The ARS(Attitude Reference System) calculates an attitude of a vehicle using inertial angular rate sensors and acceleration sensors. The attitude error of ARS increases due to the integration of angular rate sensor output. To reduce the attitude error an acceleration of sensor is used similar to leveling method of INS(Inertial Navigation System). When an acceleration of vehicle is increased, it is difficult to calculate the attitude error using acceleration sensor output. In this paper the estimation method of acceleration due to the attitude error only is proposed. Two methods of the attitude calculation depending on vehicle dynamics and the integration method of these two methods are proposed. To verify its performance the monte carlo simulation is performed and shows that it bounds attitude error of ARS to reasonable level.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제6권2호
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pp.23-32
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2005
An experimental control system is proposed for the attitude control of a simplified 2-DOF helicopter model. The main rotor is a rigid one, and the fuselage is simply supported by a fixed hinge point where the longitudinal motion is decoupled from the lateral one since the translations and the rolling rotation are completely removed. The yaw trim of the helicopter is performed with a tail rotor, by which the azimuthal attitude can be adjusted on the rotatable post in the yaw direction. The robust sliding mode control tracking a given attitude angle is proposed based on the flight dynamics. A pitch damper is inserted for the control of pitching angle while the compensator to reaction torque is used for the control of azimuth angle. Several parameters of the system are selected through experiments. The results shows that the proposed control method effectively counteracts nonlinear perturbations such as main rotor disturbance, undesirable chattering, and high frequency dynamics.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권2호
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pp.300-314
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2017
This paper examines finite rotation angle (FRA) applications for spacecraft attitude control. The coordinate transformation matrix and the attitude kinematics represented by FRAs are introduced. The interpolation techniques for the angular orientations are thoroughly investigated using the FRAs and the results are compared to those using traditional methods. The paper proposes trajectory description techniques by using extremely smooth polynomial functions of time, which can describe point-to-point attitude maneuvers in a realizable and accurate manner with the help of unique FRA features. In addition, new controller design techniques using the FRAs are developed by combining the proposed interpolation techniques with a model predictive control framework. The proposed techniques are validated through their attitude control applications for an aggressive point-to-point maneuver. Conclusively, the FRAs provide much more flexibility than quaternions and Euler angles when describing kinematics, generating trajectories, and designing attitude controllers for spacecraft.
In this paper, attitude control of autonomous system using bike based on variable structure control is discussed. Variable structure control is more than a promising technique in the field of nonlinear control. It permits the realization of very robust and simple regulators, with appealing sliding mode characteristics especially if the considered dynamics requires a very short sampling time. We derive dynamic equation of it and demonstrate that the designed controller stabilizes attitude simultaneously regardless of wheel position by computer simulation.
In this paper, the complex nonlinear dynamics of a satellite is obtained. And it is shown that several limitations exist when the magnetorquer is used as an active actuator to attitude control. Such limitations cause a delayed convergence of pitch and roll angle. The simulation results insure that the roll angle bias is dependent on the z axis spin rate. And a heuristic algorithm is applied to control the attitude libration through the computer simulations.
This paper presents the comparison of Euler-Rodrigues quaternion and Euler Angles using attitude kinematics for aircraft flight simulation. It is hard for PC-Level to accomplish real-time simulation. The purpose of this paper is to accomplish real-time simulation of the aircraft dynamics modeling parts and the graphics parts. The computation time is more reduced in case of applying quaternions than Euler Angles. This paper provides a quaternions algorithm and it's applications for the real-time simulation.
An attitude GPS receiver with 3 antennas obtains 3-dimensional attitude using GPS carrier phase measurement INS obtains the 3 dimensional navigation solution for IMU consisting of accelerometers and gyro. Ground-alignment process for the low -cost INS cannot be performed well due to the large sensor noise. Using the standard GPS receiver, however, continuous in-flight alignment for the INS becomes possible, and consequently, the errors in IMU sensors and navigation solution can be compensated. Especially with attitude measurement from the attitude GPS receiver, the compensation of errors in gyroscope and attitude would be done respite of the vehicle´s dynamics and their error covariance would be reduced. This paper presents ...
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제9권1호
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pp.147-161
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2008
In this paper, fine attitude estimation using low-cost sensors for attitude pointing missions of spacecraft is addressed. Attitude kinematics and gyro models including bias models are in general utilized to estimate spacecraft attitude and angular rate. However, a linearized model and a transition matrix are derived in this paper from nonlinear spacecraft dynamics with external disturbances. A Kalman filtering technique is applied and offers relatively high estimation accuracy under dynamic uncertainties. The proposed approach is demonstrated using numerical simulations.
In this paper, an efficient attitude determination algorithm based on the Kalman Filter which combines earth/sun sensor data with gyro data in a mutually compensating manner is presented. Quaternion is used as the attitude state to save computation time and to prevent the gimbal-lock situation associated with Euler angles. Gyro data allows the use of the kinematic equation instead of space vehicle's dynamic equation which is usually based on approximation of the actual dynamics and inaccurate torque information. The gyro data are used to propagate the attitude through kinematic equation and the earth/sun sensor data are used to update the attitude and estimate the gyro bias. Simulation results for the KOMPSAT attitude determination system are presented.
CMG(Control Momentum Gyro) 는 일반적으로 동체에 부착된 반작용휠에 비해 큰 토크의 크기를 발생시켜 인공위성의 자세제어에 이용되는 장치이다. CMG는 휠의 각 운동량벡터의 방향을 위성체의 동체축에 대하여 연속적으로 변화시킴으로써 자이로스코픽 토크를 발생하게 된다. 가변속도 CMG는 휠의 속도도 함께 변화시킴으로써 보다 다양한 제어 명령을 생성할 수 있게 되고 또한 특이(Singularity) 조건을 피하는데 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 2축의 김발에 장착된 가변속도 CMG를 이용한 위성체의 자세 동역학 방적식을 유도하기로 한다. 이러한 운동방정식은 기존의 1축 김벌 시스템의 경우를 확장한 것이다. 또한 유도된 운동방정식을 활용하여 피드백 자세기동 제어 법칙을 제안하기로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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