特許 6000091 軌道姿勢制御装置、軌道姿勢制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6000091

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】軌道姿勢制御装置、軌道姿勢制御方法

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/26 20060101AFI20160915BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/26 B

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-259005(P2012-259005)

(22)【出願日】2012年11月27日

(65)【公開番号】特開2014-104852(P2014-104852A)

(43)【公開日】2014年6月9日

【審査請求日】2015年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102864

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 実

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】藤田 敏晴

(72)【発明者】

【氏名】早川 信明

【審査官】 田合 弘幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３６９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５５０８８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３１９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２６９４８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５０６２５９３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ １／２４−１／２６

Ｂ６４Ｇ １／１０

Ｆ０２Ｋ ９／３０−９／３２

Ｆ０２Ｋ ９／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開度指令値に応答して開度が制御され、燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とに応答して前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出して、前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正する制御部とを具備し、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値は、ノズル開度がより大きなノズルに対して、より大きな補正値が与えられるように、前記開度指令値に基づいて決定される
軌道姿勢制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載された軌道姿勢制御装置であって、
前記ノズル開度補正値は、前記開度指令値の単調増加関数により決定される
軌道姿勢制御装置。

【請求項3】

開度指令値に応答して開度が制御され、燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とに応答して前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出して、前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正する制御部とを具備し、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値は、前記開度指令値に基づいて決定され、
前記ノズル開度補正値は前記開度指令値に比例するように決定される
軌道姿勢制御装置。

【請求項4】

開度指令値に応答して開度が制御され、燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とに応答して前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出して、前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正する制御部とを具備し、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値は、前記開度指令値に基づいて決定され、
前記制御部は、前記圧力の検出値が前記圧力の指令値に近づくように前記複数のノズルの前記開度指令値の合計値の補正値である総補正値を算出し、前記総補正値を、前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に比例するように、前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値に分配する
軌道姿勢制御装置。

【請求項5】

燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルの各々の開度について開度指令値を入力するステップと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とを用いて前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出する算出ステップと、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値を、ノズル開度がより大きなノズルに対して、より大きな補正値が与えられるように、前記開度指令値に基づいて算出し、算出された前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正するステップ
とを具備する軌道姿勢制御方法。

【請求項6】

請求項５に記載された軌道姿勢制御方法であって、
前記ノズル開度補正値は、前記開度指令値の単調増加関数により決定される
軌道姿勢制御方法。

【請求項7】

燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルの各々の開度について開度指令値を入力するステップと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とを用いて前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出する算出ステップと、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値を前記開度指令値に基づいて算出し、算出された前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正するステップと
を具備し、
前記ノズル開度補正値は前記開度指令値に比例するように決定される
軌道姿勢制御方法。

【請求項8】

燃焼室から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルの各々の開度について開度指令値を入力するステップと、
前記燃焼室内の圧力の検出値と前記圧力の指令値とを用いて前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値を算出する算出ステップと、
前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値を前記開度指令値に基づいて算出し、算出された前記ノズル開度補正値により前記開度指令値を補正するステップと
を具備し、
前記算出ステップは、
前記圧力の検出値が前記圧力の指令値に近づくように前記複数のノズルの前記開度指令値の合計値を算出するステップと、
前記開度指令値の合計値の補正値を、前記複数のノズルの各々の前記開度指令値に比例するように、前記複数のノズルの各々の前記ノズル開度補正値に分配するステップ
とを備える軌道姿勢制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛翔体の軌道を制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

大気中、あるいは宇宙空間を飛翔する飛翔体の軌道や姿勢を制御する技術が開発されている。典型的なＤＡＣＳ（Ｄｉｖｅｒｔ ａｎｄ Ａｔｔｕｔｕｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるシステムでは、飛翔体の姿勢を制御する姿勢制御スラスタと、軌道を変更するための軌道制御スラスタとを用いて軌道と姿勢の制御が行われる。

【0003】

特許文献１には、スラスト制御方法の一例が記載されている。その方法は、燃焼室の圧力を検知し、検知した圧力値を予め選ばれた圧力値と比較し、検知された圧力値と予め選ばれた圧力値との差に基づいて、燃焼室の圧力がその予め選ばれた圧力となるように複数のノズルの吐出面積を実質的に同じ量変更する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許５４５６４２５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

