JPH0544799U - リアクシヨンホイールの駆動回路 - Google Patents
リアクシヨンホイールの駆動回路Info
- Publication number
- JPH0544799U JPH0544799U JP10432991U JP10432991U JPH0544799U JP H0544799 U JPH0544799 U JP H0544799U JP 10432991 U JP10432991 U JP 10432991U JP 10432991 U JP10432991 U JP 10432991U JP H0544799 U JPH0544799 U JP H0544799U
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- torque
- reaction wheel
- command
- integrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リアクションホイールの減速時の突入電流を
なくし、再加速時の動作遅れを少なくする。 【構成】 トルク方向指令の変化時毎に一時的に積分器
を減速状態にするワンショット回路と、一方、トルク方
向指令の変化を所定の時間だけ遅延するディレイ回路か
ら逆起電圧のタイミングをずらすコミテーション回路に
伝えることとにより、モータ駆動回路の供給電源の突入
電流を防ぐ。また、トルク方向指令とリアクションホイ
ールの回転方向指令信号との組み合わせがリアクション
ホイールの再加速であるかを判定する第1の論理回路
と、その判定結果が再加速の場合、ワンショット回路の
出力を通さない第2の論理回路により、積分器を減速状
態にせず、モータ駆動回路の供給電源の突入電流を防
ぐ。
なくし、再加速時の動作遅れを少なくする。 【構成】 トルク方向指令の変化時毎に一時的に積分器
を減速状態にするワンショット回路と、一方、トルク方
向指令の変化を所定の時間だけ遅延するディレイ回路か
ら逆起電圧のタイミングをずらすコミテーション回路に
伝えることとにより、モータ駆動回路の供給電源の突入
電流を防ぐ。また、トルク方向指令とリアクションホイ
ールの回転方向指令信号との組み合わせがリアクション
ホイールの再加速であるかを判定する第1の論理回路
と、その判定結果が再加速の場合、ワンショット回路の
出力を通さない第2の論理回路により、積分器を減速状
態にせず、モータ駆動回路の供給電源の突入電流を防
ぐ。
Description
【0001】
この考案は、姿勢制御に用いられるリアクションホイールの駆動回路であり、 リアクションホイールモータの加速・減速切換時に発生する突入電流を防ぐ機能 を持たせたものである。
【0002】
例えば人工衛星の姿勢制御のために、リアクションホイールが用いられる。姿 勢制御の原理を図4により説明する。図4(a)で、一つの軸周りの制御に限定 してみると、その軸方向に一つのフライホイール41が回転軸42を平行にして 取り付けられ、一定速度で回転し、衛星43は静止しているものとする。ホイー ル速度にホイールの慣性モーメントを乗じた値がホイールの角運動量でもある。 外乱トルクがなければ、角運動量保存則によって衛星は動かない。もし、ホイー ル速度を加速するとホイールの角運動量は増大するので、その増大分と等量で反 対符号の角運動量を衛星本体が持つことになる。つまり、ホイール加速の反作用 トルクが衛星に加わって逆転する。したがって、ホイール加速と逆方向のトルク が外乱トルクを打ち消したり、姿勢変更するための制御トルクとして利用できる ことになる。図4(b)で、もし外乱トルク44が例えば衛星本体に反時計方向 に作用したとする。すると、衛星は反時計方向に回転するから、それを戻すべく ホイールを反時計方向に増速すればホイールによる反作用トルク45が働いて、 衛星の姿勢は保持される(図4(c))。つまり、外乱トルクによってホイール が衛星の身代わりになって回転させられた形になる。
【0003】 上記したように、トルクを発生させるためにリアクションホイールの回転速度 を加速減速することになる。このための回路として、図5のような構成のものを 用いる。図5において、1はトルクコマンドを印加してこれを積分する積分器、 2は積分器1出力を鋸歯状波と比較して積分器1出力に比例した幅のパルスを発 生するコンパレータ、3はコンパレータ2を介して入力した積分器1出力にした がってリアクションホイールの加速に必要な電圧を制御する加速回路、4は制御 対象でありブラシレス直流モータで代表させたリアクションホイール、5はイン ピーダンス変換器として作用し、リアクションホイール4の減速時の逆起電圧に よる電流を流す減速回路、6はトルク方向指令TDを受けてリアクションホイー ルにトルク発生方向の切換え指示を与えるコミュテーション回路、7はリアクシ ョンホイール4に流れる電流を電圧に変換する抵抗器、8は前記抵抗器7に生ず る電圧を入力してこれを前記積分器1の入力にフィードバックする補償回路であ る。
【0004】 このリアクションホイール駆動回路は積分器1を使用した一次遅れの制御系を 持つ。また加速・減速にわたってモータ電流を同方向に流すため、積分器1出力 が正の領域を加速状態、負の状態を減速状態とし、さらにこの積分器1出力に連 続性を持たせ、積分器1出力の増加に対してモータ電流が増加するように制御す る。
