JP6300322B2 - 衛星追尾アンテナシステムおよび衛星追尾アンテナ制御方法 - Google Patents
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Description
図1において、船舶に搭載され、アンテナ反射鏡面の主ビーム方向を静止通信衛星に向けるための衛星追尾アンテナは、4つの駆動軸(Gi 軸、iは1〜4)を有するジンバルプラットフォームを用いて仰角および方位角の指向方向制御が実施される。指向方向誤差のうち、指向方向制御精度の定常偏差については、使用するセンサの精度と制御対象である衛星追尾アンテナに作用する外乱トルクの大きさによって、外乱に対する良好な応答性は制御帯域によって決まる。よって、より高い指向方向制御精度を達成するためには、高い精度を有するセンサの使用と外乱トルクを小さくすること、制御系の高帯域化が必要である。
図2において、加速度計測装置11およびスペクトル解析装置12からなる観測器は、船舶の慣性航法装置または加速度計を用いて、制御対象の衛星追尾アンテナのジンバル軸方向の加速度を計測し、その加速度スペクトルを解析して動揺の固有振動数を検出する。外乱トルク推定装置13は、観測された動揺の固有振動数に基づいて、衛星追尾アンテナの各ジンバル軸に作用する外乱トルクを推定する。外乱トルク打ち消し制御装置14は、外乱トルク推定装置13で推定された外乱トルクに対する逆位相の補償トルクをジンバルプラットフォーム制御モータ15で発生させ、衛星追尾アンテナに対して動揺により発生する外乱トルクを打ち消す。
θi :i軸のジンバルの回転角
Ii :i軸回りの慣性能率
fi :i軸のジンバルに作用する非線型トルク(内部干渉、軸間トルク)をIi で
除した量
Ti :i軸回りに作用させる制御トルク
Di :i軸回りに作用する外乱トルクに関する要素
12 スペクトル解析装置
13 外乱トルク推定装置
14 外乱トルク打ち消し制御装置
15 ジンバルプラットフォーム制御モータ
Claims (2)
- 船舶上に設置される複数のジンバル軸より構成されるジンバルプラットフォームと、該ジンバルプラットフォーム上に搭載される衛星追尾アンテナとを備えた衛星追尾アンテナシステムにおいて、
前記船舶上に設置して所定のジンバル軸方向の加速度を観測し、その加速度のスペクトル解析により前記船舶の動揺の固有振動数を検出する観測手段と、
前記船舶の動揺の固有振動数を用いて、前記所定のジンバル軸に作用する動揺振動角成分まで含んだ外乱トルクを要素とする状態変数ベクトルを推定することで、前記外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、
前記外乱トルク推定手段で推定された外乱トルクに対して逆位相の補償トルクを発生させ、前記動揺により発生する外乱トルクを打ち消して前記各ジンバル軸の制御を行う制御手段と
を備え、
前記外乱トルク推定手段は、
前記外乱トルクの微分が、該外乱トルクと前記船舶の動揺の固有振動数の二乗に負符号を付した値との積で表されると仮定し、
前記所定のジンバル軸のジンバルの回転角、該回転角の微分、前記外乱トルク、及び該外乱トルクの微分を要素とする前記状態変数ベクトル、前記所定のジンバル軸回りの慣性能率、前記所定のジンバル軸のジンバルに作用する非線型トルク、及び前記所定のジンバル軸回りに作用させる補償トルクと、前記状態変数ベクトルの微分との関係を表す状態方程式を用い、観測された前記所定のジンバル軸のジンバルの回転角、及び該回転角の微分を要素とする観測ベクトルを入力とするオブザーバーを適用して、前記状態変数ベクトルを推定する
ことを特徴とする衛星追尾アンテナシステム。 - 船舶上に設置される複数のジンバル軸より構成されるジンバルプラットフォームと、該ジンバルプラットフォーム上に搭載される衛星追尾アンテナとを備え、該衛星追尾アンテナのアンテナ指向方向を制御する衛星追尾アンテナ制御方法において、
前記船舶上に設置して所定のジンバル軸方向の加速度を観測し、その加速度のスペクトル解析により前記船舶の動揺の固有振動数を検出する第1のステップと、
前記第1のステップで検出された前記船舶の動揺の固有振動数を用いて、前記所定のジンバル軸に作用する動揺振動角成分まで含んだ外乱トルクを要素とする状態変数ベクトルを推定することで、前記外乱トルクを推定する第2のステップと、
前記第2のステップで推定された外乱トルクに対して逆位相の補償トルクを発生させ、前記動揺により発生する外乱トルクを打ち消して前記各ジンバル軸の制御を行う第3のステップと
を有し、
前記第2のステップでは、
前記外乱トルクの微分が、該外乱トルクと前記船舶の動揺の固有振動数の二乗に負符号を付した値との積で表されると仮定し、
前記所定のジンバル軸のジンバルの回転角、該回転角の微分、前記外乱トルク、及び該外乱トルクの微分を要素とする前記状態変数ベクトル、前記所定のジンバル軸回りの慣性能率、前記所定のジンバル軸のジンバルに作用する非線型トルク、及び前記所定のジンバル軸回りに作用させる補償トルクと、前記状態変数ベクトルの微分との関係を表す状態方程式を用い、観測された前記所定のジンバル軸のジンバルの回転角、及び該回転角の微分を要素とする観測ベクトルを入力とするオブザーバーを適用して、前記状態変数ベクトルを推定する
ことを特徴とする衛星追尾アンテナ制御方法。
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