A nonlinear attitude model of a satellite with thrusters, magnetic torquers and a reaction wheel cluster is developed. Then the linearized version of this satellite attitude model is derived far the attitude hold mode. For comparison purpose, various control methods are considered for attitude control of a satellite. We consider a proportional derivative controller which is actually used in the remote sensing satellite, KOMPSAT. Then a comparison is made with an H$_2$controller, an H$\sub$$\infty$/ controller, and a mixed H$_2$/ H$\sub$$\infty$/ controller. The analysis and numerical studies show that the proportional derivative controller's performance is limited in the sense that the pitch angle cannot approach zero. The simulations also show that among three control methods (H$_2$control, H$\sub$$\infty$/ control, and mixed H$_2$/ H$\sub$$\infty$/ control) H$_2$control has the fastest response time, H$\sub$$\infty$/ control has the slowest and mixed H$_2$/ H$\sub$$\infty$/ control comes in between the first two control methods. On the other hand, H$\sub$$\infty$/ control used least amount of control effort while H$_2$control required the most.
Radiation Belt Environment (RBE) model has developed to understand radiation belt dynamics as it considers whistler mode hiss and chorus waves which is responsible for relativistic electron acceleration and precipitation. Recently, many studies on electron loss by pitch-angle scattering have reported that elctromagnetic ion cyclotron (EMIC) wave is also responsible for main loss mechanism in dusk and equatorial regeion. Here, we attempt to incorporate EMIC into RBE model simulation code to understand more detailed physical dynamics in Radiation belt environemnt. We compare this developed model to data during storm events where both of electron loss and EMIC waves were detected.
In order to provided continuous solutions, latest developing navigation systems tend to integrate GPS receiver with INS or DR. Using the GPS carrier-phase measurements, an attitude GPS receiver with three antennas obtain the 3-dimensional attitude such as roll, pitch, and heading as well as position and velocity. With these angle measurements, in the attitude GPS/INS integrated system, attitude or gyro errors can be directly compensated. In this paper, we develop an integrated navigation system that combines attitude GPS receiver with INS. The performance of real-time integrated navigation system is determined by not only the implements of integration filter but also the synchronization of measurements. To meet these real-time requirements, the navigation software is implemented in multi-tasking structure in this paper. We also employ time-synchronization technique in the multi-sensor fusion. Experimental results show that the performance of the attitude GPS/INS integrated system is consistent even when cycle-slip occurs in carrier-phase measurements.
국내 위성방송을 위한 DBS(Directcast Satellite) 수신용 헬리컬 어레이 안테나를 설계하였다. Coverage Area를 무주를 중심으로 서울까지 하기위해 안테나의 크기를 30cm로 하였고 어레이 소자의 개수는 168개로 하였다. 헬리컬 소자는 양호한 축비 특성과 안테나 높이를 고려하여 2회전과 $4^{\circ}$의 핏치각을 갖도록 하였다. 헬리컬소자의 어레이 열 간격은 $0.787{\lambda}$ 동열에서 헬리컬 간격은 $0.824{\lambda}$이며, 급전구조는 안테나의 높이를 줄이기 위해 방사형 도파관을 사용하였다. 설계 제작된 안테나의 측정된 복사특성은 축비를 제외하고 설계기준치를 만족하며 이론치에 거의 근접한 것으로 나타났다.
