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Fault Tolerant Attitude Control of a Spacecraft Using Two Wheels

두 개의 휠을 이용한 인공위성의 내고장 자세제어

  • 진재현 (순천대학교 우주항공공학)
  • Received : 2009.10.05
  • Accepted : 2009.12.20
  • Published : 2010.01.01

Abstract

This paper considers a fault tolerant control problem for a spacecraft using wheels which are momentum exchanging devices. The control of a satellite with only two healthy wheels has been studied and its result has been presented. Two different configurations have been considered. When the yaw rate cannot be controlled directly by any control input, the desired yaw rate can be obtained by using the roll rate as a pseudo control. As a result, all three angular speeds have been stabilized, and two attitude angles including pitch and yaw have been controlled to converge to the desired values.

본 논문에서는 모멘텀 교환장치인 휠을 사용하는 위성의 내고장 제어 문제를 다루고 있다. 2개의 휠만이 정상인 경우에 위성의 자세를 제어하는 것에 대한 연구결과를 제시한다. 두 가지 다른 형상의 휠 조합을 고려하였다. 요 축을 직접적으로 제어할 수 없는 조합에 대해서는 롤 각속도를 의사 입력으로 이용해서 원하는 요 각속도를 구현하였다. 결과적으로 세 축의 각속도 모두를 안정화시키고, 두 축의 자세각을 원하는 값에 수렴하도록 제어 할 수 있었다.

Keywords

References

  1. Bang, H., Tahk, M., and Choi, H., "Large angle attitude control of spacecraft with actuator saturation", Control Engineering Practice, Vol. 11, No. 9, 2003, pp. 989-997. https://doi.org/10.1016/S0967-0661(02)00216-2
  2. 진재현, 이훈구, 탁민제, “반작용 휠을 사용하는 인공위성의 내고장 자세제어기법”, 한국항공우주학회지, 제35권 제6호, 2007, pp. 526-532. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2007.35.6.526
  3. Crouch, P., “Spacecraft attitude control and stabilization: Applications of geometric control theory to rigid body models”, IEEE Transaction on Automatic Control, Vol. 29, No. 4, 1984, pp. 321-331. https://doi.org/10.1109/TAC.1984.1103519
  4. Marshall, A., and Tsiotras, P., “Spacecraft angular velocity stabilization using a single gimbal variable speed control moment gyro”, AIAA Paper 03-5654, 2003.
  5. Krishnan, H., McClamroch, N., and Reyhanoglu, M., “Attitude stabilization of a rigid spacecraft using two momentum wheel actuators”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.18, No.2, 1995, pp. 256-263. https://doi.org/10.2514/3.21378
  6. 황재혁 , 이성춘 , 오화석 , 은종원, “불완전 리액션 휠 세트를 갖는 위성의 자세 제어기법 연구”, 한국항공우주학회지, 제25권 제4호, 1997, pp. 114-122.
  7. Tsiotras, P., and Longuski, J., “Spin-axis stabilization of symmetric spacecraft with two control torques”, Systems and Control Letters, Vol. 23, No. 6, 1994, pp. 395-402. https://doi.org/10.1016/0167-6911(94)90093-0
  8. 김성필, 김유단, “두개의 모멘텀휠을 이용한 강체위성의 자세안정화기법”, 한국항공우주학회지, 제29권 제4호, 2001, pp.78-85.
  9. Kim, S., and Kim, Y., “Spin axis stabilization of a rigid spacecraft using two reaction wheels”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.24, No.5, 2001, pp. 1046-1049. https://doi.org/10.2514/2.4818
  10. 이승우, 고현철, 장우영, 손준원, “피치 모멘텀 바이어스 위성시스템의 롤/요축 모멘텀 제어방식”, 한국항공우주학회지, 제37권 제7호, 2009, pp. 669-677. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2009.37.7.669