スラスタが備える複数のノズルに対して、共通の燃焼室から燃焼ガスが供給される。各々のノズルは、指定された開度指令値に応じて制御される弁を備える。各々のノズルからその開度に応じた量の燃焼ガスが噴射されることにより、飛翔体の軌道姿勢が制御される。

【0006】

スラスタの燃焼ガスを供給する燃焼室は、圧力が一定に保たれることが望まれる。そのため、ノズルの弁開度は、燃焼室の圧力が一定に保たれるように制御される。しかし、燃焼室の圧力を一定に保つように開度指令値を入力した場合、実際には様々な攪乱要因により、燃焼室の圧力が予期しない変動を起こす場合がある。そうした攪乱要因として、機械的な誤差、弁などの熱膨張、燃料の不均一性などが挙げられる。安定した燃焼を維持するために、燃焼室の圧力を一定に保つ制御が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0008】

本発明による軌道姿勢制御装置は、開度指令値（Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃ）に応答して開度が制御され、燃焼室（６）から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズル（１５−１〜１５−４）と、燃焼室内の圧力の検出値（Ｐ_ｃ）と圧力の指令値（Ｐ_ｃｏｍ）とに応答して複数のノズルの各々の開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値（ΔＡ１_ｃ〜ΔＡ４_ｃ）を算出して、ノズル開度補正値により開度指令値を補正する制御部（１７）とを備える。複数のノズルの各々のノズル開度補正値は、開度指令値に基づいて決定される。

【0009】

本発明による軌道姿勢制御方法は、燃焼室（６）から供給される燃焼ガスを噴射する複数のノズルの各々の開度について開度指令値（Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃ）を入力するステップと、燃焼室内の圧力の検出値（Ｐ_ｃ）と圧力の指令値（Ｐ_ｃｏｍ）とを用いて複数のノズル（１５−１〜１５−４）の各々の開度指令値に対する補正値であるノズル開度補正値（ΔＡ１_ｃ〜ΔＡ４_ｃ）を算出する算出ステップと、複数のノズルの各々のノズル開度補正値を開度指令値に基づいて算出し、算出されたノズル開度補正値により開度指令値を補正するステップとを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、燃焼室の圧力を一定に保つことを可能にする軌道姿勢制御装置、軌道姿勢制御方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】姿勢制御装置の断面図である。

【図2】ダイバートスラスタの断面図である。

【図3】ダイバートスラスタの開度配分を説明するための図である。

【図4】ダイバートスラスタの総開度指令値が変化した場合の各ピントル弁への開度配分を示す。

【図5】ダイバートスラスタの総開度指令値が変化した場合の各ピントル弁への開度配分を示す。

【図6】制御部の動作を説明するための図である。

【図7】制御部の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［スラスタの構成］
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本実施の形態における姿勢制御装置の断面図である。この姿勢制御装置を搭載する飛翔体は、紙面に記載の座標軸のｘ軸方向に概ね軸対象な外形を有し、概ねｘ軸方向に推進する。図１のＡ−Ａ断面におけるダイバートスラスタ８の断面図を図２に示す。

【0013】

姿勢制御装置の本体２の内部に、固体燃料４が配置される。飛翔体が飛翔するとき、固体燃料４が燃焼し、本体２の内部の燃焼室６が燃焼ガス６で充満する。燃焼室６の内部の圧力は燃焼圧力センサ７により検出される。燃焼ガスの比較的少ない一部は、姿勢制御スラスタ１０に供給される。姿勢制御スラスタ１０は、ｘ軸を中心とする円筒座標系の半径方向（図１のｘ軸上の点を起点としてｙｚ平面内の方向）を向く複数のノズルからなる。複数のノズルの各々はロータリ弁１２を備える。ロータリ弁１２の開度は電気信号により制御される。姿勢制御スラスタ１０に供給される燃焼ガスが、複数のノズルの各々からロータリ弁１２の開度に応じた量噴射することにより、飛翔体の姿勢が制御される。図１の右下に、ロータリ弁１２の開口部の形状１４と、ロータリ弁１２の弁体の角度とスロート面積の関係を示すグラフとを示す。