【0005】 積分器1入力に任意のトルクコマンド(正の直流電圧)が印加されると、積分 器1出力は正方向へ増加(積分器ゲイン極性は正とする)する。この出力電位の 増加は次段コンパレータ2によりパルス幅の増加に変換され、加速回路3内の図 示しないスイッチングトランジスタのオン時間を長くさせる。供給電源によるリ アクションホイール4のモータへの供給電圧が増加し、モータ電流が増加する。 この電流による電圧を補償回路8でフィードバックし、トルクコマンドとつりあ うところで、積分器1出力が保持されモータ電流を制御する。加速回路3は、こ のようにパルス幅制御を行なう。リアクションホイール4は、このモータ電流に よりモータトルクを発生させ、回転数を増加させる。このときの動作は次の第( 1)式で表わされる。
【0006】 VM=KTω+IMR+VT (1)
【0007】 但し、VM:加速回路3が供給するモータ電圧(V),KT:リアクションホイ ール4のモータトルクスケールファクタ(Nm/A),ω:リアクションホイー ル4のモータ回転数(rad/sec),IM:リアクションホイール4のモー タ電流(A),R:リアクションホイール4のモータ巻線抵抗(Ω),VT:リ アクションホイール4のモータスイッチングトランジスタ電圧降下(V),KT ω:加速状態でのモータ逆起電圧(V)
【0008】 つまり、回転数の増加とともに、モータ電流が減少し、任意のトルクコマンド に相当する電流を保持するため積分器1出力は増加し、モータへの供給電圧VM が増加する。このようにモータ電流を制御する。
【0009】 上記の状態においてトルク方向指令TDが反転し、リアクションホイール4の コミュテーション回路6のタイミングが変わり、回転方向と逆のトルクが発生し 、減速状態へ移行する。このとき、リアクションホイール4の回転数に伴う逆起 電圧の極性が反転する。この逆起電圧は、
【0010】 VMR=−KTω+IMR+VT (2)
【0011】 で表わされ、この電圧が減速回路5内の図示しないトランジスタを通してモータ に印加され、モータ電流が流れる。この電流は加速時と同様に積分器1にフィー ドバックされ、減速による回転数の減少とともに|VMR|が減少すると、積分器 1出力は増加し、減速回路5の図示しないトランジスタのインピーダンスを小さ くするように制御する。さらに回転数の減少により|VMR|が減少し、減速回路 5内の図示しないトランジスタが飽和状態になってもモータ電流を保持できない 状態になると、さらに積分器1出力が増加し、加速回路3の動作へと移行する。
【0012】
しかしながら、従来のリアクションホイールモータ駆動回路は、加速から減速 の切換え時に、加速回路3で発生するモータ出力電圧と減速時に発生するモータ 逆起電圧が加算されることにより、この電圧をモータ直流抵抗で割った分の電流 がモータ駆動回路供給電源の突入電流として流れる問題があった。
【0013】
この考案に係るリアクションホイールの駆動回路は、トルクコマンドを印加し てこれを積分する積分器と、積分器出力にしたがってリアクションホイールの加 速に必要な電圧を制御する加速回路と、リアンクションホイールの減速時の逆起 電圧による電流を流す減速回路と、トルク方向指令の変化時に前記積分器を一時 的に減速状態とするワンショット回路と、トルク方向指令を遅延して出力するデ ィレイ回路と、前記ディレイ回路からのトルク方向指令を受けてリアクションホ イールにトルク発生方向の切換え指示を与えるコミュテーション回路とを備えた ことを特徴とするものである。
【0014】 また、トルクコマンドを印加してこれを積分する積分器と、積分器出力にした がってリアクションホイールの加速に必要な電圧を制御する加速回路と、リアン クションホイールの減速時の逆起電圧による電流を流す減速回路と、トルク方向 指令とリアクションホイールの回転方向信号とを入力としてリアクションホイー ルの加減速を判定する第1の論理回路と、トルク方向指令の変化時にワンショッ ト信号を出力するワンショット回路と、第1の論理回路の判定が減速であるとき にのみ前記ワンショット信号を前記積分器に出力して一時的に減速状態とする第 2の論理回路と、トルク方向指令を遅延して出力するディレイ回路と、前記ディ レイ回路からのトルク方向指令を受けてリアクションホイールにトルク発生方向 の切換え指示を与えるコミュテーション回路とを備えたように構成してもよい。
【0015】
ワンショット回路はトルク方向指令の変化時毎に一時的に積分器を減速状態に する。一方、トルク方向指令の変化はディレイ回路で所定の時間だけ遅延されコ ミテーション回路で逆起電圧発生のタイミングをずらす。これにより加速から減 速の変化時に加速電流から減速電流への移行をスムースに行ない、モータ駆動回 路の供給電源の突入電流を防ぐ。
【0016】 また、第1の論理回路はトルク方向指令とリアクションホイールの回転方向指 令信号との組み合わせがリアクションホイールの再加速すなわち減速から加速の ときであるかを判定する。再加速の場合、第2の論理回路はワンショット回路の 出力を通さず、減速の場合に第1の論理回路の出力を受けてワンショット回路出 力を通す。
【0017】
