• 한국항공우주학회지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.526-532
• /
• 2007

본 논문에서는 반작용 휠을 사용하는 위성체의 내고장 제어 문제를 다루고 있다. 고장은 구동기(반작용 휠)에만 발생한다고 가정하였으며, 고장에 대해서도 자세제어 성능을 유지할 수 있는 제어알고리듬을 제안한다. 자세제어 루프는 각속도 제어 루프를 포함하고 있으며, 각속도 제어 루프에 시간지연제어 기법을 적용하여 고장에 대응할 수 있도록 한다. 제안한 제어기의 안정성 조건을 제시하며, 시뮬레이션을 통해 다양한 형태의 고장에 대해 안정된 자세 추종 성능을 검증한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.107-119
• /
• 2013

네 개의 반작용휠과 두 개의 제어모멘트자이로를 이용하여 2축 고기동을 포함한 3축 자세제어방법을 연구하였다. 두 개의 제어모멘트자이로 때문에 발생하는 특이점에 대해 살펴보고 특이점을 탈출하는 방법을 제안하였다. 이 결과를 토대로 고기동을 위한 구동기 제어방법을 제안하였다. 아울러 자세제어 전후의 반작용휠과 제어모멘트자이로의 모멘텀이 유지되도록 하는 구동기 모멘텀 관리방법도 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 설계된 제어기법이 위성의 3축 제어 및 2축에 대한 고기동을 달성하며 구동기의 모멘텀도 보전하는 것을 확인하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제13권2호
• /
• pp.47-53
• /
• 2014

본 논문은 위성의 정밀 자세제어를 위해 사용하는 반작용 휠에 대한 소프트웨어 모델을 시뮬링크로 구현한 것에 대한 소개문서이다. 반작용 휠의 전기적인 특성 파라미터를 셋팅하고, 위성에 반작용 휠들이 장착되는 장착 각을 설정할 수 있는 기계적인 항목들 또한 포함하고 있다. 반작용 휠의 모델 방정식을 전기적 모터 방정식으로부터 유도하여, 이를 정리하였다. 또한, 구현한 반작용 휠 시뮬링크 모델을 강체에 적용하여 구동결과를 보여주고 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제15권2호
• /
• pp.190-198
• /
• 2014

The pyramidal reaction wheel arrangement is one of the configurations that can be used in attitude control simulators for evaluation of attitude control performance in satellites. In this arrangement, the wheels are oriented in a pyramidal configuration with a tilt angle. In this paper, a study of pyramidal reaction wheel arrangement is carried out in order to find the optimum tilt angle that minimizes total power consumption of the system. The attitude control system is analyzed and the pyramidal configuration is implemented in numerical simulation. Optimization is carried out by using an iterative process and the optimum tilt angle that provides minimum system power consumption is obtained. Simulation results show that the system requires the least power by using optimum tilt angle in reaction wheels arrangement.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.284-290
• /
• 2013

위성의 각속도를 추정하고 반작용 휠의 고장을 검출하기 위하여 비선형 미지입력 관측기를 제안하였다. 위성의 각속도 추정을 위해서 입력 값을 필요로 하는데, 구동기에 고장이 발생하는 경우에 정확한 각속도 추정이 어렵다. 미지입력 관측기는 미지의 고장에 영향을 받지 않으면서 상태추정이 가능하다. 본 논문에서는 SDRE 기법을 적용하여 비선형 미지입력 관측기를 설계하였고, 시뮬레이션을 이용하여 제안한 방법을 검증하였다. 다양한 형태로 동시에 고장이 발생하더라도, 각속도 추정 및 고장 검출이 가능하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제1권3호
• /
• pp.32-36
• /
• 2007

When the reaction wheel rotates, the disturbance occurs mainly due to the mass imbalance. It is necessary to predict the effect of disturbance on the attitude stability of the satellite. The disturbance forces and torques are identified and the attitude jitter of the satellite is analyzed depending on the configuration of the wheels. On the analysis the equation of the satellite motion is combined with the translational and rotational dynamics of the wheels. The accuracy of analysis is verified by simulation of STSAT-3 satellite.

• Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
• /
• 제4권2호
• /
• pp.169-175
• /
• 2002

A sliding mode control of spacecraft attitude tracking with actuator, especially reaction wheel, is presented. The sliding mode controller is derived based on quaternion parameterization for the kinematic equations of motion. The reaction wheel dynamic equations represented by wheel input voltage are presented. The input voltage to wheel is calculated from the sliding mode controller and reaction wheel dynamics. The global asymptotic stability is shown using a Lyapunov analysis. In addition the robustness analysis is performed for nonlinear system with parameter variations and disturbances. It is shown that the controller ensures control objectives for the spacecraft with reaction wheels.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
• /
• pp.92.1-92
• /
• 2001

Sliding mode control of spacecraft attitude tracking with actuator, especially reaction wheel, is presented. The sliding mode controller is derived based on quaternion parameterization for the kinematic equations of motion. The reaction wheel dynamic equations represented by wheel input voltage are presented. The input voltage to wheel is calculated from the sliding mode controller and reaction wheel dynamics. The global asymptotic stability is shown using a Lyapunov analysis. In addition the robustness analysis is taken for nonlinear system with parameter variations and disturbances. It is shown that the controller ensures control objectives for the spacecraft with reaction wheels.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제10권2호
• /
• pp.111-130
• /
• 2012

Satellites with flexible lightweight solar panels are sensitive to vibration that is caused by internal actuators such as reaction or momentum wheels which are used to control the attitude of the satellite. Any infinitesimal amount of unbalance in the reaction wheels rotors will impose a harmonic excitation which may interact with the solar panels structure. Therefore, quenching the solar panel's vibration is of a practical importance. In the present work, the panels are modeled as laminated composite beam using first-order shear deformation laminated plate theory which accounts for rotational inertia as well as shear deformation effects. The vibration suppression is achieved by bonding patches of piezoelectric material with suitable dimensions at selected locations along the panel. These patches are actuated by driving control voltages. The governing equations for the system are formulated and the dynamic Green's functions are used to present an exact yet simple solution for the problem. A guide lines is proposed for determining the values of the driving voltage in order to suppress the induced vibration.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권11호
• /
• pp.934-943
• /
• 2018

고기동 위성은 영상획득수량 등의 주요 임무성능을 향상시킬 수 있는 진보된 위성으로, 특히 지구관측분야에서 그 수요가 꾸준히 증대되고 있다. 본 논문은 고-토크 리액션휠을 장착한 위성의 기동성능을 높일 수 있는 자세제어 기법을 연구한다. 크게 3가지의 서로 독립된 방법을 제안하며, 위성 자세제어 시스템에 따라 모든 방법을 적용하거나 1-2개 방법만 적용하는 것도 가능하다. 각 방법을 요약하면 다음과 같다. 첫 번째로, 기존 피드백 제어기에 피드포워드(자세명령) 입력을 추가한 피드포워드/피드백 제어기를 소개하고 그 장단점을 요약한다. 두 번째로, 리액션휠 클러스터의 토크/모멘텀 용량을 최대한 활용하는 방법을 제안한다. 세 번째로, 마찰토크를 보상하는 토크기반 리액션휠 제어기법을 소개한다. 시뮬레이션을 통해 기존 피드백 제어기에 비해, 피드포워드/피드백 제어기를 적용 시 기동성이 향상됨을 확인하였다. 특히, 기동각이 클 때, 정착시간 감소가 두드러짐을 확인하였다.