【0014】

燃焼室６の燃焼ガス６の比較的多くは、ダイバートスラスタ８に供給される。ダイバートスラスタ８は、ｘ軸を中心とする円筒座標系の半径方向（図１のｘ軸上の点を起点としてｙｚ平面内の方向）を向く複数のノズル１５−１〜１５−４からなる。複数のノズル１５−１〜１５−４はそれぞれピントル弁１６−１〜１６−４を備える。

【0015】

飛翔体の外部から無線通信によって、あるいは飛翔体が備える記憶装置に格納されたデータに基づいて、ピントル弁１６−１〜１６−４の各々に関する開度指令値が与えられる。制御部１７は、その開度指令値と燃焼圧力センサ７が検出した燃焼室６の圧力の検出値とに基づいて、アクチュエータ１８を制御する。アクチュエータ１８により、ピントル弁１６−１〜１６−４の開度が制御される。ダイバートスラスタ８に供給される燃焼ガスが、複数のノズル１５−１〜１５−４の各々からピントル弁１６−１〜１６−４の開度に応じた量噴射することにより、飛翔体の姿勢が制御される。図２の右下に、ピントル弁１６−１〜１６−４の開口部の形状と、ピントル弁１６−１〜１６−４の各々の弁体の位置とスロート面積の関係を示すグラフとを示す。

【0016】

図３を参照して、本実施の形態の背景となるダイバートスラスタ８の開度配分方法について説明する。固体燃料４の燃焼が安定しているとき、生成される燃焼ガスの単位時間当たりの生成量は概ね一定である。従って、燃焼室６から外部に供給される燃焼ガスの流量は概ね一定に保たれることが望まれる。特に、噴射量の多いダイバートスラスタ８から噴射される燃焼ガスの流量は概ね一定に保たれることが望まれる。そのために、ダイバートスラスタ８が備えるピントル弁１６−１〜１６−４のスロート面積の合計が一定（この一定量を１００％とする）に保たれるように各ピントル弁の開度が制御される。こうした制御により燃焼室６の燃焼圧力が一定に保たれ、燃焼圧力の過渡的な変動が抑制される。

【0017】

図３（ａ）〜（ｄ）には、４つのピントル弁１６−１〜１６−４とそれぞれのスロート面積のパーセンテージ、及びピントル弁１６−１〜１６−４からの噴射の合力が描かれている。図３（ａ）に示すようにピントル弁１６−１を１００％の開度に開き、ピントル弁１６−２〜１６−４を全閉とすると、図の上方向（ｚ軸負方向）に合力が働き、飛翔体の軌道はその合力の反対方向に変えられる。図３（ｂ）に示すようにピントル弁１６−１、１６−２をそれぞれ開度５０％とし、ピントル弁１６−３、１６−４をそれぞれ全閉とすると、合力は斜め右上に働き、飛翔体の軌道はその合力の反対方向に変えられる。ダイバートスラスタの噴射による合力を小さくしたい場合は、図３（ｃ）に示されるように、一方向のピントル弁とその反対方向のピントル弁とを同時に開ける。例えば図３（ｃ）では、ｚ軸正方向にピントル弁１６−３が１０％の開度で開けられ、ｚ軸負方向にピントル弁１６−４が６０％の開度で開けられる。その結果、ｚ軸負方向にスロート面積５０％の開度でピントル弁を開いたときの合力と同じ力が得られる。ダイバートスラスタ８による軌道変更を行わないときは、図３（ｄ）に示されるように、ピントル弁１６−１〜１６−４の内、互いに対向するもの同士が同じ弁開度に設定される。

【0018】

［参考例］
まず、本発明の実施の形態を説明するための参考例を示す。
ピントル弁１６−１〜１６−４を一定の総開度指令値で制御した場合、ダイバートスラスタ８の機械的な誤差、弁などの熱膨張、燃料の不均一性などの攪乱要因により、燃焼室６の燃焼圧力は必ずしも一定とならない。そのため、燃焼室６の圧力が一定となるように、燃焼圧力センサ７の検出値を用いて、ダイバートスラスタ８の総弁開度のフィードバック制御が行われる。

【0019】

図４は、燃焼室６の圧力の検出値が設定値よりも小さくなって、ダイバートスラスタ８の総開度を小さくする制御が行われる場合の制御の参考例を示す。総開度を小さくすることにより、噴射される燃焼ガスの量が減少し、燃焼室６の圧力が大きくなる。

