【手続補正書】
【提出日】平成30年9月14日(2018.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙船のモデルに従って前記宇宙船の動作を制御する方法であって、
前記宇宙船の姿勢に対する制約及び前記宇宙船のスラスターへの入力に対する制約を条件とした後退ホライズンにわたるコスト関数の最適化を用いて、前記スラスター及び前記宇宙船の運動量交換デバイスを同時に制御する制御入力を求めることであって、前記コスト関数は、前記宇宙船の前記姿勢及び前記運動量交換デバイスによって蓄えられた運動量を制御する構成要素を含み、前記コスト関数は、所望の位置からの前記宇宙船の変位にペナルティを科す前記宇宙船の位置の構成要素と、前記宇宙船のオイラー角のより大きな値にペナルティを科す前記宇宙船の姿勢の構成要素と、前記蓄えられた運動量の大きさのより大きな値にペナルティを科す前記蓄えられた運動量の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の目的の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の安定性を確保する構成要素とを含む複数の構成要素の組み合わせとして求められる、ことと、
前記制御入力の少なくとも一部分に従って前記スラスター及び前記運動量交換デバイスを同時に制御するコマンドを生成することと、
を含み、前記方法のステップは、前記宇宙船のプロセッサによって実行される、宇宙船のモデルに従って前記宇宙船の動作を制御する方法。
【請求項２】
前記最適化は、前記モデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルと、前記宇宙船に作用する外乱力を規定する外乱モデルとを含む前記宇宙船の前記モデルに基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記宇宙船が前記後退ホライズンの全期間の間、目標位置に位置しているかのように前記公称モデルの線形化を実行することと、
前記宇宙船が前記後退ホライズンの全期間の間、前記目標位置に位置しているかのように前記外乱力を求めることと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記宇宙船の前記姿勢に対する前記制約は、前記宇宙船の位置を所定のウィンドウ内に維持する位置制約と、前記宇宙船のオイラー角を所定の限度内に維持する向き制約とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スラスターへの前記入力に対する前記制約は、前記スラスターが、前記宇宙船の前記姿勢を制御する力と、前記宇宙船の前記運動量交換デバイスによって蓄えられた前記運動量をアンロードするトルクとを併せて生成する能力を保証する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記生成されたコマンドは、前記蓄えられた運動量をアンロードする前記運動量交換デバイスへのコマンドと、前記宇宙船の前記姿勢を維持又は変更するとともに、前記運動量交換デバイスが前記蓄えられた運動量をアンロードすることによって生成された第２のトルクを補償する力及び第１のトルクを生成する前記スラスターへのコマンドとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記宇宙船の前記推進システムに要求される全トルク及び全力のコマンドを最初に生成し、次いで、前記全体のトルク及び力のコマンドを反転して個々の各スラスターへの制御入力を生成すること、
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コスト関数の前記最適化が、個々の各構成要素の目標を、それらの相対的な重みに対応する優先順位で達成する制御入力を生成するように、前記コスト関数の前記構成要素のそれぞれを重み付けすること、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記制御入力は反復的に求められ、少なくとも１つの反復は、
前記コスト関数の前記構成要素及び前記コスト関数の前記構成要素の重みのうちの１つ又はそれらの組み合わせを、前記宇宙船の所望の動作の変更に基づいて更新すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
宇宙船のモデルに従って前記宇宙船の動作を制御する制御システムであって、前記制御システムのモジュールを実行する少なくとも１つのプロセッサを備え、前記モジュールは、
前記宇宙船の姿勢に対する制約及び前記宇宙船のスラスターへの入力に対する制約を条件とした後退ホライズンにわたるコスト関数の最適化を用いて、前記スラスター及び前記宇宙船の運動量交換デバイスを同時に制御する制御入力を求める制御入力モジュールであって、前記コスト関数は、前記宇宙船の前記姿勢及び前記運動量交換デバイスによって蓄えられた運動量を制御する構成要素を含む、制御入力モジュールと、
所望の位置からの前記宇宙船の変位にペナルティを科す前記宇宙船の位置の構成要素と、前記宇宙船のオイラー角の増加にペナルティを科す前記宇宙船の姿勢の構成要素と、前記蓄えられた運動量の大きさの増加にペナルティを科す前記蓄えられた運動量の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の目的の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の安定性を確保するとともに、前記コスト関数の前記最適化が、個々の各構成要素の目標を、それらの相対的な重みに対応する優先順位で達成する制御入力を生成するように、前記コスト関数の前記構成要素のそれぞれを重み付けする構成要素とを含む複数の構成要素の組み合わせとして前記コスト関数を求めるコスト関数モジュールと、
