Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.12
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pp.994-1000
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2003
A new relative motion control methodology for a following system to an independent leading system is proposed for controlling relative position, velocity, and tension etc. It is based on maintaining minimum relative error between two independent systems. The control command of the following system to a leading system is generated by adding the current command and the output of the relative error compensation. The proposed control method is implemented on the experimental equipment which is a wire winding-unwinding system to control the tension of the line. The results show the unwinding system(follower) following the independent motion of the winding system(leader) to control the constant tension of the line in order to keep the roller dancer in reference position. The relative motion control method proposed in this paper can be applied to high precision equipment for unwinding and winding fine wire, fine fiber, and tape etc.
This study developed an approach for improving Carrier-phase Differential Global Positioning System (CDGPS) based realtime satellite relative navigation by applying laser baseline measurement data. The robustness against the space operational environment was considered, and a Synthetic Wavelength Interferometer (SWI) algorithm based on a femtosecond laser measurement model was developed. The phase differences between two laser wavelengths were combined to measure precise distance. Generated laser data were used to improve estimation accuracy for the float ambiguity of CDGPS data. Relative navigation simulations in real-time were performed using the extended Kalman filter algorithm. The GPS and laser-combined relative navigation accuracy was compared with GPS-only relative navigation solutions to determine the impact of laser data on relative navigation. In numerical simulations, the success rate of integer ambiguity resolution increased when laser data was added to GPS data. The relative navigational errors also improved five-fold and two-fold, relative to the GPS-only error, for 250 m and 5 km initial relative distances, respectively. The methodology developed in this study is suitable for application to future satellite formation-flying missions.
This paper suggests a relative orbit control strategy for the CubeSat Astronomy by NASA and Yonsei using Virtual Telescope Alignment eXperiment (CANYVAL-X) mission whose main goal is to demonstrate an essential technique, which is an arrangement among two satellites and a specific celestial object, referred to as inertial alignment, for a next-generation virtual space telescope. The inertial alignment system is a relative orbit control system and has requirements for the relative state. Through the proposed orbit control strategy, consisting of separation, proximity keeping, and reconfiguration, the requirements will be satisfied. The separation direction of the two CubeSats with respect to the orbital plane is decided to provide advantageous initial condition to the orbit controller. Proximity keeping is accomplished by differential atmospheric drag control (DADC), which generates acceleration by changing the spacecraft's effective cross section via attitude control rather than consuming propellant. Reconfiguration is performed to meet the requirements after proximity keeping. Numerical simulations show that the requirements can be satisfied by the relative orbit control strategy. Furthermore, through numerical simulations, it is demonstrated that the inertial alignment can be achieved. A beacon signal had been received for several months after the launch; however, we have lost the signal at present.
This paper presents relative navigation using intermittent laser-based measurement data for spacecraft flying formation that consist of two spacecrafts; namely, chief and deputy spacecrafts. The measurement data consists of the relative distance measured by a femtosecond laser, and the relative angles between the two spacecrafts. The filtering algorithms used for the relative navigation are the extended Kalman filter (EKF), unscented Kalman filter (UKF), and least squares recursive filter (LSRF). Numerical simulations reveal that the relative navigation performances of the EKF- and UKF-based relative navigation algorithms decrease in accuracy as the measurement outage period increases. However, the relative navigation performance of the UKF-based algorithm is 95 % more accurate than that of the EKF-based algorithm when the measurement outage period is 80 sec. Although the relative navigation performance of the LSRF-based relative navigation algorithm is 94 % and 370 % less accurate than those of the EKF- and UKF-based navigation algorithms, respectively, when the measurement outage period is 5 sec; the navigation error varies within a range of 4 %, even though the measurement outage period is increased. The results of this study can be applied to the design of a relative navigation strategy using the developed algorithms with laser-based measurements for spacecraft formation flying.