【0020】

図４（ａ）は、ダイバートスラスタ８の総開度指令値が１００％であり、それがピントル弁１６−１に７０％、ピントル弁１６−２〜１６−４にそれぞれ１０％分配されている場合を示す。この状態で燃焼室６の圧力の検出値が設定値よりも小さくなり、総開度指令値に−１０％の総補正値が加えられて９０％に変更されたとする。この例においては、総補正値が全てのピントル弁１６−１〜１６−４に均等に分配される。図４（ｂ）に示すように、−１０％の総補正値を全てのピントル弁１６−１〜１６−４に均等に割り当てることにより、合力の向きは同じに保ちながら、燃焼室６の圧力を上げることが可能である。

【0021】

逆に、燃焼室６の圧力の検出値が設定値よりも大きくなって、ダイバートスラスタ８の総開度を大きくする制御が行われる場合は、正の総補正値を加えることにより（総開度を大きくすることにより）、噴射される燃焼ガスの量が増加し、燃焼室６の圧力が小さくなる。この場合は、ピントル弁開度の補正値（図４（ｂ）の−２．５％）の符号を逆にすることで、燃焼室の圧力を一定に保つ制御が可能である。

【0022】

［実施の形態］
次に、本発明の実施の形態における制御について説明する。
図５は、燃焼室６の圧力の検出値が設定値よりも小さくなって、ダイバートスラスタ８の総開度を小さくする制御が行われる場合の制御の一例を示す。図５（ａ）は、ダイバートスラスタ８の総開度指令値が１００％であり、それがピントル弁１６−１に７０％、ピントル弁１６−２〜１６−４にそれぞれ１０％分配されている場合を示す。この状態で燃焼室６の圧力の検出値が設定値よりも小さくなり、総開度指令値が９０％に変更された場合が図５（ｂ）に示されている。

【0023】

この例では、開度指令値の総補正値が、それぞれのピントル弁１６−１〜１６−４の補正前の開度指令値に比例するように分配される。図５（ａ）の例では、ピントル弁１６−１〜１６−４の開度指令値は７０：１０：１０：１０である。従って総補正値が−１０％であるとすると、図５（ｂ）に示されるように、各ピントル弁１６−１〜１６−４に−７％：−１％：−１％：−１％の割合で補正値が分配される。

【0024】

こうした制御は、以下のような効果を有する。制御の攪乱要因として、熱膨張によるダイバートスラスタ８の噴射量の変動が寄与していると考えられる。熱膨張の影響を近似的に、ピントル弁１６の付近の部材が均一に膨張することによると考えたとする。すると、ピントル弁１６の開度が大きいほど熱膨張によるスロート面積の増大量が大きく、従って熱膨張による噴射量の増加量が大きい。

【0025】

この噴射量の増加を適切に抑制するためには、開度指令値の総補正値を、開度が大きいピントル弁により多く分配することが適切であると考えられる。図５（ｂ）の例では、総補正値を各ピントル弁の開度指令値に比例して分配することにより、より大きく熱膨張している弁の開度がより多く補正されるという望ましい制御が実現される。

【0026】

図６は、上記の制御を実現するための制御部１７の構成を示す。制御部１７に、無線通信により、又は記憶部に格納されたデータに基づいて、ピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれに対する開度指令Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃが入力する。これらの値は、ピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれに対する開度指令の補正値ΔＡ１〜ΔＡ４で補正される。制御部１７は、補正された開度指令をピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれのアクチュエータ１８−１〜１８−４に出力する。アクチュエータ１８−１〜１８−４が駆動し、ピントル弁１６−１〜１６−４の開口面積がそれぞれＡ１〜Ａ４に設定され、総開口面積Ａ_ｔが決まる。各々のノズル１５−１〜１５−４からの噴射により、以下の推力が得られる。
Ｆ１＝Ｐ_ｃ・Ａ１・Ｃｆ
Ｆ２＝Ｐ_ｃ・Ａ２・Ｃｆ
Ｆ３＝Ｐ_ｃ・Ａ３・Ｃｆ
Ｆ４＝Ｐ_ｃ・Ａ４・Ｃｆ
Ｐ_ｃは燃焼室６の圧力、Ｃｆは推力係数である。Ｆ１とＦ３の差によりｚ軸方向の推力Ｆｚが決定される。Ｆ２とＦ４の差によりｙ軸方向の推力Ｆｙが決定される。

【0027】

燃焼室６の圧力Ｐ_ｃは燃焼圧力センサ７により検出される。制御部１７が備える計算機は、記憶部に格納されたデータに基づいて与えられる検出された圧力Ｐ_ｃと燃焼圧力目標値Ｐ_ｃｏｍとの偏差ΔＰ_ｃに基づいて、典型的にはＰＩＤ制御によるフィードバック制御を行うために、総開口面積Ａ_ｔについての補正量である総補正値ΔＡ_ｔを算出する。

【0028】

制御部１７の計算機は、総補正値ΔＡ_ｔを、各ピントル弁１６−１〜１６−４の補正値ΔＡ１〜ΔＡ４に分配する。この分配は、以下の式によって行われる。
ΔＡ１＝ΔＡ_ｔ×ｆ（Ａ１_ｃ）／｛ｆ（Ａ１_ｃ）＋ｆ（Ａ２_ｃ）＋ｆ（Ａ３_ｃ）＋ｆ（Ａ４_ｃ）｝
ΔＡ２＝ΔＡ_ｔ×ｆ（Ａ２_ｃ）／｛ｆ（Ａ１_ｃ）＋ｆ（Ａ２_ｃ）＋ｆ（Ａ３_ｃ）＋ｆ（Ａ４_ｃ）｝
ΔＡ３＝ΔＡ_ｔ×ｆ（Ａ３_ｃ）／｛ｆ（Ａ１_ｃ）＋ｆ（Ａ２_ｃ）＋ｆ（Ａ３_ｃ）＋ｆ（Ａ４_ｃ）｝
ΔＡ４＝ΔＡ_ｔ×ｆ（Ａ４_ｃ）／｛ｆ（Ａ１_ｃ）＋ｆ（Ａ２_ｃ）＋ｆ（Ａ３_ｃ）＋ｆ（Ａ４_ｃ）｝
ｆ（開度指令）は、図６の下部に描かれているような開度指令の単調増加関数である。特にｆ（開度指令）が比例関数の場合、図５で説明した制御となる。これらの補正値がピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれに対する開度指令Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃの補正値として用いられることにより、開度がより大きい弁に対してより大きい補正量を与えて燃焼室６の圧力を一定に保つ制御が実現される。

【0029】

［加速度の測定値により開度を補正する制御］
以上、燃焼室の圧力変化に応じたダイバートスラスタの制御の例について説明した。一方、飛翔体が指令に従った軌道を正確に飛翔するためには、飛翔体の加速度の測定値を用いたフィードバック制御が行われることが望まれる。図７は、そうした制御の例を示す。

【0030】

軌道姿勢制御装置は、加速度センサ部を備える。加速度センサ部は、図１、図２に示される座標軸のｙ軸方向の加速度を測定するｙ軸加速度センサと、ｚ軸方向の加速度を測定するｚ軸加速度センサとを含む。

【0031】

制御部１７に、無線通信により、又は記憶部に格納されたデータに基づいて、ピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれに対する開度指令Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃが入力する。これらの値は、ピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれに対する開度指令の補正値ΔＡ１〜ΔＡ４で補正される。制御部１７は、補正された開度指令をピントル弁１６−１〜１６−４のそれぞれのアクチュエータ１８−１〜１８−４に出力する。アクチュエータ１８−１〜１８−４が駆動し、ピントル弁１６−１〜１６−４の開口面積がそれぞれＡ１〜Ａ４に設定され、総開口面積Ａ_ｔが決まる。各々のノズル１５−１〜１５−４からの噴射により、以下の推力が得られる。
Ｆ１＝Ｐ_ｃ・Ａ１・Ｃｆ
Ｆ２＝Ｐ_ｃ・Ａ２・Ｃｆ
Ｆ３＝Ｐ_ｃ・Ａ３・Ｃｆ
Ｆ４＝Ｐ_ｃ・Ａ４・Ｃｆ
Ｐ_ｃは燃焼室６の圧力、Ｃｆは推力係数である。Ｆ１とＦ３の差によりｚ軸方向の推力Ｆ_ｚが決定される。Ｆ２とＦ４の差によりｙ軸方向の推力Ｆ_ｙが決定される。推力Ｆ_ｙ、Ｆ_ｚにより、飛翔体にｙ軸加速度、ｚ軸加速度が発生する。

