群衛星ミッションにおける衛星軌道の設計および制御

卫星群任务中的卫星轨道设计与控制

• 批准号: 02J08610
• 负责人: 佐伯 孝尚
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J08610/
• 关键词: 編隊飛行; 相対情報と情報伝達構造; 群の安定性; 群の定常偏差; 群の応答性; フォーメーションフライト; 長楕円; 燃料最適化; 軌道設計; 軌道制御

昨年度までの研究において,ISAS/JAXAで検討中のプラズマ磁気権観測ミッション(SCOPE)の軌道設計等を行ってきた.これは少数の宇宙機による編隊飛行に関する研究であり,宇宙機間の相対距離も数[km]〜数百[km]と大きいものであった.しかし宇宙機の小型化に伴い,多数の宇宙機による編隊飛行なども現実味を帯びてきており,その実現のための研究が必要になってきている.複数宇宙機による編隊飛行において,過去の研究の多くは全ての宇宙機が絶対情報を用いることが可能であることが前提となっていたが,宇宙機の数が多い場合や,宇宙機間距離の小さい場合においては,運用の容易さ,衝突回避等の面から,各宇宙機が近傍宇宙機との相対情報をフィードバックした制御を行うことが有効となる.その際に,群全体の運動の性質は,各宇宙機の制御則と宇宙機間の相対情報の取得関係(情報伝達構造)によって決定されることになる.そこで,本研究では情報伝達構造が群の制御性に与える影響について調べ,群の制御性と情報伝達構造の関係を明らかにした.各宇宙機の制御系が同一であるとすると,群の運動の行列伝達関数は,群の情報伝達構造を表す行列と各宇宙機の制御系を表す伝達関数を組み合わせることで記述できる.本研究は,その行列伝達関数を調べることによって,群の安定性,定常偏差,応答性の3つの制御性と情報伝達構造の関係を明らかにし,陽に制御性の指標を情報伝達構造の関数として与えることに成功している,更に,得られた指標に基づいた制御性に優れる群の形成法を提案した.以上の結果は多数の宇宙機による編隊飛行の実現可能性を広げるだけでなく,地上の群ロボットや自動車の自動制御などのシステムに応用が可能であると考えられる.

In the past year,ISAS/JAXA has been studying the orbit design of the magnetic field measurement system (SCOPE). A small number of spacecraft are flying in formation, and the relative distance between them is from [km] to several hundred [km]. In the process of miniaturization of space vehicles, formation flight of most space vehicles is necessary for research. In the past, there have been many studies on the formation flight of multiple cosmic machines. In many cases, the distance between cosmic machines is small. In many cases, the collision avoidance is easy to use. In many cases, the space machines are close to each other. In addition, the nature of the group's motion is different, the control rules of each cosmic machine and the relative information acquisition relationship between cosmic machines (information transmission structure) are determined. In this paper, the relationship between group control and information transmission structure is discussed. The control system of each cosmic machine is the same, the movement of the group is related to the number of groups, the information of the group is related to the structure of the group, the control system of each cosmic machine is related to the number of groups. In this paper, we propose a new method for group formation, which is based on the stability, steady deviation, responsiveness and the relationship between the information transmission structure and the control index. These results indicate that the possibility of formation flight for most space vehicles and the possibility of automatic control for ground vehicles are discussed.

项目成果

Takanao SAIKI, Jun'ichiro KAWAGUCHI: "Navigation and Control for Formation Flight"23rd The International Symposium on Space Technology and Science(学会). 911-916 (2002)

Takanao SAIKI、Junichiro KAWAGUCHI：“编队飞行的导航与控制”第 23 届国际空间技术与科学研讨会 911-916（2002 年）。

A STUDY ON THE RELATION BETWEEN THE LOCAL CONTROL LAW FOR FORMATION FLYING AND RESULTED CONFIGURATION

编队飞行本地控制律与最终构型关系研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 24^<th> International Symposium on Space Technology and Science (学会)
• 作者: Takanao SAIKI;Jun'ichiro Kawaguchi
• 通讯作者: Jun'ichiro Kawaguchi

Takanao SAIKI, Junichiro KAWAGUCHI: "On the Relation between the local Formation Control Law and Resulted Configuration"2004 AAS/AIAA Space Flight Mechanics Conference(学会). (2004)

Takanao SAIKI、Junichiro KAWAGUCHI：“论局部编队控制律与结果配置之间的关系”2004 年 AAS/AIAA 太空飞行力学会议（2004 年）。

A Study on Optimal Information Structure for Large-scale Formation Flying

大规模编队飞行最优信息结构研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 14th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics (学会)
• 作者: Takanao SAIKI;Jun'ichiro Kawaguchi;Takanao SAIKI
• 通讯作者: Takanao SAIKI

Takano SAIKI: "A Study on the Orbit Design and Control Strategy for Formation Flying in the Elliptic Orbit"12th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics. (印刷予定).

Takano SAIKI：“椭圆轨道编队飞行的轨道设计与控制策略研究”第十二届天体动力学与飞行力学研讨会（待印）。