姿勢制御 姿勢制御の概要

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姿勢制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/04/12 04:49 UTC 版)

この項目では、姿勢制御について説明しています。宇宙船の姿勢制御システム（Reaction Control System）については「姿勢制御システム」をご覧ください。

概要

宇宙機の場合、観測機器を観測対象に向けたり、通信アンテナを正しい方向へ向けたり、軌道制御時の推進方向を精密に保つために、衛星や船体の全体の向きを制御する必要がある。また有人宇宙活動では人間の船内・船外活動に支障をきたさないような制御が必要となる。

次のような制御ループによって姿勢制御が行われる。

1. センサによって現在の姿勢を把握する。
2. 制御プログラムによって、現在の姿勢から目的の姿勢にどう移行させるかを決定する。
3. アクチュエータによって、姿勢を変える。1に戻る。

航空機の姿勢制御

詳細は「方向舵」、「昇降舵」、および「補助翼」を参照

方向舵（ラダー）

昇降舵（エレベータ）

補助翼（エルロン）

航空機の姿勢は、3つの方向で安定する。上下に走る軸を中心に、ヨーイングは機首を左または右に動かす。翼から翼へと走る軸を中心に、ピッチは機首を上下に動かす。横転、機首から尾まで伸びる軸を中心に回転する。昇降舵（水平尾翼のフラップを動かす）はピッチを生み出し、垂直尾翼の舵はヨーを生み出し、補助翼（反対方向に動く翼のフラップ）はロールを生み出す。

宇宙機の姿勢制御

宇宙機の姿勢制御には次のような方式がある。

スピン安定方式

スピン安定方式は、主な姿勢制御を1軸方向で機体を回転させることでジャイロ効果（ジャイロ剛性）によりぶれを防ぐ方式である。機体全体を1軸で回転させる「単一スピン安定方式」が基本であるが、アンテナやセンサなどを回転させたくない用途では、宇宙機本体とは逆回転させることで実質は回転させない「二重スピン安定方式」もある。いずれも潮汐力安定化のような方法で、残る2軸を安定化させることが一般的である。

3軸安定方式

3軸安定方式は直交する3つの軸に対して安定させる方式である。

バイアスモーメンタム方式

3軸安定方式でもバイアスモーメンタム方式は、1軸方向のみ大きなモーメンタム・ホイールを内蔵し高速回転させることで、機体全体を回転させることなく1軸でのジャイロ剛性を得る。この方式では残る2軸、または3軸全ては別の姿勢制御が必要になる。

ゼロモーメンタム方式

ゼロモーメンタム方式は3軸、または冗長性を得るために4軸といった方向のリアクション・ホイールを内蔵することで、姿勢制御を行う^[2]。