An intention of this paper is design of a gyro actuator for the attitude control of an unstructured object. It is well known that the attitude control of an object hanging with wire is not easy using usual actuators. Even though an actuator such as a pan can be used for control of the object, it is difficult to meet a desired control objectives. We, for this reason, propose a gyro actuator for the attitude control of an unstructured object. The proposed gyro actuator consists of two motors. The first motor is responsible to spin the wheel and the second motor is used to turn the outer gimbal. Appling the torque to the second motor, which results in the turn of the outer gimbal, torque about the vertical axis will be obtained while a wheel of the gyro is spinning constantly. This torque is used to control the attitude of the object attached. The aim of this paper is of deriving the transfer function of the actuator and presenting the guideline of the design parameters such as the weight and the dimension of the wheel, motors, and the load capacity. Simulations to the mathematical model which has a state feedback control are conducted to show the validity of the proposed gyro actuator.
In this paper, we control attitude of an unstructured object with gyro actuator. It is well known that the attitude control of an object hanging with wire is not easy using usual actuators. Even though an actuator such as a fan can be used for control of the object, it is difficult to meet a desired control objectives. We, because of these reasons, make a gyro actuator with two motors. The first motor is responsible for spinning the wheel at high speed and the second motor is used to turn the inner gimbal. Applying the torque to the second motor, which results in the turn of the outer gimbal, torque about the vertical axis will be obtained while the wheel of the gyro is spinning constantly. This torque is used to control the attitude of the object attached. Gyro actuator utilize control unstructured object such as I-beam carrying by tower crane, and isolate construction workers from the dangerous environments. We derive a relationship of wheel and its motor, find a proper capacity of wheel motor in order to rotate a wheel. Through experiments of attitude control, we show to obtain desired control objectives.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
/
v.64
no.12
/
pp.1703-1708
/
2015
This paper deals with the position and torque control of a toroidal type rotor which has a magnetic bearing structure. The proposed magnetic bearing structure supports the rotor by the repulsive forces of permanent magnets, and has a two degree of freedom for rotor position when the rotor is rotating. Permanent magnets and coils in the stator allow for a two degree of freedom control of the rotor position and torque generation by reacting with permanent magnets of the rotor. The executed gyro actuator has a number of poles such as five-phase permanent magnet motors and 10 stator coils for the rotor position control. In this study, the verification of the stability of the magnetic bearing was conducted using the equation of motion when the rotor was rotating, and the coil current commutation method for the position control and torque generation was studied. As a result, the feasibility of the proposed structure and control was verified by simulations of Finite Element Method (FEM) and experiments using the executed gyro actuator.
In the three axis control of satellite by using reaction wheel and gyro, a Gyro carries out measuring of the attitude angie and the attitude angular velocity. The Gyro is operated by the electronic part and the mechanic actuator. The digital part of the electronic part is consisted of the FPGA (Field Programmable Gate Array), which is one of the methods for designing VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit), and the mechanic actuator processes the input/output data by the dynamic model. In the research of the mixed mode of Gyro, the simulation is accomplished by SABER of the mixed mode simulator and the results for the practical implementation of the satellite ACS (Attitude Control System) interfaced with the data processing are proposed.
A Direction Cosine Matrix (DCM) of each satellites sensor/actuator which contains an directional information of sensor/actuator is implemented in the on-board flight software. In order to verify the polarity of direction cosine matrix, it is mostly used that an actual sensor/actuator output is compared with the expected output value which responses to the pre-defined external stimulus to the sensor/actuator. For the gyro sensors, the Earth rotational rate can be used as an external input for the polarity verification of DCM, without using an artificial stimulus. In this study, the polarity of gyro DCM is checked and verified using the several test data which have been acquired during the different system level test phases. Finally the polarity of DCM was successfully verified using the Earth rotational rate.
