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Development of CMG Ground Simulator using Torque Sensor

토크센서를 이용한 CMG의 지상 시뮬레이터 개발

  • Published : 2009.01.01

Abstract

CMG cluster which consists of four CMGs can be used to produce 3-axis torque. There are many issues that we have to investigate and validate when CMG cluster itself is developed. Thus, its ground validation and verification processes are essential. Therefore, CMG simulator which uses a torque sensor to calculate satellite attitude is proposed in this paper. Update and kalman filter are also proposed for gimbal angle problem occurred in development. The first way uses a calculated gimbal angle as a primary and a sensor angle as a scondary to reduce error. Also, the test results of specific CMG steering law as well as attitude control logic are presented as an example.

CMG는 3축으로 토크를 발생시키기 위해 클러스터로 구성하여 사용할 수 있다. CMG 클러스터에서 발생되는 여러 가지 설계에 고려되어야 할 문제들이 있다. 이러한 문제들을 지상에서 미리 검증하는 것이 필수적이다. 따라서 본 논문에서 토크센서로 위성자세를 계산하는 CMG 시뮬레이터를 제안하였다. 개발과정에서 발생한 김발각문제 해결을 위해 보정방법과 칼만필터가 제시되었다. 보정방법은 계산된 김발각을 기본으로 사용하고 센서 값을 보조로 사용해서 오차를 줄인다. 또한 개발된 CMG 시뮬레이터를 이용하여 특이점 회피를 위한 구동법칙과 자세제어 로직 시험결과도 예로서 제시되었다.

Keywords

References

  1. 서현호, 이승우, 이선호, 오시환, 임조령, 용기력, “ 인공위성을 위한 제어모멘트자이로의 설계시 고려요소 및 배치형상 개선방안”, 한국항공우주학회지, 제36권 제1호, 2007, pp.48-56
  2. 이선호, 이승우, 오시환, 용기력, 김경원, 서현호, “ 위성 자세제어용 소형 CMG 개발(I):설계 및 제작”, 항공우주학회 추계학술발표회, 2005
  3. S. M. Lee, H. H. Seo, and S. W. Rhee, " Design and Practical Results of Four-CMG Cluster for Small Satellites", KSAS International Journal, Vol. 8, No. 1, May. 2007, pp.105-114
  4. 이승복, “ A New Steering Law and Hardware Test of Single-Gimbal Control Moment Gyros", 석사학위논문, 과학기술연합대학원, 2008
  5. J. L. Schwartz, M. A. Peck, and Christopher D. Hall, " Historical review of Air-Bearing Spacecraft Simulators", Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 26, No. 4, July-August 2003, pp. 513-522 https://doi.org/10.2514/2.5085
  6. D. Jung, and P. Tsiotras, " A 3-DoF Experimental Test-Bed for Integrated Attitude Dynamics and Control Research", AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Austin, Texas, 2003
  7. H. Kurokawa, " Survey of Theory and Steering Laws of Single-Gimbal Control Moment Gyros", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 30, No. 5, Sep-Oct. 2007, pp.1331-1340 https://doi.org/10.2514/1.27316
  8. H. Kurokawa, " Constrained Steering Law of Pyramid Type Control Moment Gyros and Ground Test," Journal of Guidance, Control and Dynamics. Vol. 20, No. 3, 1996, pp.445-449 https://doi.org/10.1016/0165-1889(94)00859-6
  9. D. E. Cornick, " Singularity Avoidance Control Laws for Single Gimbal Control Moment Gyros", AIAA Paper 79-1698, 1979, pp. 20-33
  10. H. S. Oh, and S. R. Vadali, " Feedback Control and Steering Laws for Spacecraft Using Single Gimbal Control Moment Gyro", Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 39, No. 2, 1991, pp.183-203
  11. N. S. Bedrossian, " Steering Law Design for Redundant Single Gimbal Control Moment Gyro Systems", M.S.M.E. Thesis, Massachusetts Inst. of Technology, 1987
  12. O. Tekinalp, and E. Yavuzoglu, " A New Steering Law for Redundant Control Moment Gyroscope Clusters", Aerospace Science and Technology, Vol. 9, Issue 7, 2005, pp. 626-634 https://doi.org/10.1016/j.ast.2005.06.001
  13. B. Wie, D. Bailey, and C. Heiberg, " Singularity Robust Steering Logic for Gyros", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 24, No. 5, Sep-Oct. 2002, pp. 865-872 https://doi.org/10.2514/2.4799
  14. B. Wie, D. Bailey, and C. Heiberg, " Rapid Multitarget Acquisition and Pointing Control of Agile Spacecraft", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 25, No. 1, Jan-Feb. 2002, pp. 96-104 https://doi.org/10.2514/2.4854