추력기를 이용한 우주비행체 자세제어설계

This paper deals with attitude control design for a thruster system which is mainly used as a control system of space vehicles. Attitude controllers are designed based on a simple blowing-down thruster system structure. In order to consider severe time-delay effects of the thruster system during controller design, the control design problem is defined based on the corresponding limit cycle analysis. Optimal roll controllers and optimal pitch/yaw controllers are resulted from co-evolutionary optimum design processes for each flight phase. The control performances are verified by computer simulations.

본 논문에서는 우주비행체 자세제어용으로 추력기 시스템이 사용될 경우의 3축 자세제어설계 문제를 다룬다. 블로우다운 방식의 추력기 시스템이 사용되는 경우를 가정한다. 추력기 시스템의 심각한 시간 지연 효과를 제어설계 시에 적절히 고려하기 위한 방안으로 리미트 사이클 분석 결과를 토대로 최적제어설계 문제를 정의한다. 공진화 기법을 적용해서 주어진 요구조건을 만족하는 최적 롤 제어기 및 최적 피치/요 제어기 설계가 가능함을 보인다. 설계된 제어기에 대한 성능 분석은 비선형 시뮬레이션을 통해 이루어지게 된다.