• Title/Summary/Keyword: 궤도선형

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상태 의존 Riccati 방정식 기법을 이용한 우주 발사체의 궤적 최적화

  • Eun, Yeong-Ho;Park, Sang-Yeong
    • Bulletin of the Korean Space Science Society
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    • 2011.04a
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    • pp.24.3-24.3
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    • 2011
  • 우주발사체를 이용하여 인공위성을 궤도에 올리는 문제에서 가장 중요시해야 할 부분은 임무의 성공, 즉 정밀한 궤도 진입이다. 이것이 만족되어졌을 때, 비용의 최소화 또한 설계 시 중요한 고려사항이 된다. 이 두 가지 문제를 동시에 해결하기 위해선 최적 제어 전략이 필요한데, 통상적으로 이 과정은 발사 전에 최적화 기법 등을 이용하여 계산되고 검증된다. 그러나 기존의 최적화 기법은 대부분 선형 시스템에 적합한 기법들 이고, 우주발사체와 같이 매우 복잡하고 강한 비선형을 가진 운동방정식을 최적화 하려면 많은 계산이 소요된다. 계산 소모 시간을 줄이기 위해서는 선형화 등의 기법이 사용되는데, 그러한 경우 최적 해에 대한 신뢰도가 낮아질 수밖에 없다. 이 논문에서는 그러한 문제를 해결하기 위해 최근 활발히 연구되고 있는 비선형 최적화 기법인 상태 의존 Riccati 방정식 기법 (SDRE)을 이용하여 인공위성을 주어진 궤도에 진입시키는 우주발사체의 최적궤도를 계산하였다. 또한 Hamiltonian 을 이용하여 산출된 궤도의 최적성을 보이고, 목표한 궤도와의 비교를 통해 제어기의 정밀성을 확인하였다.

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STATION-KEEPING MANEUVERS FOR A GEOSTATIONARY SATELLITE USING LINEAR QUADRATIC REGULATOR (선형제차조절법을 이용한 정지궤도 위성의 위치보존 궤도조정)

  • 이선익;최규홍;이상욱
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • v.14 no.1
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    • pp.142-149
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    • 1997
  • This paper applied one of the well-known optimal control theory, namely, linear quadratic regulator(LQR), to the station-keeping maneuvers(SKM) for a geostationary satellite. The boundary conditions to transfer the system with a good accuracy at a terminal time were based upon the predicted orbital data which are created due to the Earth's non-uniform mass distribution's effect during 14 days and due to luni-solar effect during 28 days. Through the linearization of the nonlinear system equation with respect to reference orbit and the numerical integration of Riccati equation, the optimal trajectories and the corresponding control law have been obtained by using LQR. From the comparison of ${\Delta}V$ obtained by LQR with the ${\Delta}V$ obtained anatically by geometric method, Station Keeping Maneuvers(SKM) via LQR may provide comparable results to a real system. Furthermore it will demonstrate the possibility in fuel optimization and life extension of geostationary satellite.

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궤도 기술의 연구 개발 동향

  • 서사범
    • Journal of the Korean Society for Railway
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    • v.5 no.3
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    • pp.10-14
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    • 2002
  • 2 열의 레일을 침목에 일정한 간격으로 고정한다고 하는 궤도의 구조는 철도의 발상 직후부터 현재에 이르기까지 기본적으로 변하지 않고 있다. 궤도는 옥외에 건설되는 장대한 선형 모양의 구조물이며 자연의 영향을 항상 받아 때로는 재해를 받아 파손되는 것도 피할 수 없는 점에서 취약하게 보이지만, 극히 유연성이 높은 궤도구조가 채용되어왔다고 하는 사정이 있다. 그러나, 대형화, 고속화, 고밀도화 등 차량의 운전 성능 향상에 따라 궤도는 그 기능을 점차 향상시켜 왔다. (중략)

Dynamic Interaction of Track and Train System on Open Gap by Rail Breaks (레일 파단시 장대레일 개구부에서의 궤도-차량 동적상호작용)

