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반작용휠과 제어모멘트자이로를 이용한 위성자세제어

Satellite Attitude Control using Reaction Wheels and CMGs

  • 손준원 (한국항공우주연구원 과학위성팀) ;
  • 이승우 (한국항공우주연구원 과학위성팀)
  • 투고 : 2011.07.19
  • 심사 : 2011.09.17
  • 발행 : 2011.10.01

초록

네 개의 반작용휠과 두 개의 제어모멘트자이로를 이용하여 X축 또는 Y축으로 위성을 고기동 시키는 자세제어방법에 대해서 연구해보았다. 일반적인 위성은 동일한 구동기들을 사용하므로 위성자세제어기를 먼저 설계하고 여기에서 나온 토크를 각 구동기에 할당하면 된다. 하지만 우리 위성은 출력토크 차이가 큰 반작용휠과 제어모멘트자이로로 이루어져 있기에 이러한 방법을 적용하는데 어려움이 있다. 이에 본 논문에서는 구동기 출력토크명령설계에 위성자세제어기를 포함시키는 방법을 사용하였다. 시뮬레이션을 통하여, 설계된 제어기법이 위성을 고기동 시키는 것을 확인하였다.

We study X-axis or Y-axis high agile attitude control method, using four reaction wheels and two control moment gyros. Since normal satellites use same actuators, researchers design an attitude controller first, and then allocate torque commands to each actuator. However, our satellite uses both control moment gyros and reaction wheels, whose torque output differences are very large. Therefore, we cannot apply normal attitude controller design procedure. In this paper, we solve this problem by combining actuator torque command and attitude controller. Through numerical simulations, we show that our method enables satellite high agility.

키워드

참고문헌

  1. Roser, X., and Sghedoni, M., "Control Moment Gyroscopes (CGM's) and Their Application in Future Scientific Missions," Proceedings of the 3rd ESA International Conference, Nov. 1996, pp. 523-528.
  2. Defendini, A., Lagadec, K., Guay, P., Blais, T., and Griseri, G., "Low cost CMG-Based AOCS Designs," Proceedings of the 4th ESA International Conference on Spacecraft Guidance, Navigation and Control Systems, Oct. 1999, pp. 393-398.
  3. Lappas, V., Oosthuizen, P., Madle, P, Cowie, L., Yuksel, G., and Fertin, D., "Micro CMGs for Agile Small Satellites: Design and In-Orbit Tests," Proceedings of the 6th International ESA Conference on Guidance, Navigation and Control Systems, Oct. 2005, pp.53.1.
  4. Lappas, V. J., Steyn WH, and Underwood C. I., " Attitude Control for Small Satellite Using Control Moment Gyros," Acta Automacica, Vol. 51, 2002, pp. 101-111.
  5. Asghar, S., Palmer, P.L., and Roberts, M., "An Exact Steering Law for Twin Control Moment Gyro Systems," Proceedings of the 6th ESA International Conference on Guidance, Navigation and Control Systems, Oct. 2005, pp.24.1.
  6. Leeghim, H., Lee, I.H., Lee, D.H., Bang, H.C., and Park, J.O., "Singularity Avoidance of control Moment Gyros by Predicted Singularity Robustness: Ground Experiment," IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 17, No. 4, Jul, 2009, pp.884-891. https://doi.org/10.1109/TCST.2008.2011556
  7. 명현삼, 이현재, 박종오, 방효충, 오시환, 용 기력, "인공위성 자세제어를 위한 제어 모멘트 자이로의 정밀 모델링," 한국항공우주학회지, 제 35권 제7호 2007, pp. 640-646.
  8. 진재현, "1축 가변속 CMG를 장착한 부족 구동위성의 자세제어 특성 분석," 한국항공우주 학회지, 제38권, 제5호, 2010, pp.437-444. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.5.437
  9. 서현호, 이승우, 이선호, 오시환, 임조령, 용기력, "인공위성을 이용한 제어모멘트자이로의 설계시 고려요소 및 배치형상 개선방안," 한국항공우주학회지, 제36권, 제 1호, 2008, pp. 46-56. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2008.36.1.048
  10. 장우영, 이승우, 권혁진, "0.6Nm급 소형 CMG 하드웨어 개발 및 성능시험," 한국항공우 주학회지, 제 38권, 제 9호, 2010, pp. 933-942. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.9.933
  11. 장우영, 소형위성위성급 SGCMG 개발과 위성자세제어에서의 실용화 연구, 석사학위논문, 과학기술연합대학원대학교, 2010.
  12. 이승우, 권혁진, "저가 소형 CMG 성능시험 및 분석," 한국항공우주학회지, 제39권, 제6호, 2011, pp. 543-552. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2011.39.6.543
  13. Kokotovic, P. V., Khalil, H. K., and O'Reilly, J., Singular Perturbation Methods in Control: Analysis and Design, Academic Press, 1986, pp. 289-301.
  14. Khalil, H. K., Nonlinear Systems, 3rd ed., Prentice Hall, 2002, pp. 423-460.
  15. Sidi, Marcel J., Spacecraft Dynamics and Control, Cambridge University Press, 1997, pp.152-159.

피인용 문헌

  1. A Study on High Agile Satellite Maneuver using Reaction Wheels and CMGs vol.41, pp.2, 2013, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2013.41.2.107