• 항공우주기술
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• 제10권2호
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• pp.121-127
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• 2011

추력기 기반 자세제어계 제어기 설계에서 인공위성의 관성모멘트는 중요한 설계 요소이다. 설계 과정에서 불확실성을 고려하기는 하지만 큰 규모의 태양전지판과 같은 유연 구조물을 가지는 정지궤도 위성의 경우 추력기의 작동 제어주기와 유연모드의 간섭을 피하기 위해 정확한 관성모멘트의 측정이 요구된다. 천리안 위성의 경우 전이궤도에서 임무궤도로 전환하기 전에 관성모멘트의 측정이 수행되었는데, 본 논문에서는 천리안위성의 관성모멘트 측정 방법을 유추해서 기술하고, 실제 궤도상 시험에서 측정된 관성모멘트 값과 비교하였다. 이를 통해, 자세제어계 상세 설계 단계에서 고려된 불확실성 범위 내에 관성모멘트 값이 유지되었음을 확인하여 설계의 적합성을 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.1027-1033
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• 2015

For the attitude control of spacecraft, two variable-speed control moment gyros are proposed as main actuators in the article. Since a variable-speed control moment gyro (VSCMG) makes two control torques (gyroscopic torque and reaction torque), two VSCMGs are sufficient for controlling 3-axes attitude. Additionally, there are no singular conditions for two non-parallel VSCMGs. Since gyroscopic torque is usually much greater than reaction torque, the control performances of approximately 3 axes may not be the same. However, several missions can be accomplished by controlling two axes. For such missions, a selective axes control method is proposed. The method selects two axes for a certain task and controls the attitude of the selected axes. For the remaining axis, angular speed is controlled for stabilization. A hardware-in-the-loop simulation has been used to test VSCMG modules and to verify the proposed method. Two VSCMGs can be alternative actuators for small satellites.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.210-216
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• 1994

본 연구에서는 볼 베어링의 전동체 회전에 의해 발생하는 원심력, 자이로스코픽 모멘트, 하중 방향선에 대한 전동체의 하중 분포 변화 등을 고려하여, 볼 베어링의 강성 특성을 해석하고, 볼 베어링으로 지지되는 간단한 회전축 계에 해석 결과를 적용하여 진동 특성을 해석하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권1호
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• pp.27-34
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• 2018

CMG의 발생 토크는 김블의 각속도에 비례하고 위성의 자세제어에 직접적인 영향을 미치기 때문에 김블의 토크 리플 저감이 필요하다. 본 논문에서는 토크 리플의 발생 원인을 베어링에 의한 마찰 불균형, 모터의 자기장과 상전류 불균형으로 가정하여 이를 수학적으로 모델링한다. 김블의 정속 구동 데이터를 통해 모델링의 파라미터를 추정하고 이를 이용하여 피드포워드 제어로 적용할 경우 영향성을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 토크 리플과 각속도 변동이 저감되는 것을 확인하여 외란 모델링을 이용한 외란 저감 기법을 제시한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권3호
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• pp.1-8
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• 2019

전자기적 힘에 의해 김블 모터에 토크가 발생하며 코일 전류 변화는 토크 리플을 야기한다. 이는 김블속도에 영향을 주는 동시에 위성의 자세를 불안정하게 한다. 따라서 위성의 자세 제어 정확도 향상을 위해서는 김블 모터의 토크 리플 저감이 필수적이다. 본 논문에서는 일반적인 집중형 권선과 분포형 권선에 대해 모터의 모델링으로부터 발생 토크를 이론적으로 시뮬레이션 분석하였다. 토크 리플을 저감하는 권선을 선정하여 시제품을 설계 및 제작하여 자기장 및 역기전력의 이론적 해석 결과와 측정 결과를 비교하여 설계와 제작의 합치성을 확인하였다. 저속 시험을 통해 전절권 분포형 권선의 속도 안정도가 향상되어 토크 리플이 저감됨을 입증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권2호
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• pp.241-249
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• 2008