  • Kang, Yun Suk;Kang, Young Jong;Yang, Shin Chu
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.28 no.6D
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    • pp.895-904
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    • 2008
  • CWR (Continuous Welded Rail) may be broken when a temperature drop below the neutral temperature changes in axial force, causing tensile fracture and rail gap, in winter. Rail-breaks may lead to the damage of the rail and wheel by dynamic load, and the reduction of running safety if not detected before the passage of a train. In this study, the track and train coupled model with open gap for dynamic interaction analysis, is proposed. Linear track and train systems is coupled by the nonlinear Herzian contact spring and the complete system matrices of total track-train system is constructed. And the interaction phenomenon considering open gap, was defined by assigning the irregularity functions between the two sides of a gap. Time history analysis, which have an iteration scheme such as $Newmark-{\beta}$ method based on Modified Newton-Raphson methods, was performed to solve the nonlinear equation. Finally, numerical studies are performed to assess the effect of various parameters of system, apply to various speeds, open gap size and the support stiffness of rail.

여명궤도의 반복지상궤적 유지를 위한 궤도최적화 S/W 개발

  • Yun, Jae-Cheol;Jeong, Ok-Cheol;Lee, Byeong-Seon;Hwang, Yu-Ra
    • Bulletin of the Korean Space Science Society
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    • 2009.10a
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    • pp.26.3-27
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    • 2009
  • 한 기의 영상레이더 위성을 이용하여 동일한 촬영지역에 대해 적절한 기선벡터(Baseline)을 유지하는 두 장(scene)의 영상을 획득하여 그 지역의 정밀 표고차를 추출하는 레이더 간섭계(Interferometry) 임무를 수행하기 위해서는 반복지상궤적을 유지하도록 위성의 궤도를 주기적으로 조정해 주어야 한다. 이 연구에서는 반복지상궤적 유지 정밀도를 극대화시키기 위하여 최적의 기준궤도를 생성하고 이를 유지하기 위한 속도증분 및 궤도 조정 일정을 산출할 수 있는 궤도최적화 S/W 를 개발하였다. 이 연구의 최적 궤도 설계 문제는 다음과 같다. "시작시간 $T_0$에서 초기 접촉궤도 상태벡터 (ECEF 위치 및 속도벡터) $x_0$이고, 지상궤적반복주기 p 이후의 시간 $T_0+p$에서도 초기 접촉궤도 상태벡터와 동일한$x_0$가 되도록 궤도를 유지하려고 할 때, 여명 궤도(dawn-dusk and sun-synchronous orbit)에서 운영되는 위성의 연료소모(또는 속도증분)를 최소화시키는 가상의 궤도조정(maneuver) 횟수, 시기, 크기를 찾아라." 이 연구에서는 궤도최적화 문제를 풀기 위하여 GRACE 중력모델(GGM02C)이 적용된 수치적 방법의 위성궤도예측 알고리즘을 시스템 설계에 적용하였고, 매개변수 최적화 방법 중 구속조건이 있는 비선형 최적화 기법의 하나인 연속 2차 계획법(sequential quadratic programming)을 사용하여 해를 구하였다. 개발된 궤도최적화 S/W의 성능을 분석하기 위하여 고도 550km의 여명궤도를 돌며 지상궤적반복주기가 28일인 영상레이더 위성에 대해 적용하였다. 해석 결과를 통해, 비록 시스템의 비선형이 큼에도 불구하고 최소의 속도증분으로 정밀한 반복지상궤적이 유지됨을 알 수 있었다.

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New Method for Station Keeping of Geostationary Spacecraft Using Relative Orbital Motion and Optimization Technique (상대 운동과 최적화 기법을 이용한 정지궤도 위치유지에 관한 연구)

  • Jung, Ok-Chul;No, Tae-Soo;Lee, Sang-Cherl;Yang, Koon-Ho;Choi, Seong-Bong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.33 no.1
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    • pp.39-47
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    • 2005
  • In this paper, a method of station keeping strategy using relative orbital motion and numerical optimization technique is presented for geostationary spacecraft. Relative position vector with respect to an ideal geostationary orbit is generated using high precision orbit propagation, and compressed in terms of polynomial and trigonometric function. Then this relative orbit model is combined with optimization scheme to propose a very efficient and flexible method of station keeping planning. Proper selection of objective and constraint functions for optimization can yield a variety of station keeping methods improved over the classical ones. Results from the nonlinear simulation have been shown to support such concept.

