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図4」HILS環 境 で の 試 験 風 景
4.2.2結 果
SiLS環 境 で の シ ミ ュ レー シ ョ ン は,ジ ャ イ ロ の サ ン プ リ ン グ 周 期 を0」[s],0.2[s],05[s],1.0[s]に 変 化 さ せ,STTの サ ン プ リ ン グ 周 期 を1.o[s]と し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た.HiLS環 境 で の シ ミ ュ レー シ ョ ン は,SiLS環 境 で の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と 同 様 に,ジ ャ イ ロ の 出 力 を 模 擬 して い る 角 速 度 デ ー タ は サ ン プ リ ン グ 周 期 を0.1[s],0.2[s],0.5[s],LO[s]に 変 化 させ て 読 み 出 し,STTの 出 力 を 模 擬 し て い る 姿 勢 角 の デ ー タ は 1.0[s1毎 に 読 み 出 し,カ ル マ ン フ ィ ル タ の 観 測 更 新 を 行 う.試 験 の 概 要 図 を 以 下 の 図4.2に 示 す.
口=ハ ー ドウ エア ロ=ソ フ トウ ェア P⊂(MATLAB/Simulink)
②
層
衛星搭載計算機
ト 刈 ー 一
A一
ト
図4.2試 験 の 概 要 図
PCか らOBCへ の 入 力 はPCか ら シ リ ア ル 通 信 でOBCに 入 力 され,そ の 値 を 用 い て カ ル マ ン フ ィ ル タ の 計 算 を 行 い,OBCの シ リア ル 通 信 ポ ー トか ら シ リ ア ル 通 信 でPCに 角 速 度,姿 勢 角 の 推 定 値 が 送 信 さ れ る.
そ の 結 果 を 以 下 の 表4,4〜4.11,図4」 〜4.6に 示 す,ま た,シ ミ ュ レー シ ョ ン 時 間 は500[s]と し た.
表44siLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 制 御 精 度(制 御 周 期0.ls) 姿 勢f削御 精 度(3σ)[deg]
SiLS HiLS
ロ ー ノレ 0.0235 0.0242
ピ ッチ 0.0482 0.0473
ヨ ・一 0.0621 0.0702
表4.5SiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 決 定 精 度(制 御 周 期0」s) 姿 勢 決 定 精 度(3σ)[deg]
siLS HiLS
ロ ー ル 0.Ol12 0.0124
ピ ッ チ 0.0086 0.0099
ヨ ー 0.0281 0.0304
表4.6SiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 制 御 精 度(制 御 周 期0.2s) 姿 勢 制 御 精 度(3σ)[deg]
SiLS HiLS
ロ ー ノレ 0.0281 0.0278
ピ ッチ 0.0472 0.⑪467
ヨ ー 0.0451 0.0440
表4,7siLSHiLS環 境 で の 姿 勢 決 定 精 度(制 御 周 期0.2s) 姿 勢 決 定 精 度(3σ)[deg1
siLS HiLS
ロ ー ル 0.Ol42 0.Ol50
ピ ッチ 0.0062 0.0070
ヨ ー 0.0173 0.Ol84
表4.8SiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 制 御 精 度(制 御 周 期0.5s) 姿i勢制 御 精 度(3σ)[deg】
SiLS HiLS
ロ ー ノレ α0313 0.0325
ピ ッチ 0.0447 0.0456
ヨ ー α0447 0.0448
表4.9SiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 決 定 精 度(制 御 周 期o.5s) 姿 勢 決 定 精 度(3σ)[deg]
SiLS HiLS
ロ ー ノレ 0.OI87 O.Ol91
ピ ッチ 0.0042 0.0053
ヨ ー一 0.Ol33 0.0146