Goo-Hwan Shin;Hyosang Yoon;Hyeongcheol Kim;Dong-Soo Choi;Jae-Suk Lee;Young-Ho Shin;Eunji Lee
Journal of Space Technology and Applications
/
v.3
no.4
/
pp.322-332
/
2023
Satellite attitude-control actuators are equipped with a reaction wheel for three-axis attitude control. The reaction wheel rotates a motor inside the actuator to generate torque in the vector direction. When using the reaction wheel, there are restrictions on the torque values generated as the motor rotates. The torque value of the reaction wheels mounted on small satellites is approximately 10 mNm, and high values are not used. Therefore, three-axis attitude control of a small satellite is possible using a reaction wheel, but this method is not suitable for missions that require rapid attitude control at a specific time. As a technology to overcome the small torque value of the reaction wheel, the control moment gyro (CMG) is currently in wide use as a rapid attitude-control actuator in space satellites. The CMG has an internal gimbal mounted at a right angle to the rotation motor and generates a large torque value. In general, when the gimbal operates, a torque value approximately 100 times greater is generated, making it suitable for rapid posture maneuvering. Currently, we are developing a technology for mounting a controlled moment gyro on a small satellite, and here we share the development status of an 800 mNm CMG.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
/
v.18
no.4
/
pp.190-196
/
2001
The naval vessel must moves rolling, pitching, yawing by wave when it runs in ocean. Some narrow beam antenna needed position compensation by stabilizer or gimbal for best performance. This paper presents the precision position control for heavy weight(130kg) in roll and pitch direction. Generally it's called for gimbal. This gimbal uses P-I controller, and it's driven by linear actuator and servo motor. This gimbal gets ship's gyro signal and synchro, which have the absolute angle value. Some other similar equipments are driven by huge hydraulic power, but this gimbal is driven by small servo motor. This control loop gets the following procedure repeatedly; reading ship gyro and gimbal synchro, calculating compensated error and control output, driving motor and actuator The performance of gimbal system was satisfied.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
/
v.52
no.1
/
pp.38-44
/
2003
In this study, the balance beam control subsystem, new type of construction machinery using the mechanism of CMG (control moment gyro), for the attitude control of an unstructured object such as a beam carried by a tower crane, is designed and implemented. The balance beam controller consists of a wheel spinning at high speed and an outer gimbal for controlling the attitude of the wheel. Two motors, one for the wheel and the other for the gimbal, are used. Applying force to the spin axis of the wheel, as an input of the system, leads the torque about the axis because of the gyro effects. This torque is used to control the attitude of the unstructured object in this study. For the stabilizer function, in addition, holding the load at the current position, the attitude of the wheel is freed by cutting the power applied to the gimbal motor of the balance beam controller, which result in the braking force to stop the load by gyro effect. The works presented here include the mechanical system of the balance beam controller, the remote controller, the servo controller and the control software for the system. We also present experimental results to show that the system we proposed is useful as a new construction machinery which can control the attitude of the beam hanging from a tower crane.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
/
v.49
no.8
/
pp.459-466
/
2000
In this paper, we propose an attitude controller for an unstructured object using CMG(Control Moment of Gyro) subsystem, which has a stabilizer function. The CMG subsystem consists of one motor for spinning the wheel and the other motor for turning the outer gimbal. While the wheel of CMG subsystem is spinning at high speed, applying force to the spin axis of the wheel leads the torque about the vertical axis. We utilize the torque to control the attitude of object in this study. For the stabilizer function, in additiion, holding the load at the current position, the power applied to the gimbal motor of CMG will be cut, which result in the braking force to stop the load by gyro effect. However, due to the gear reduction connected to outer gimbal, slow load motion cannot generate the braking force. Thus, in this study, we are willing to make a holding force by applying control power to the gimbal motor from the signal of piezoelectric gyroscopic sensor that detected the angular velocity of the load. These two features are demonstrated in experiment, carrying a beam with crane. As a result, load was started to rotate by controlling gimbal positiion and was stopped by turning off the gimbal power. Moreover, slow movement of the load was also rejected by additional control with gyroscopic sensor.
Control moment gyro (CMG) employed as satellite actuators, generates a large torque through the steering of its gimbals. Although each gimbal holds a high-speed rotating wheel, the wheel imbalances induces disturbance and degrades the satellite control quality. Therefore, the disturbances ought to be detected and identified as a precaution against actuator faults. Among the method used in detecting disturbances is the state observers. In this paper, we apply a continuous second order sliding mode observer to detect single disturbances/faults in CMGs. Verification of the algorithm is also done on the hardware satellite simulator where four CMGs are installed.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.