Information Modeling of Railway Track using Information Iinkage of Railway Alignment and Alignment-based Objects (철도 선형중심의 객체 정보연계를 통한 철도 궤도부 정보모델 생성 방안)

  • Kwon, Tae Ho;Park, Sang I.;Shin, Min Ho;Lee, Sang-Ho
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.30 no.6
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    • pp.507-514
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    • 2017
  • As BIM has been widely used in the field of architecture, efforts to apply BIM to civil engineering structures are increasing rapidly. Since commercial BIM softwares are focused on building structure, it is difficult to apply to alignment-based civil infrastructures. In this study, we proposed a method to generate an information model that reflects cant by sharing information between alignment-centered modeling tools and BIM authoring tools to manage information of railway track. The railway track modeling process consists of classifying structures into continuous and non-continuous structures, creating continuous structures by alignment-centered modeling tools, and using the shared alignment information to generate information model of the non-continuous structures. Non-continuous structures were generated by an algorithm that calculates the position and rotation information of each structure based on discretized railway alignment and cant information transmitted to the BIM authoring tools. The availabilities of proposed method were studied by applying to the osong test-line. Using the test model, it was shown that the objects were identified, the properties were extracted, and the quantities of each structure were calculated.

Dynamic Analysis of Multibody Tracked Vehicles(II) : Development of the Nonlinear Contact Force Module (다물체로 구성된 궤도차량에 대한 동적 해석(II) : 비선형 접촉력 모듈 개발)

  • 신장호;최진환;이승종
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.6 no.4
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    • pp.24-31
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    • 1998
  • In this study, a procedure is presented for the dynamic analysis of a multibody tracked vehicle system. The planar vehicle model used in this investigation is assumed to consist of two kinematically decoupled subsystems. i.e., the chassis subsystem and track subsystem. The chassis subsystem includes the chassis frame, sprocket, idler and rollers, while the track subsystem is represented as a closed kinematic chain consisting of rigid links interconnected by revolute joints. The nonlinear contact force modules describing the interaction between track links, and sprocket, idler, rollers and ground will be developed.

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Trajectory Tracking Control of Mobile Robot using Multi-input T-S Fuzzy Feedback Linearization (다중 입력 T-S 퍼지 궤환 선형화 기법을 이용한 이동로봇의 궤도 추적 제어)

  • Hwang, Keun-Woo;Kim, Hyeon-Woo;Park, Seung-Kyu;Kwak, Gun-Pyong;Ahn, Ho-Kyun;Yoon, Tae-Sung
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.15 no.7
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    • pp.1447-1456
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    • 2011
  • In this paper, we propose a T-S fuzzy feedback linearization method for controlling a non-linear system with multi-input, and the method is applied for trajectory tracking control of wheeled mobile robot. First, an error dynamic equation of wheeled mobile robot is represented by a T-S fuzzy model, and then the T-S fuzzy model is transformed to a linear control system through the nonlinear fuzzy coordinate change and the nonlinear state feedback input. Simulation results showed that the trajectory tracking controller by using the proposed multi-input feedback linearization method gives better performance than the trajectory tracking controller by using the PDC(Parallel Distributed Compensation) method for controlling the T-S Fuzzy system.

Evaluation on Fatigue Behavior of Resilience pad for Sleeper Floating Track System in Urban Transit (도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 침목방진패드 피로거동 분석)

  • Choi, Jung-Youl;Lee, Jeong-Sug;Bong, Jae-Geun;Kim, Su-Jin;Chung, Jee-Seung
    • The Journal of the Convergence on Culture Technology
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    • v.6 no.3
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    • pp.347-352
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    • 2020
  • In this study, the variation of track impact factor according to the spring stiffness change rate of sleeper resilience pad was analyzed based on field measurements. In addition, the correlation between field measurement results and 7 million fatigue test results was verified. The fatigue effect diagram of the sleeper resilience pads was presented considering the nonlinear deterioration characteristics of the sleeper resilience pads used for the STEDEF track. Based on the field measurement results, the nonlinear characteristics of the track impact factor for the spring stiffness change rate over 30% of sleeper resilience pad on the track impact factor-track support stiffness diagram were analyzed to be consistent with the fatigue test results.