超小型衛星搭載用CMGを用いた積分型最適サーボと2段階制御による姿勢制御システムの開発

カテゴリ: 部門大会

論文No: PS2-11

グループ名: 【C】2023年電気学会電子・情報・システム部門大会

発行日: 2023/08/23

タイトル(英語): Development of Attitude Control System with Integral Optimal Servo and Two-step Control Using CMG for Nano Satellites

著者名: 遠藤 健太（東京電機大学）,田中 慶太（東京電機大学）,塚原 彰彦（東京電機大学）,金丸 真奈美（東京電機大学）

著者名(英語): Kenta Endo (Graduate school of Tokyo denki university),Keita Tanaka (Graduate school of Tokyo denki university),Akihiko Tsukahara (Graduate school of Tokyo denki university),Manami Kanamaru (Graduate school of Tokyo denki university)

キーワード: コントロールモーメントジャイロ(CMG)|姿勢制御|積分型最適サーボ (IOS)|2段階制御|超小型衛星|Control Moment Gyro(CMG)|Attitude control|Integral Optimal Servo (IOS)|Two step control|Nano satellite

要約(日本語): 超小型衛星の姿勢制御システムであるCMG(Control Moment Gyro)は，リアクションホイールや磁気トルカなどの従来の姿勢制御アクチュエータよりも高いトルクを活かし，高速な姿勢制御を可能とする．本研究では，超小型衛星向けに設計したCMGを用いた．CMGはホイールとジンバルの2つのモータで構成され，これらのモータの角速度を制御するシステムを作製した．ジンバルには積分型最適サーボを採用し，ジンバル角速度の精度向上，目標到達時間の短縮を図ることで姿勢制御精度とアジリティの向上を目的とする．ホイールには速度型PID制御を採用し，長時間にわたる運用にも対応する制御システムを作製した．また，ホイールの回転速度を高速と低速の2段階で制御することでCMGが持つトルク分解能が小さく，正確な制御が困難であるという課題の改善を検討した．これにより，高速かつ高精度の姿勢制御が可能となると示唆される．