Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Control System Modeling and Optimal Bending Filter Design for KSR-III First Stage

KSR-III 1단 자세제어 시스템 모델링 및 벤딩필터 최적 설계

  • Published : 2002.10.01
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Abstract

Control system modeling and optimal bending filter design for KSR-III (Korea Sounding Rocket III) are performed. Rigid rocket dynamics, aerodynamics, sloshing, structural bending, actuator dynamics, sensor dynamics and on-board computer characteristics are considered for control system modeling. Compensation for time-varying control system parameters is conducted by gain-scheduling. A filter to stabilize bending mode is designed using parameter optimization technique. Resultant attitude control system can satisfy required frequency domain stability margin.

KSR-III 로켓의 자세제어 시스템 모델링과 최적 벤딩 필터 설계가 이루어졌다. 모델링에는 로켓 강체 동역학, 공력, 슬로싱, 구조적 벤딩, 구동기 동역학, 센서 동역학, 그리고 탑재 컴퓨터 특성이 고려되었다. 시간의 변화에 따른 자세제어 시스템 파라미터들의 변화를 보상하기 위하여 이득 스케쥴링 기법이 사용되었다. 벤딩 모드를 안정화시키기 위한 필터가 매개변수 최적화 방법을 이용하여 설계되었다. 설계된 자세제어 시스템은 주파수 영역에서 요구되는 이득 및 위상 안정성 여유를 가지게 되었다.

Keywords

References

  1. J. A. Frosch, and D. P. Vallely, "Saturn AS501/S-IC Flight Control System Design," Journal of Spacecraft and Rocket, vol. 4, no. 8, pp. 1003-1009, Aug., 1967. https://doi.org/10.2514/3.29009
  2. A. L. Greensite, Analysis and Design of Space Vehicle Flight Control Systems, Spartan Books, New York, 1970.
  3. Anon., Effects of Structural Flexibility on Launch Vehicle Control Systems, NASA SP-8036, Feb, 1970.
  4. Y. Morita, and J. Kawaguchi, "Approaches to Control Design of Flexible Structures," 5th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics, pp. 82-87, 1995.
  5. 장영순, 윤세현, 박순홍, 이영무, "KSR-III EM 전기체 모달시험," 제3회 우주발사체 심포지움 논문집, 2002, pp. 157-162.
  6. 노웅래, 이경원, 오범석, 박정주, 최형돈, 조광래, "중형과학로켓의 자세제어기 설계," '98 한국자동제어학술회의 논문집, pp. 1099-1102, 1998.
  7. 허종, 송은정, 탁민제, "유연구조 발사체의 고전구조 자세제어기 최적설계," 한국항공우주학회지, 제26권, 제7호, pp. 96-107, 1998.
  8. 최형돈, "과학로켓의 굽힘진동을 고려한 적응 노치필터 설계," 한국항공우주학회지, 제27권, 제1호, pp. 31-40, 1999.
  9. B. Wie, Space Vehicle Dynamics and Control, AIAA Education Series, AIAA, New York, 1998.
  10. 노웅래 외 6인, "KSR-III 로켓의 휨모드 안정화 필터 설계", 제3회 우주발사체 심포지움논문집, 2002, pp. 163-170.
  11. Y. Morita, J. Kawaguchi, S. Goto, and H. Ohtsuka, "Design of the M-V Attitude Control Algorithm and Its Flight Results," 48th Congress of the International Astronautical Federation, Paper No. IAF-97-A.2.02, 1997.