表4.10SiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 制 御 精 度(制 御 周 期1.Os) 姿 勢 ・制 そ卸窄青度(3σ)[deg】
SiLS HiLS
ロ ー ヲ レ 0.0346 O.0325
ピ ッチ 0.0462 0.0472
ヨ ー 0.0533 0.0548
表4」lSiLS,HiLS環 境 で の 姿 勢 決 定 精 度(制 御 周 期1.Os) 姿 勢 決 定 精 度(3σ)[deg}
siLS HiLS
ロ ー ノレ 0.0210 O.0211
ピ ッチ 0.0031 O.0055
iヨー 0.⑪090 O.Ol14
● ロ ー ル{SILSI▲ ロ ー ル{HLS}
密o .。6
三
爆 α05
襲o.04
婁 α。3
帯
翻o.02
螂o .oユ
o o
● ●
o.2 o.4
6
制御周期国
o.6 0,8
2
1
図4,3ロ ー ル 角 の 姿 勢 制御 精 度 と制 御 周 期 の 関係
︻㎝Φ三遡婁這蘂繍
o.07 0.06 0.05 0.04 O.03 o、02
0.01
0 0
Ω 曹
02
6
Oピ ・yチ{SILS)▲ ピ ッ チ{HiLS}
O,4G.6
制御周期国
O,8
6
1
図4,4ピ ッチ 角 の 姿i勢制 御 精 度 と制 御 周 期 の 関係
[︒︒Φで趣翼垂亜繍
O.07
0.06
0.05 0、e4
0.03 0.02
0.el
o O
▲●
皇
0,2 o.4
●
● ヨー{SiLS)▲ ヨ ー(HiLS)
o,6 O.8
6
1
制 御 周 期 国
︻ロ︒署]遡黎型瑛繍
o,07 O.06 0,05 0,04 0.03 O.02
。・01i
OI o
6 , ●
● ロ ー一ノレ〔SiLS)
▲ ロ ー ノレ{HiLS〕
O.20.4α60.8
制 御 周 期[si
図4,6ロ ー ル 角 の 姿 勢 決 定 精度 と制 御 周 期 の 関係
●
].
罵名]蟹繁製艇慰
O.07 O,06 O,05 o.04 0、G3
o.02 O.01 0
0
6 6
一Gユ
6
● ピ ツチ(SiLS)
▲ ピ ツチ(HiLS)
o,4
制御周期国
O.6 O、8
▲●1
図4、7ピ ッチ 角 の 姿 勢 決 定 精 度 と制 御1周期 の 関係
窃Φで]脳襲蝦瑛繍鄭朝
O.0ア
O.06 O.05 O.04 O,03 o.02 0.Ol o
o
6
6
0.2
6
040.6
制 御 周 期[s]
図4.8ヨ ー 角 の 姿 勢 決 定 精 度 と制 御 周 期 の 関係
● ヨ ー{SiLS}
▲ ヨ ー 〔HiLS}
O,8
̀
1
姿 勢 制 御 精 度 は,ロ ー ル 角 の 場 合SiLS,HiLS環 境 と も に サ ン プ リ ン グ 周 期 を 長 く した 方 が 姿 勢 制 御 精 度 が 悪 化 す る 結 果 が 得 ら れ た,siLSとHiLS環 境 で の 結 果 を 比 較 して み て も,最 大 で も 誤 差 は,制 御 周 期
1[s]に お け る0.0023[deg]で あ り,非 常 に 小 さ い 値 で あ っ た.
ピ ッチ 角 の 場 合,siLS,HiLS環 境 と も に 制 御 周 期 の 増 大 に 伴 う姿 勢 制 御 精 度 の 変 動 は 小 さ く,最 大 で も SiLS環 境 で0.0035[deg],HiLS環 境 で0.0017[deg]で あ っ た.ま た,SiLSとHiLS環 壇 で の 結 果 を 比 較 し て み て も,誤 差 は 最 大 で も 制 御 周 期0.5[s]に お け る0.0011[deg]で あ り非 常 に 小 さ い 値 で あ っ た.
ヨ ー 角 の 場 合,siLs,HiLs環 境 と も に 制 御 周 期o.1[s]に お い て 他 の 制 御 周 期 よ り も 姿 勢 制 御 精 度 が 悪 化 す る 結 果 が 得 ら れ た.制 御 周 期0.2[s]か ら1.O[s]に か け て は 制 御 周 期 が 短 い ほ ど,姿 勢 制 御 精 度 が 高 く な る 結 果 が 得 ら れ た.siLsとHiLs環 境 で の 結 果 を 比 較 し て み る と,制 御 周 期o.1[s]以 外 の 制 御 周 期o.2[s], 05[s],1.0[s]で は 誤 差 は 最 大 で も サ ン プ リ ン グ周 期1.0[s]で の0.0015[degjで あ り,非 常 に 小 さ い 値 で あ っ た.