In this study, lateral vibration analysis has been conducted on a propulsion and lift shafting system for an air cushion vehicle using ANSYS code. The shafting system is totally flexible multi-elements system including air propeller, aluminum alloy of lift fan and thin walled shaft with flexible coupling. The analysis included the lateral natural frequencies, mode shapes and harmonic analysis of the shafting system taking into account three-dimensional models for propulsion and lifting shaft system. In case of ACV the yawing and pitching rate of craft will be quite high. During yawing and pitching of craft significant gyroscopic moment will be applied to the shafting and will generate high amplitude of lateral vibration. So, such a shafting system has very intricate lateral vibrating characteristics and natural frequencies of shafting must be avoided in the range of operating revolution. The control of lateral vibration is included in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.89-98
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• 2009

CMG는 3축으로 토크를 발생시키기 위해 클러스터로 구성하여 사용할 수 있다. CMG 클러스터에서 발생되는 여러 가지 설계에 고려되어야 할 문제들이 있다. 이러한 문제들을 지상에서 미리 검증하는 것이 필수적이다. 따라서 본 논문에서 토크센서로 위성자세를 계산하는 CMG 시뮬레이터를 제안하였다. 개발과정에서 발생한 김발각문제 해결을 위해 보정방법과 칼만필터가 제시되었다. 보정방법은 계산된 김발각을 기본으로 사용하고 센서 값을 보조로 사용해서 오차를 줄인다. 또한 개발된 CMG 시뮬레이터를 이용하여 특이점 회피를 위한 구동법칙과 자세제어 로직 시험결과도 예로서 제시되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권6호
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• pp.671-679
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• 2012

This paper presents an estimation procedure for axial displacement in spindle equipped with angular contact ball bearings due to rotational speed. High-speed spindle-bearing system experiences axial displacement due to thermal expansion and rotational speed-dependent characteristics of angular contact ball bearings. This paper deals with the axial displacement caused by the rotational speed-dependent effects such as centrifugal force and gyroscopic moments. To this end, a bearing dynamic model is established that includes all the static and dynamic properties of angular contact ball bearing. An analytical formula to calculate the axial displacement based on contact angles between ball and races is derived to discuss the physics regarding the axial displacement in spindle. The proposed dynamic model is compared with a reference and a commercial program. Numerical examples are presented to show the effects of centrifugal force and gyroscopic moment on the axial displacement. The proposed model is also validated with an experimental result.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권6호
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• pp.543-552
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• 2011

가장 효과적인 모멘텀 교환장치인 CMG(Control Moment Gyro)는 고기동성이 요구되는 위성에 필수적이다. 본 논문에서는 고기동성이 요구되는 소형 인공위성을 위한 Single-Gimbal CMG(SGCMG)에 대한 하드웨어 개발에 필요한 동역학식을 정리하였으며 이를 사용하여 CMG 설계에 필요한 요구사항이 도출되었다. 또한 도출된 요구사항에 따라 출력토크가 1.2Nm인 소형 CMG 성능검증 모델이 제작되었으며, 에러분석 및 성능시험이 수행되었다. 최대 출력토크, 김벌 과도응답특성, 최소 출력토크, 출력토크오차, 김벌 각속도 오차 등을 성능시험 항목으로 선정하어 실험 측정하였고, 시험 결과를 통해 설계 결과를 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.821-828
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• 2021

쿼드로터는 다른 비행체에 비해 작고 가벼워서 바람과 같은 외란에 민감하다는 단점이 있다. 이 단점을 해결하기 위해 외란에 강인한 제어기법을 이용하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 외란을 해결하기 위해 적은 힘으로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 CMGs (Control Moment Gyros)를 활용하였다. 쿼드로터의 자세 제어를 위해 2개의 CMGs를 활용하였고, 4개의 로터와 2개의 CMGs를 구동하기 위한 시스템을 구성하였다. 구성한 시스템의 제어 성능을 확인하기 위해 외란이 있는 환경에서 자세 제어에 대한 시뮬레이션을 진행하였다.