The Launch Vehicle Autopilot Structure Design and Analysis with Roll Compensation Algorithm

롤 보상알고리듬을 적용한 발사체 자세제어기 구조 설계 및 분석

  • 박용규 (한국항공우주연구원 임무설계팀) ;
  • 오충석 (한국항공우주연구원 임무설계팀) ;
  • 선병찬 (한국항공우주연구원 임무설계팀) ;
  • 노웅래 (한국항공우주연구원 임무설계팀)
  • Received : 2011.05.23
  • Accepted : 2011.07.01
  • Published : 2011.07.01

Abstract

This paper is summarized for designing launch vehicle autopilot structure with attitude angle command from guidance algorithm and for evaluating performance of autopilot using launch vehicle six-degree of freedom simulation program. The suggested autopilot has heritage from KSR-III/KSLV-I upper stage autopilot designing experience, and it has two design point. The one is, it must have same performance with KSR-III/KSLV-I upper stage autopilot, the other is, it must be simple autopilot structure and use low number of variable to apply on-board system. It is evaluated the performance using launch vehicle six-degree of freedom simulation program in case of roll maneuvering and no roll control flight condition.

본 논문에서는 롤 자세운동이 발생하는 상황에서 안정적인 피치/요 자세제어를 위한 항법쿼터니언 기반 자세제어기 구조를 설계하고, 발사체 6자유도 시뮬레이션을 통해 설계된 제어기의 성능평가를 수행하였다. 항법쿼터니언 자세제어기는 기존 KSR-III, KSLV-I 상단부 자세제어기 설계 경험을 기반으로 고안되었고, 탑재소프트웨어 내에서 효율적인 자세제어 변수 사용 및 KSR-III, KSLV-I 상단부 제어기와 동일한 성능 확보 관점에서 설계되었다. 제안된 새로운 자세제어기 타당성 분석을 위하여 방위각 전환을 위한 롤 기동, 롤 자세제어가 수행되지 않는 두 비행조건에 대해 6자유도 시뮬레이션을 수행, 자세제어 성능을 평가하고 탑재 소프트웨어로서 적용 가능성을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 노웅래, 조현철, 안재명, 최형돈, "KSR-III 과학 로켓의 자세제어기 설계와 비행시험", 한국항공우주학회지, 제32권 3호, 2004. 04, pp.88-94.
  2. 박용규, 선병찬, 노웅래, "롤링하는 비행체에서의 자세제어기 구조에 따른 특성분석", 한국항공우주학회 2006년도 추계학술발표회, 2006. 11
  3. 노웅래 외 6명, "나로호 발사체 1차 비행시험에서의 궤적 및 자세분석", 한국항공우주학회지, 제 38권, 3호, 2010. 03, pp.213-220.
  4. 박용규 외 6명, "페어링 비정상 분리 비행조건에서 KSLV-I 상단부 자세제어 성능분석", 한국항공우주학회 2009년도 추계학술발표회, 2009. 11.
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