図1(a)は本考案に係るリアクションホイールの駆動回路の一実施例の回路 図であり、従来の技術として説明した図5のものにワンショット回路9とディレ イ回路10とを追加したものである。ワンショット回路9はトルク方向指令(T D)を入力し、出力を積分器1に接続して、トルク方向指令TDの変化時毎に一 時的に積分器1を負の状態すなわち減速状態とし、加速回路3と減速回路5をオ フ状態にする。ディレイ回路10はトルク方向指令TDを入力に接続し、出力を コミュテーション回路6に接続して、トルク方向指令の変化を所定の時間だけ遅 延する。
【0018】 図2に実施例のタイミングチャートを示す。トルク方向指令TDの切換えでワ ンショット回路9により加速回路3をオフとし、さらにディレイ回路10により トルク方向指令TDが遅れてTD′とされて、コミュテーション回路6による切 換えタイミングをずらす。これにより、切換え時間τが生じ、加速と減速とが直 ちに移行しない。加速回路3で発生するモータ出力電圧と減速時に発生するモー タ逆起電圧が加算されることがなく、モータ駆動回路供給電源の突入電流をほと んど零にすることができる。
【0019】 図1(b)は再加速時の加速動作の遅れを改善するための実施例であり、追加 した部分とそれに関連する部分のみを示したので、図示しない部分は図1(a) と同様である。図1(a)の例では、トルク方向指令TD切換時に積分器1の積 分動作を減速するためにワンショット回路9を用いているが、トルク方向指令T D切換え時には必ずワンショット回路9が動作するため、再加速時(減速から加 速への切換え)にも積分器1の動作点が減速動作になるので、加速動作になるま での遅れ時間が大きくなってしまう。そこで、図1(b)のように、排他的論理 和回路で構成する第1の論理回路11の一方の入力にトルク方向指令TDを接続 し、もう一方の入力にはホイール回転方向信号SDを接続する。第1の論理回路 11の出力はアンド回路で構成する第2の論理回路12の一方に接続し、もう一 方の入力にはワンショット回路9の出力すなわち積分器を一時的に減速状態とす るワンショット信号が接続され、第1の論理回路11の出力によりゲートされる 。
【0020】 今、ホイール回転方向が反時計方向CCWの状態で、トルク方向指令TDが時 計方向CWのときは、再加速(加速)の場合である。反時計方向CCWのときの ホイール回転方向信号SDが“H”で、時計方向CWのときのトルク方向指令T Dが“H”を示したときは、第1の論理回路11は“L”であり、第2の論理回 路12出力にワンショット回路9のワンショット信号を出力しないようにできる 。なお、ホイール回転方向が反時計方向CCWの状態で、トルク方向指令TDが 反時計方向CCWのときは、減速の場合である。反時計方向CCWのときのホイ ール回転方向信号SDが“H”で、反時計方向CCWのときのトルク方向指令T Dが“L”を示したときは、第1の論理回路11は“H”であり、第2の論理回 路12出力にワンショット回路9のワンショット信号を出力するようにできる。 図3にトルク方向指令TDと回転方向信号SDとによる加速・減速の関係を示す 。上記の例では図3の下段の回転方向が反時計方向CCWである場合を説明した 。このように減速の場合は第1の実施例のようにワンショット信号を出力して突 入電流を防止することができ、加速の場合はワンショット信号を出力せず、積分 器1の動作点が遅れなく加速動作に移ることができる。
【0021】
以上説明したように、本考案によれば、減速時の突入電流をなくすことができ 、また、再加速時の動作の遅れを少なくすることができる効果を有する。
【図1】(a)は本考案の一実施例の回路図、(b)は
他の実施例を説明する回路図である。
他の実施例を説明する回路図である。
【図2】本考案の実施例のタイミングチャートである。
【図3】トルク方向指令TDと回転方向信号SDとによ
る加速・減速の関係を示す図である。
る加速・減速の関係を示す図である。
【図4】姿勢制御の原理を説明する図である。
【図5】従来のリアクションホイールの駆動回路の一例
の回路図である。
の回路図である。
1 積分器 3 加速回路 4 リアクションホイール 5 減速回路 6 コミュテーション回路 9 ワンショット回路 10 ディレイ回路 11 第1の論理回路 12 第2の論理回路
Claims (2)
- 【請求項1】 姿勢制御に用いるリアクションホイール
の駆動回路において、トルクコマンドを印加してこれを
積分する積分器と、積分器出力にしたがってリアクショ
ンホイールの加速に必要な電圧を制御する加速回路と、
リアンクションホイールの減速時の逆起電圧による電流
を流す減速回路と、トルク方向指令の変化時に前記積分
器を一時的に減速状態とするワンショット回路と、トル
ク方向指令を遅延して出力するディレイ回路と、前記デ
ィレイ回路からのトルク方向指令を受けてリアクション
ホイールにトルク発生方向の切換え指示を与えるコミュ
テーション回路とを備えたことを特徴とするリアクショ
ンホイールの駆動回路。 - 【請求項2】 姿勢制御に用いるリアクションホイール
の駆動回路において、トルクコマンドを印加してこれを
積分する積分器と、積分器出力にしたがってリアクショ
ンホイールの加速に必要な電圧を制御する加速回路と、
リアンクションホイールの減速時の逆起電圧による電流
を流す減速回路と、トルク方向指令とリアクションホイ
ールの回転方向信号とを入力としてリアクションホイー
ルの加減速を判定する第1の論理回路と、トルク方向指
令の変化時にワンショット信号を出力するワンショット