姿 勢 決 定 精 度 は ロ ー ル 角,ピ ッ チ 角,ヨ ー 角 い ず れ もsiLS環 境 で の 性 能 よ り もHiLS環 境 で の 性 能 が 悪 化 す る 結 果 が 得 ら れ た.ま た,ロ ー ル 角 は サ ン プ リ ン グ 周 期 を 長 くす る に つ れ て 姿 勢 決 定 精 度 が 悪 化 し,
ピ ッチ 角,ヨ ー 角 は サ ン プ リ ン グ 周 期 を 長 くす る に つ れ て 姿 勢 決 定 精 度 が 高 く な る 結 果 が 得 ら れ た.
4.2.3考 察
姿 勢 制 御 精 度 に っ い て
① ロー ル 角 の 場 合
制 御 周 期 を長 く した と きに 姿勢 制 御 精 度 が 悪 化 す る 要 因 と して は,制 御 周 期 が長 い ほ うが衛 星 が 環 境 外 乱 に よ っ て 乱 され る時 間 が 長 くな り,目 標 姿 勢 か ら変 化 す る姿 勢 角 が 大 き く な る こ とが 考 え られ る.
ま た,ロ ー ル 角 と ピ ッチ 角 のSiLS,HiLS環 境 で の シ ミュ レー シ ョン結 果 の 差 異 に つ い て 注 目す る と,誤 差 が小 さ く,最 も 大 き い 誤 差 で も0.0021[deg]で あ っ た,⑪.1[d。g]以内 の 制 御 精 度 を達 成 す る よ うにPD制 御 の ゲイ ン を決 め て い る た め,N標 値 の お よそ1/50の 誤 差 で あ り,制 御 精 度 に 大 き な 影 響 は 及 ぼ して い な い と考 え られ る,
(ii)ヨ ー 角 の場 合
制 御 周 期o.1[sjに お い て,SiLS環 境 で の結 果 とHiLS環 境 で の結 果 の 差 が 大 き くな っ て い る,こ の 要 因 と して は,PCとOBCと の通 信 の際 に,受 信 バ ッ フ ァ に 正 し く書 き 込 まれ ず デ ー タ変 換 時 に 異 常 値 を算 出 して しま うこ とが 挙 げ られ る,異 常値 を算 出 し,そ の 値 を基 に カル マ ン フ ィル タ を 計 算 す る と,PC側 に異 常値 を送 信 して しま い,そ の値 を用 い て演 算 を行 お う とす る とsimilinkが エ ラ ー を だ す,よ っ て,OBC側 の処 理 と して 異 常 値 を 受 信 した 場 合,一 時 刻 前 の 角 速 度,ク オ ー タニ オ ン を カル マ ン フ ィル タ の演 算 に用 い る よ うに して い る,制 御 周 期 が 短 い ほ ど,こ の 異 常 値 を は く頻 度 が 高 くな る た め,正 確 な 現 在 時刻 の 姿 勢 情報 で は な く,一 ・ス テ ップ も し くは 数 ステ ップ 前 の デ ー タ を基 に 演 算 す る こ と とな り,異 常 値 を は い て い る間 は 環 境 外 乱 に よ る姿 勢 の 乱 れ を 正 確 に補 償 で き な い と考 え られ る.ま た,衛 星 の 各 軸 に加 わ る環 境 外 乱 トル ク の大 き さは,ヨ ー 軸 回 りが 最 大 とな る た め,環 境 外 乱 の加 わ る大 き さ もSiLS環 境 で の シ ミュ レ ー シ ョン とHiLS環 境 で の シ ミュ レー シ ョンの 差 を 生 み 出 して い る 要 因 の 一 っ と考 え られ る .
姿 勢 決 定精 度 に っ い て (リ ヨー 角 の 場 合
制御 周 期 を 長 くす る にっ れ て 姿 勢 決 定 精 度 が 高 くな る要 因 と して は,カ ル マ ン フ ィル タの 演算 に お い て,制 御 周 期 と ジ ャ イ ロの サ ン プ リ ン グ周 期 を 同 一 の値 を用 い て お り,STTの サ ンプ リン グ周 期 で あ る1Hz に制 御 周 期 が近 づ け ば 近 づ くほ ど,ジ ャイ ロ に よ る 姿 勢 伝 搬 の頻 度 が少 な くな り,姿 勢 角 を推 定 す る際 に
よ り不確 定 な情 報 を用 い る頻 度 が 少 な くな っ て い る こ とが 原 因 と して挙 げ られ る.