高速・高精度姿勢制御のための適応スキュー角ピラミッド型 CMG の研究開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560783
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小島 広久 首都大学東京, 大学院・システムデザイン研究科, 教授 (50322350)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: コントロールモーメントジャイロ / ジンバル駆動則 / 特異点回避 / スキュー角 / ゲインスケジュール / モデル予測制御

研究概要

適応スキュー角ピラミッド型コントロールモーメントジャイロを新たに提案し,スキュー角駆動機構を有する実験装置を製作した.特異点曲面のスキュー角依存性を解析し,従来角度において内部特異点曲面積が最小になることを発見した.従来のジンバル駆動則を適応スキュー角CMG 用に拡張し,約5%の姿勢変更時間の短縮に成功するとともに,オーバーシュート量の減少を達成した.またヌルモーション項を入れることによりスキュー角が姿勢変更終了後に従来角方向へ戻る傾向を与えることに成功し,連続姿勢変更にとって望ましい結果を得た.考案した制御則により,姿勢変更時間が短縮化可能なことを実験装置にて検証した.

研究成果

• [雑誌論文] Singularity Visualization and Steering Control Law for Adaptive-skew Pyramid-type CMG (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima,H
  • 雑誌名: Elsevier, Acta Astronautica 巻: Vol.85 ページ: 120-137
  • DOI: DOI:10.1016/j.actaastro.2012.12.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spacecraft Attitude Maneuver using Two Single-gimbal Control Moment Gyros (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasai, S., Kojima, H., and Satoh, M
  • 雑誌名: Elsevier, Acta Astronautica 巻: Vol.84 ページ: 88-98
  • DOI: DOI:10.1016/j.actaastro.2012.07.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control Moment Gyro Singularity-Avoidance Steering Control Based on Singular-Surface Cost Function (2010)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Kojima, H. and Matsuda, N
  • 雑誌名: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: Vol.33, No.5 ページ: 1442-1450
  • DOI: DOI:10.2514/1.48381
  • 査読あり
• [学会発表] 楕円型特異点回避モデル予測駆動制御則開発に向けた CMG 特異点境界線の幾何学的計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島広久,山口 慧
  • 学会等名: 第30回誘導制御シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20130516-17
• [学会発表] Gain-scheduled Steering Control Law for Adaptive Skew Pyramid-type CMGs (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, H., and Kasai, S
  • 学会等名: 15th Australian International Aerospace Congress
  • 発表場所: Melbourne
  • 年月日: 20130225-28
• [学会発表] 高精度終端姿勢制御のための可変速度コントロールモーメントジャイロにおけるスムーススイッチング駆動則 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堺 桃子, 小島広久
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第19 期総会講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] ゲインスケジュールド VSCMG 制御による宇宙機姿勢変更 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島広久,堺 桃子, 佐藤 光紀
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 大分別府
  • 年月日: 20121120-22
• [学会発表] 適応スキュー角ピラミッド型 CMG に対するゲインスケジュールジンバル駆動則 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島広久,笠井慎也
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20121117-18
• [学会発表] Spacecraft Attitude Maneuver using Two Single Gimbal Control Moment Gyros (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasai, S., Kojima, H., Satoh, M
  • 学会等名: AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference
  • 発表場所: Minneapolis, Minnesota
  • 年月日: 20120813-16
• [学会発表] SGCMG2 個による衛星の姿勢制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島広久,佐藤光紀
  • 学会等名: 第43回航空宇宙学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120412-13
• [学会発表] 適応スキューピラミッド型CMGの特異点解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小島広久
  • 学会等名: 第54回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 20111119-20
• [学会発表] Singularity Visualization and Steering Control Law of Adaptive Skew Pyramid Type CMGs (2011)
  • 著者名/発表者名: Kojima, H., Matsuda, H., and Yamaguchi, S
  • 学会等名: AIAA Guidance, Navigation and Control
  • 発表場所: Portland, Oregon
  • 年月日: 20110808-11
• [学会発表] 適応スキューピラミッド型 CMG の特異点解析と視覚化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小島広久
  • 学会等名: 第21回アストロダイナミクスシンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 20110725-26
• [学会発表] Development of Adaptive Skew Pyramid Type CMGs (2011)
  • 著者名/発表者名: Kojima, H., Matsuda, N. and Yamaguchi, S
  • 学会等名: 28th ISTS
  • 発表場所: Naha, Okinawa
  • 年月日: 20110605-12
• [学会発表] ピラミッド CMG の特異点ジンバル角組合せの視覚化とジンバル角軌道計画への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小島広久, 山口慧, 松田直樹
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 20101117-19
• [学会発表] Steering Control Law of Adaptive Skew Pyramid Type CMGs for Fast Attitude Maneuvers (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, N., and Kojima, H.
  • 学会等名: MOVIC2010
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100817-20