回路と、第1の論理回路の判定が減速であるときにのみ
前記ワンショット信号を前記積分器に出力して一時的に
減速状態とする第2の論理回路と、トルク方向指令を遅
延して出力するディレイ回路と、前記ディレイ回路から
のトルク方向指令を受けてリアクションホイールにトル
ク発生方向の切換え指示を与えるコミュテーション回路
とを備えたことを特徴とするリアクションホイールの駆
動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1991104329U JP2601029Y2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | リアクションホイールの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1991104329U JP2601029Y2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | リアクションホイールの駆動回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0544799U true JPH0544799U (ja) | 1993-06-15 |
JP2601029Y2 JP2601029Y2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14377900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1991104329U Expired - Fee Related JP2601029Y2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | リアクションホイールの駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2601029Y2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014091413A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Ihi Aerospace Co Ltd | 空中発射システムの発射方位制御装置 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP1991104329U patent/JP2601029Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014091413A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Ihi Aerospace Co Ltd | 空中発射システムの発射方位制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2601029Y2 (ja) | 1999-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH08322106A (ja) | モータの制御方法 | |
JPS602088A (ja) | サ−ボモ−タ駆動方式 | |
JPH0544799U (ja) | リアクシヨンホイールの駆動回路 | |
JPS62236380A (ja) | Acサ−ボモ−タ制御装置 | |
JP3525397B2 (ja) | 走行車用制御装置 | |
JP4268698B2 (ja) | クレーン走行装置及びクレーン走行装置用インバータ | |
JPH0340590B2 (ja) | ||
JPS6316316Y2 (ja) | ||
JPH0538183A (ja) | モータの位置制御システム | |
JPH04222489A (ja) | Dcブラシレスモータおよび遮断機 | |
JPH06269189A (ja) | Pwmインバータの電流制御装置 | |
SU592001A1 (ru) | Электропривод посто нного тока | |
JPS61247286A (ja) | 直流サ−ボモ−タ駆動制御回路 | |
JPH0340589B2 (ja) | ||
JP2924347B2 (ja) | 直流電動機の起動・停止装置 | |
JPS5950785A (ja) | 単相コンデンサモ−タ装置 | |
JP2537929B2 (ja) | 直流無整流子モ―タの駆動装置 | |
JPS60167691A (ja) | モ−タの速度制御装置 | |
JPS59127587A (ja) | 電動機制御方式 | |
JPS61142982A (ja) | 直流モ−タ駆動制御装置 | |
JPH043599Y2 (ja) | ||
JPS59212349A (ja) | 巻出コア駆動モ−タの慣性補償制御方法 | |
JPH06343280A (ja) | 位置決め装置 | |
JPH1087273A (ja) | クレーン走行装置及びクレーン走行装置用インバータ | |
JPS61128780A (ja) | モ−タの停止制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |