Control of pressure and thrust for a variable thrust solid propulsion system using linearization

선형화 기법을 이용한 가변추력 고체추진 기관의 압력 및 추력 제어

Solid propulsion systems have simple structures compared to other propulsion systems and are suitable to long-term storage. However the systems generally have limits on control of thrust levels. In this paper we suggest control algorithms for combustion chamber pressure of variable thrust solid propulsion systems using special nozzles such as pintle valve. For this we use a simple pressure change model by considering only mass conservation within the combustion chamber, design a classical algorithm and also a nonlinear controller using feedback linearization technique. Derived thrust equation and designe a thrust control model. We design the proportion-integral controller for linearizing about operating point. We also demonstrate the performance of controller model through numerical simulations.

고체추진기관은 구조가 비교적 간단하고 장기적 저장성이 우수한 반면에 일반적으로 추력의 조절 등에 한계성을 가지고 있다. 본 논문에서는 핀틀 밸브 등과 같은 특수한 노즐을 사용하는 가변추력 고체추진기관의 압력 및 추력 제어 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 질량보존만을 고려한 추진기관의 연소기 내 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 모델의 비선형성을 피드백을 통해 제거하고 이를 선형모델로 대치하는 피드백 선형화 제어기를 설계하고, 압력제어모델의 추력계산식을 얻어내어 추력제어모델을 제시한다. 운용점에 대해 선형화하여 비례-적분 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통하여 모델의 성능을 분석한다.