Relative navigation system is presented using GPS measurements from a single-channel global positioning system (GPS) simulator. The objective of this study is to provide the real-time inter-satellite relative positions as well as absolute positions for two formation flying satellites in low earth orbit. To improve the navigation performance, the absolute states are estimated using ion-free GRAPHIC (group and phase ionospheric correction) pseudo-ranges and the relative states are determined using double differential carrier-phase data and singled-differential C/A code data based on the extended Kalman filter and the unscented Kalman filter. Furthermore, pseudo-relative dynamic model and modified relative measurement model are developed. This modified EKF method prevents non-linearity of the measurement model from degrading precision by applying linearization about absolute navigation solutions not about the priori estimates. The LAMBDA method also has been used to improve the relative navigation performance by fixing ambiguities to integers for precise relative navigation. The software-based simulation has been performed and the steady state accuracies of 1 m and 6 mm ($1{\sigma}$ of 3-dimensional difference errors) are achieved for the absolute and relative navigation using EKF for a short baseline leader/follower formation. In addition, the navigation performances are compared for the EKF and the UKF for 10 hours simulation, and relative position errors are mm-level for the two filters showing the similar trends.
This experiment carried out to review influence of relative humidity, temperature and net weight on cigarette hardness for the uniformal control of cigarette quality. Obtained results are as follows: 1. The difference in the cigarette physical properties of constant hardness control is considerably lower than that of constant net weight control. 2. Contribution rate for cigarette hardness is relative humidity > net weight > temperature. 3. The multiple regression equation of cigarette hardness related with relative humidity, temperature and net weight is calculated as follows.
Temperature, relative humidity and ventilation are closely related one another, and they are the main factors to be controlled for the environmental control system of a storage facility. Conventional environmental control systems do not consider the interrelationship between temperature, relative humidity and ventilation, which results in low performance and high energy consumption. To overcome the inefficiency of the conventional ones, it was developed an on-off control system based on the interrelationship between the factors. The usefulness of the system was illustrated with the results produced by a set of experiments in a real world.
We made a study on real-time determination method for relative position using the laser-measured distance data between satellites. We numerically performed the determination of relative position in accordance with extended Kalman filter algorithm using the vectors obtained through nonlinear equation of relative motion, laser simulator for distance measurement, and attitude determination of chief satellite. Because the spherical parameters of relative distance and direction are used, there occur some changes in precision depending on changes in relative distance when determining the relative position. As a result of simulation, it was possible to determine the relative position with several millimeter-level errors at a distance of 10 km, and sub-millimeter level errors at a distance of 1 km. In addition, we performed the determination of relative position assuming the case that global positioning system data was not received for long hours to see the impact of determination of chief satellite orbit on the determination of relative position. The determination of precise relative position at a long distance carried out in this study can be used for scientific mission using the satellite formation flying.
Temperature and humidity are the most important factors and should be effectively controlled for the cold storage of graius. Fuzzy logic can be easily implemented to the MIMO(Multi-Input Multi-Output) control systems. For the cold storage in grain bin, fuzzy logic was applied to an air conditioning system. The capacities of the grain bin and the air conditioner are 80 tons and 30㎾, respectively. Also, the target values of temperature and relative humidity in outlet duct of the air conditioner were 8$\^{C}$ and 75%, respectively. In order to control temperature and relative humidity of air, a damper in inlet duct was manipulated for temperature control and a heater was used for humidity control. Temperature deviation and change of temperature deviation were used as input parameters for the fuzzy system. Humidity was only considered as a load. The experimental results showed that the controlled temperature of exhausted air was maintained at 8$\pm$2$\^{C}$. Relative humidity of the air was also controlled at the target relative humidity of 50∼80%.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.16
no.1
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pp.77-88
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2015
The dynamics of relative motion in a perturbed orbital environment are exploited based on Gauss' and Cowell's variational equations. The inertial coordinate frame and relative coordinate frame (Hill frame) are used, and a linear high fidelity model is developed to describe the relative motion. This model takes into account the primary gravitational and atmospheric drag perturbations. Then, this model is used in the design of a navigation, guidance, and control system of a chaser vehicle to approach towards and to depart from a target vehicle in proximity operations. Relative navigation uses an extended Kalman filter based on this relative model to estimate the relative position/velocity of the chaser vehicle with respect to the target vehicle. This filter uses the range and angle measurements of the target relative to the chaser from a simulated LIDAR system. The corresponding measurement models, process noise matrix, and other filter parameters are provided. Numerical simulations are performed to assess the precision of this model with respect to the full nonlinear model. The analyses include the navigation errors and trajectory dispersions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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