スラスターを用いた劣駆動衛星の3次元位置・姿勢制御

使用推进器对欠驱动卫星进行 3D 位置和姿态控制

• 批准号: 13J02982
• 负责人: 吉村 康広
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02982/
• 关键词: 惑星探査; 劣駆動システム; 位置・姿勢制御; スラスター

本研究では, 少数のスラスタを用いて衛星の3次元の位置・姿勢をロバストに制御する手法を扱う. 非ホロノミック制御則と実システムへの適用可能な制御系とのギャップを埋め, 宇宙ミッションにおける厳しい制約下でも高精度の軟着陸誘導制御手法を確立することを目的とする.衛星のフォーメーションフライトにおける相対軌道再配置(位置・姿勢制御)は, フォーメーションフライトミッションを達成するために必要不可欠な制御手法のひとつである. これまでに提案されてきた手法は, 衛星が十分な数のスラスタを備え, 任意の方向に推力が発生できるという仮定をおいている. それに対して本研究では, 2つのスラスタのみを用いて衛星の位置と姿勢の同時制御を可能にする手法を導出した. これまで軌道再配置制御において, 陽に考慮されることがなかった衛星の姿勢制御を同時に扱うことで, マニューバ中における衛星の姿勢角制約を満たす燃料最適制御を可能にした. これによりマニューバ中に地上局との通信にアンテナを向ける, 太陽電池パネルを太陽方向に向けるといった現実的な姿勢制約問題を解決できる. 提案手法の有効性は数値シミュレーションにより検証し, 燃料最適を達成し, かつ与えられた姿勢制約を満たすマニューバとして有効であることを示した. この研究成果について「5th International Conference on Spacecraft Formation Flying Missions and Technologies」にて発表を行った.また, フォーメーションフライトにおけるランデブー問題では, カメラを用いた相対軌道推定が用いられる. そこで, カメラで常に目標衛星を捉えつつ, 目標衛星ヘランデブーする燃料効率のよい手法を導出した. 少数スラスタは限られた方向にのみ推力を発生するため, まずモード解析を用いて可制御性と燃料効率を議論した. それによりドリフト速度を用いた場合, より燃料効率が良くなることを解析的に示し, ドリフト速度を利用したマニューバ手法を提案した. 数値シミュレーションによりドリフト速度を利用したマニューバでは大幅に必要燃料を低減できることを示した.

In this study, a small number of satellite models are used to control the satellite's three-dimensional position and attitude. The application of non-precision soft landing induction control method to the control system is possible, and the purpose of the soft landing induction control method is established under the control of the universe. Satellite orbit reconfiguration (position and attitude control) is necessary to achieve the satellite orbit reconfiguration. This proposal is based on the method of satellite, satellite and ten different kinds of satellite, thrust in any direction is generated and fixed. In this study, two methods for simultaneous control of satellite positions and attitudes are derived. The orbit reconfiguration control system takes into account the satellite attitude control system and the satellite attitude angle control system. The problem of posture restriction of solar cell in solar direction is solved. The proposed method has the following characteristics: This research achievement was published in the "5th International Conference on Spacecraft Formation Flying Missions and Technologies". The problem of orbit estimation is not solved. For example, the target satellite is often captured by the target satellite, and the fuel efficiency of the target satellite is derived by the method. A few years ago, the company was founded in 1989. For example, if the fuel efficiency is high enough, the fuel efficiency is high enough. The amount of fuel needed to make the trip was significantly reduced.

项目成果

Optimal Formation Reconfiguration of SateMtes with Attitude Constraints Using Thrusters

使用推进器对姿态约束的卫星进行最优编队重构

• 发表时间: 2013
• 作者: 馬渡健;Jiasheng Huang;山田亨;Giovanni Fazio;Matthew Ashby;Shogo Tanokuchi;Yasuhiro Yoshimura
• 通讯作者: Yasuhiro Yoshimura

Relative Position and Attitude Control of a Satellite Considering Fuel Efficiency

考虑燃料效率的卫星相对位置和姿态控制

• 发表时间: 2013
• 作者: 馬渡健;Jiasheng Huang;山田亨;Giovanni Fazio;Matthew Ashby;佐藤 若菜;Shogo Tanokuchi;小林正法・川口潤;Yasuhiro Yoshimura
• 通讯作者: Yasuhiro Yoshimura