姿勢ドリフト運動を利用したスピン型ソーラーセイルの軌道・姿勢制御

利用姿态漂移运动的自旋式太阳帆轨迹和姿态控制

• 批准号: 14J09786
• 负责人: 大野 剛
• 金额: $ 0.64万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J09786/
• 关键词: ソーラーセイル; 軌道; 姿勢

スピン型ソーラーセイルとは，スピンによる遠心力を利用することで大面積の膜面の展開・展張を行い，太陽光圧を受けて推力を得る宇宙機である．スピン型ソーラーセイルは「姿勢ドリフト運動」と呼ばれる特徴的な姿勢運動をすることが知られており，探査機の軌道と姿勢はスピンレートを制御することによって，姿勢ドリフト運動を介し，間接的に制御することが可能である．これは申請者を含む研究グループによって提案されている，独創的な制御手法である．本研究では，スピン型ソーラーセイルの姿勢ドリフト運動を利用した軌道・姿勢制御のためのスピンレート制御則を提案し，その方法論を論じている．スピン型ソーラーセイルの姿勢運動と軌道運動の6自由度制御を，1自由度の制御入力で行っている点が重要である．それは究極のバックアップ手段を提供し，究極のシステム簡素化のソルーションである．まず，加減速最大化，そして軌道傾斜角や軌道離心率といった軌道要素最適化という問題に対し，変分法による解析と，数値計算による確認を行い，最大・最小スピンレートを切り換え関数によって切り替えるバンバン制御の最適解を導出した．また，ホロノミックシステムの1つである双線形システムとして記述される姿勢ドリフト運動の運動方程式を，厳密な線形化という手法を適用することで線形化し，劣駆動システムの制御問題へと変換した．双線形システムを等価な線形システムに置き換えることで，初期・終端時刻での境界条件を満たす最適制御問題が解析的に解けるようになる．この手法を軌道・姿勢制御マヌーバへ適用し，その有効性を示した．本研究の主要な成果は，ソーラーセイルの姿勢運動と軌道運動の6自由度制御を，スピンレートという1自由度の制御量で実現する方法を，解析と数値計算による確認により，構築した点にある．

The equipment is designed to be used in the exhibition of the market, which is based on the use of the large face film surface of the machine, which is used to open the exhibition line. The machine is supported by the push force of the machine, and the attitude of the machine is known to you. The detection machine is responsible for the control of the equipment, the attitude, the position, the position, the position The motion of the vehicle is based on the proposal of the rule of law, and the method is to control the movement of the vehicle with 6 degrees of freedom. With 1 degree of freedom, the control force is very important. It is very important to provide the means to make sure that the speed is maximized, the speed is maximized, the bevel angle of the road, the heart rate of the road and the elements of the road are optimized. The maximum and minimum data sets are used to make the most accurate information for the system. In this paper, the data is recorded in the form of a computer, the motion equation of the motion equation is calculated, and the key device is used to visualize the device. In the initial stage, the boundary conditions are critical, and the solution to the analysis of the optimal system problem is in the early stage. in the early stage, there is a problem in the analysis of the optimal solution to the problem in the early stage. in the early stage, there is a problem in the analysis of the boundary condition and the solution to the problem in the analysis of the problem. In this study, the main results of this study are effective. In order to make sure that you have a 6-degree-of-freedom control system, you can use the 1-degree-of-freedom control method, the analytical calculation method to confirm the accuracy, and to make sure that you have a 6-degree-of-freedom system.

项目成果

Optimal Spin Rate Control of a Spinning Solar Sail for Orbital Inclination Change

轨道倾角变化的旋转太阳帆的最佳旋转速率控制

• 发表时间: 2014
• 作者: Go Ono;Yuya Mimasu;J. Kawaguchi
• 通讯作者: J. Kawaguchi

Attitude Control of a Spinning Solar Sail via Spin Rate Control using Exact Linearization

使用精确线性化通过旋转速率控制旋转太阳帆的姿态

• DOI: 10.2322/tastj.12.pd_27
• 发表时间: 2014
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
• 作者: Go Ono;Yuya Mimasu;J. Kawaguchi
• 通讯作者: J. Kawaguchi