본 논문에서는 제한된 센서 조건에서 유도탄 동체의 각속도를 계산하는 법을 보이고 Flight Motion Simulator(FMS)를 이용한 각속도 계산식 검증을 다룬다. 일반적으로 유도탄 동체의 각속도는 동체에 탑재하는 각속도 자이로를 이용하여 측정하지만, 유도탄 동체에 탑재하는 관성 센서 중에 피치와 요 각속도 자이로가 없는 제한된 센서 조건을 가정한다. 이와 같은 제한된 센서 조건에서 김블 탐색기 자이로, 동체의 롤 각속도 자이로, 김블의 자세 측정값 및 자세 변화율을 이용하여 유도탄 동체의 각속도를 계산할 수 있음을 보인다. 제안한 각속도 계산식을 검증하기 위하여 FMS를 이용한 실험을 수행하였다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권3호
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pp.565-573
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2017
This paper presents a multistage in-flight alignment (MIFA) method for a strapdown inertial navigation system (SDINS) suitable for moving vehicles with no initial attitude references. A SDINS mounted on a moving vehicle frequently loses attitude information for many reasons, and it makes solving navigation equations impossible because the true motion is coupled with an undefined vehicle attitude. To determine the attitude in such a situation, MIFA consists of three stages: a coarse horizontal attitude, coarse heading, and fine attitude with adaptive Kalman navigation filter (AKNF) in order. In the coarse horizontal alignment, the pitch and roll are coarsely estimated from the second order damping loop with an input of acceleration differences between the SDINS and GPS. To enhance estimation accuracy, the acceleration is smoothed by a scalar filter to reflect the true dynamics of a vehicle, and the effects of the scalar filter gains are analyzed. Then the coarse heading is determined from the GPS tracking angle and yaw increment of the SDINS. The attitude from these two stages is fed back to the initial values of the AKNF. To reduce the estimated bias errors of inertial sensors, special emphasis is given to the timing synchronization effects for the measurement of AKNF. With various real flight tests using an UH60 helicopter, it is proved that MIFA provides a dramatic position error improvement compared to the conventional gyro compass alignment.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권3호
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pp.403-413
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2017
Dual-point aerodynamic design optimization is conducted for DLR-F6 wing-body-nacelle-pylon configuration adopting an efficient surface mesh movement method for complex junction geometries. A three-dimensional unstructured Euler solver and its discrete adjoint code are utilized for flow and sensitivity analysis, respectively. Considered design conditions are a low-lift condition and a cruise condition in a transonic regime. Design objective is to minimize drag and reduce shock strength at both flow conditions. Shape deformation is made by variation of the section shapes of inboard wing and pylon, nacelle vertical location and nacelle pitch angle. Hicks-Henne shape functions are employed for deformation of the section shapes of wing and pylon. By the design optimization, drag coefficients were remarkably reduced at both design conditions retaining specified lift coefficient and satisfying other constraints. Two-point design results show mixed features of the one-point design results at low-lift condition and cruise conditions.
위성에 작용하는 외란으로 인해서 반작용휠에 원치 않는 모멘텀이 쌓인다. 이를 해소하기 위해서 위성의 축방향으로 설치한 세 개의 자기토커를 이용한다. 자기토커는 지구 자기장과 상호 작용하여 간접적으로 토크를 생성한다. 따라서 모멘텀 덤핑시 자기토커와 자기토커 주위에 형성되는 지구 자기장을 동시에 고려해야 한다. 높은 경사각을 가지는 저궤도 위성이 지구지향을 할 때 위성체의 피치축으로는 매우 약한 지구자기장이 형성된다. 이 경우 하나의 자기토커에 과부하가 걸려서 모멘텀 덤핑 성능이 떨어진다. 본 연구에서는 자기토커의 배치를 변경하여 지구지향자세에서 모멘텀 덤핑 성능을 향상시키는 방법에 대해서 살펴본다.
This paper describes the design and characteristic analysis of a novel 3-DOF(Degree of Freedom) spherical motor. For multi DOF actuating, several numbers of motors have been used. By the using of normal motors they connected each other in single joint, is necessary to a several type of complex power transmission devices. The 3-DOF spherical motor can drive roll, pitch, and yaw motion in only one unit and it is not necessary to use additional gears and links parts. Therefore the using of 3-DOF spherical motor can eliminate; combined effects of inertia, backlash, non-linear friction, and elastic deformation of gears. In this paper, we propose the novel structured 3-DOF spherical motor and derive its principles of operation. Firstly, we designed concept model of novel structured 3-DOF spherical motor. Next, we derive the control method by calculating the currents. Also, to have intuitive driving control, we express the rotor position in equivalent angle-axis system and determine the exciting period of currents from the calculation result of the currents. To verify the control method, we calculated the currents by the position of rotor. and then we analyzed the characteristics by 3D Finite Element Method when the calculated currents are excited.
Acoustic analysis of a moving sound source required that the measured sound signals be do-Dopplerized and restored as of the original emission signals. The purpose of this research is development of beamforming technique can be applied to the rotor noise source identification. For the do-Dopplerization and reconstruction of emitted sound wave, Forward Propagation Method is applied to the time domain beamforming technique. And validation test were performed using rotating sound source constructed by bended pipe and horn driver. In the validation test using sinusoidal sound wave, sufficient performance of signal processing can be seen, and the effect of measuring duration for accuracy was compared. In the prop-rotor measurements, the acoustic source locations were successfully verified in varying positions for different frequencies and collective pitch angle, in hover condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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