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Pressure Control Law of Gas Generator Considering Combustion Volume Change

연소공간 변화를 보상하는 가스발생기 압력 제어기법

  • 박익수 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부) ;
  • 이재윤 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부) ;
  • 최호진 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부) ;
  • 김중회 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부) ;
  • 윤현걸 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부) ;
  • 임진식 (국방과학연구소 1기술연구본부 5부)
  • Received : 2011.11.29
  • Accepted : 2012.05.23
  • Published : 2012.06.01

Abstract

A pressure control law to regulate pressure of gas generator is suggested. To design a model based control law, the governing equation which consists of Robert and conservation equation is built and verified through the ground burning test. PID and nonlinear adaptive control laws are designed to analyze the loop response characteristics under the system which has varying eigen properties arisen from combustion volume change. It is suggested that new approach, gain scheduling design, is required to overcome the defects identified from numerical simulation results of the two control laws. The newly suggested scheme shows good control performance even under disturbances and measurement noise.

가스발생기의 압력 제어기법을 제안하였다. 모델기반 제어법칙을 설계하기 위하여 Robert 식과 보존 방정식을 이용하여 가스발생기의 모델을 구성하였고, 연소시험을 통하여 모델의 정확성을 검증하였다. 모델은 연소 공간이 증가함에 따라 시스템의 고유 특성이 변화하게 되는데, 이러한 특성으로 인한 폐루프 구조에서 나타나는 응답특성을 해석하기 위하여 PID 및 비선형 적응 제어법칙을 설계하였다. 수치 시뮬레이션 결과 두 방법이 각각 제어 성능과 실제 시스템 적용에 문제가 있음을 알 수 있었고, 이를 극복하기 위한 새로운 제어기법을 제안하였다. 새롭게 제안된 이득계획 제어기법의 수치 시뮬레이션 결과 외란 및 측정 잡음의 영향에서도 우수한 제어 응답성능을 보였다.

Keywords

References

  1. F.S. Wilkerson and J.T. Lucas, "Variable Flow Solid Propellant Gas Generator for Missile Control Systems," AIAA/SAE/ASME 17th Joint Propulsion Conference, AIAA-1981-1464, 1981
  2. W-Y-Niu, W Bao, J Chang, T Cui, and D-R Yu, "Control System design and experiment of needle-type gas regulating system for ducted rocket," Journal of Aerospace Engineering, Proc. IMechE Part G:, Vol. 224, No. 5 , 2010, pp.563-573 https://doi.org/10.1243/09544100JAERO620
  3. X Shi, J-T Chang.,W Bao, DYu, and BLi, "Supersonic inlet buzz margin control of ducted rocket," Journal of Aerospace Engineering, Proc. IMechE Part G:, Vol. 224, No. 10, 2010, pp.1131-1139 https://doi.org/10.1243/09544100JAERO687
  4. Sreenatha, A. G., Bhardwaj, Neeraj, "Mach number controller for a flight vehicle with ramjet propulsion," AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 35th, Los Angeles, CA, AIAA-1999-2941, 1999
  5. Christina A. Davis, Amy B. Gerards, "Variable Thrust Solid Propulsion Control Using Labview," 39th AIAA/ASME/SAE/ ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA-2003-5241, 2003
  6. John L. Bergmans and Roberto Di Salvo, "Solid Rocket Motor Control: Theoretical Motivation and Experimental Demonstration," 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA 2003-4968, 2003
  7. Miroslav Krstic, Ioannis Kanellakopoulos, Petar Kokotovic, Nonlinear and Adaptive Control Design, John Wiley and Sons, 1995
  8. 김영석, 차지형, 고상호, 김대승, "선형화 기법을 이용한 가변추력 고체추진 기관의 압력 및 추력 제어," 한국추진공학회지, 제15권, 제4호, 2011, pp.18-25
  9. 양준서, 이종광, 권세진, "초소형 고체 추진제 추력기의 내탄도 성능영구," 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회, 2007, pp.215-218
  10. 이호성, 이도윤, 박종승, 김중근, "상온기체 모사장치를 이용한 가변추력 고체추진기관의 압력제어 연구," 한국추진공학회지, 제37권, 제1호, 2009, pp.76-81 https://doi.org/10.5139/JKSAS.2009.37.1.076