前記制御入力の少なくとも一部分に従って前記スラスター及び前記運動量交換デバイスを同時に制御するコマンドを生成する力トルクマップモジュールであって、前記生成されたコマンドは、前記蓄えられた運動量をアンロードする前記運動量交換デバイスへのコマンドと、前記宇宙船の前記姿勢を維持又は変更するとともに、前記運動量交換デバイスが前記蓄えられた運動量をアンロードすることによって生成されたトルクを補償する力及びトルクを生成する個々のスラスターへのコマンドとを含む、力トルクマップモジュールと、
を含む、宇宙船のモデルに従って前記宇宙船の動作を制御する制御システム。
【請求項１１】
前記最適化は、前記モデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルと、前記宇宙船に作用する外乱力を規定する外乱モデルとを含む前記宇宙船の前記モデルに基づいており、
前記制御システムは、
前記宇宙船が前記後退ホライズンの全期間の間、目標位置に位置しているかのように前記公称モデルを線形化し、前記外乱力を求める現在モデルモジュール、
を備える、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記宇宙船の前記姿勢に対する前記制約は、前記宇宙船の位置を所定のウィンドウ内に維持する位置制約と、前記宇宙船のオイラー角を所定の限度内に維持する向き制約とを含み、前記スラスターへの前記入力に対する前記制約は、前記スラスターが、前記宇宙船の前記姿勢を制御する力と、前記宇宙船の前記運動量交換デバイスによって蓄えられた前記運動量をアンロードするトルクとを併せて生成する能力を保証する、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記制御入力は反復的に求められ、少なくとも１つの反復について、前記コスト関数モジュールは、前記コスト関数の前記構成要素及び前記コスト関数の前記構成要素の重みのうちの１つ又はそれらの組み合わせを、前記宇宙船の目標動作の変更に基づいて更新する、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１４】
宇宙船であって、
前記宇宙船の姿勢を変更する一組のスラスターと、
前記宇宙船に作用する外乱トルクを吸収する一組の運動量交換デバイスと、
前記スラスター及び前記運動量交換デバイスを制御する請求項１０に記載の前記制御システムと、
を備える、宇宙船。
【請求項１５】
宇宙船であって、
前記宇宙船の姿勢を変更する一組のスラスターと、
前記宇宙船に作用する外乱トルクを吸収する一組の運動量交換デバイスと、
前記スラスター及び前記運動量交換デバイスの動作を同時に制御する制御システムであって、前記制御システムは、前記制御システムのモジュールを実行する少なくとも１つのプロセッサを備え、前記モジュールは、
前記宇宙船の姿勢に対する制約及び前記スラスターへの入力に対する制約を条件とした後退ホライズンにわたるコスト関数の最適化を用いて、前記宇宙船のスラスター及び前記宇宙船の運動量交換デバイスを同時に制御する制御入力を求める制御入力モジュールであって、前記コスト関数は、前記宇宙船の前記姿勢及び前記運動量交換デバイスによって蓄えられた運動量を制御する構成要素を含む、制御入力モジュールと、
前記制御入力の少なくとも一部分に従って前記スラスター及び前記運動量交換デバイスを同時に制御するコマンドを生成する力トルクマップモジュールであって、前記生成されたコマンドは、前記蓄えられた運動量をアンロードする前記運動量交換デバイスへのコマンドと、前記宇宙船の前記姿勢を維持又は変更するとともに、前記運動量交換デバイスが前記蓄えられた運動量をアンロードすることによって生成されたトルクを補償する力及びトルクを生成する個々のスラスターへのコマンドとを含む、力トルクマップモジュールと、
前記宇宙船の前記モデルのパラメーター間の関係を規定する公称モデルを線形化することによって、前記最適化によって用いられる前記宇宙船のモデルを求めるとともに、前記宇宙船が前記後退ホライズンの全期間の間、目標位置に位置しているかのように求められた前記モデルに外乱力を含める現在モデルモジュールと、
所望の位置からの前記宇宙船の変位にペナルティを科す前記宇宙船の位置の構成要素と、前記宇宙船のオイラー角の増加にペナルティを科す前記宇宙船の姿勢の構成要素と、前記蓄えられた運動量の大きさの増加にペナルティを科す前記蓄えられた運動量の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の目的の構成要素と、前記宇宙船の前記動作の安定性を確保するとともに、前記コスト関数の前記最適化が、個々の各構成要素の目標を、それらの相対的な重みに対応する優先順位で達成する制御入力を生成するように、前記コスト関数の前記構成要素のそれぞれを重み付けする構成要素とを含む複数の構成要素の組み合わせとして前記コスト関数を求めるコスト関数モジュールと、
を含む、制御システムと、
を備える、宇宙船。
【請求項１６】
前記制御入力は反復的に求められ、少なくとも１つの反復について、前記コスト関数モジュールは、前記コスト関数の前記構成要素及び前記コスト関数の前記構成要素の重みのうちの１つ又はそれらの組み合わせを、前記宇宙船の目標動作の変更に基づいて更新する、請求項１５に記載の宇宙船。