を加えるために柔軟付属物モデルを用いた数値シミュレーションも行った。その結果、機体の回転運動や重力傾斜トルクの影響が大きく、構造振動がなく制御系も理想的に動作している状態でも10万分の1G以下にはならないこと、宇宙機の全体形態、実験室の配置位置は、良質な微小重力環境を実現するための重要なパラメータであることなどが判明した。また、制御目的の違いによる影響も大きく、実験要求に応じるための制御法開発が重要であることがわかった。
更に、構造振動による影響を評価するために、柔軟多体の宇宙用ダイナミクス・シミュレーション・プログラムを開発した。また、汎用マニピュレータ・シミュレーション・プログラムも別途開発し、宇宙マニピュレータによる宇宙実験システム内の微小重力レベルへの影響を評価した。その結果、構造振動と姿勢制御系のカップリングが、宇宙実験システム内の微小重力レベルを非常に大きくすること、そして、宇宙機質量のわずか数パーセントの質量を有するマニピュレータが非常にゆっくりした加速度で運動しても、その微小重力レベルへの影響は非常に甚大であることを示し、今後の宇宙実験に対する大きな技術課題を提示した。
一方、上述した構造振動の抑制のための振動制御法を提案した。即ち、プル-フマス・アクチュエータにバングバング制御則を適用することにより、システムの簡単化、複数アクチュエータによる分散化を容易にすることを試みた。この制御法の特徴、性能を解析的に求め、数値的、実験的に実証した。
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