【0032】

ｙ軸加速度センサ、ｚ軸加速度センサは、ｙ軸加速度Ｇ_ｙ、ｚ軸加速度Ｇ_ｚをそれぞれ検出する。制御部１７が備えるオブザーバ３２は、これらの加速度に基づいてダイバートスラスタの開度指令値を補正する。オブザーバ３２の記憶装置は、飛翔体の慣性モデルを記憶する。オブザーバ３２は、この慣性モデルと、入力したｙ軸加速度Ｇ_ｙとｚ軸加速度Ｇ_ｚにより、ｙ軸方向の推力Ｆ_ｙｅと、ｚ軸方向の推力Ｆ_ｚｅとの推定値を算出する。

【0033】

オブザーバ３２は、ピントル弁開度指令Ａ１_ｃ〜Ａ４_ｃを、予め記憶した計算式又はテーブルにより、ｙ軸方向の推力の指令値とｚ軸方向の推力の指令値に変換する。オブザーバ３２は更に、この推力の指令値と推力の推定値Ｆ_ｙｅ、Ｆ_ｚｅとの偏差ΔＦ_ｙ、ΔＦ_ｚを算出する。偏差ΔＦ_ｚが小さくなるように、第１群のピントル弁１６−１、１６−３の相対的な開度の差の補正値ΔＡ_ｚが計算される。偏差ΔＦ_ｙが小さくなるように、第２群のピントル弁１６−２、１６−４の相対的な開度の差の補正値ΔＡ_ｙが計算される。

【0034】

ΔＡ_ｙ、ΔＡ_ｚを、それぞれ対向するピントル弁に対して均等に分配すると、各ピントル弁に対して以下の補正量が分配される。
ΔＡ１ ： ＋ΔＡ_ｚ／２
ΔＡ２ ： ＋ΔＡ_ｙ／２
ΔＡ３ ： −ΔＡ_ｚ／２
ΔＡ４ ： −ΔＡ_ｙ／２

【0035】

更に、燃焼室６の圧力の検出値の変動に対する本実施の形態の制御方法で関数ｆ（開度指令）が比例関数の場合を適用すると、各ピントル弁の開度補正値ΔＡ１〜ΔＡ４は以下のように決定される。
ΔＡ１＝ΔＡ_ｔ×Ａ１_ｃ／（Ａ１_ｃ＋Ａ２_ｃ＋Ａ３_ｃ＋Ａ４_ｃ）＋ΔＡ_ｚ／２
ΔＡ２＝ΔＡ_ｔ×Ａ２_ｃ／（Ａ１_ｃ＋Ａ２_ｃ＋Ａ３_ｃ＋Ａ４_ｃ）＋ΔＡ_ｙ／２
ΔＡ３＝ΔＡ_ｔ×Ａ３_ｃ／（Ａ１_ｃ＋Ａ２_ｃ＋Ａ３_ｃ＋Ａ４_ｃ）−ΔＡ_ｚ／２
ΔＡ４＝ΔＡ_ｔ×Ａ４_ｃ／（Ａ１_ｃ＋Ａ２_ｃ＋Ａ３_ｃ＋Ａ４_ｃ）−ΔＡ_ｙ／２

【0036】

ダイバートスラスタの噴射方向についての加速度の検出値のフィードバック制御が行われることにより、飛翔体の軌道を正確に制御できる。更に、燃焼圧力を安定化する制御が可能である。

【符号の説明】

【0037】

２ 本体
４ 固体燃料
６ 燃焼室
７ 圧力検出器
８ ダイバートスラスタ
１０ 姿勢制御スラスタ
１２ ロータリ弁
１４ スロート形状
１５ ノズル
１６ ピントル弁
１７ 制御部
１８ アクチュエータ
２０ カムシャフト
２２ 弁体
２４ スロート形状
３０ 計算機
３２ オブザーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】