• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.167.4-167
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• 2001

Accurate mathematical models of spacecraft components are an essential of spacecraft attitude control system design, analysis and simulation. Gyro is one of the most important spacecraft components used for attitude propagation and control. Gyro errors may seriously degrade the accuracy of the calculated spacecraft angular rate and of attitude estimates due to inherent drift and bias errors. In this paper, a detailed mathematical model of gyro containing the relationships for predicting spacecraft angular rate and disturbances is proposed. Stochastic model describing random drift behavior is discussed in frequency domain and time domain. In order to illustrate this approach, we analyze the behavior for Litton´s Space Inertial Reference Uint(SIRU).

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.437-444
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• 2010

본 논문에서는 한 개의 1축 가변속 CMG를 장착한 부족구동 위성의 자세제어 문제를 다루고 있다. 이러한 부족구동 위성의 경우, 전체 모멘텀이 영(zero)이 아니면 자세를 임의로 취할 수 없다. 위성을 안정화 시키려면 가변속 CMG가 위성의 모멘텀 방향으로 정렬해야 하기 때문이다. 4가지의 다른 장착형상을 고려하였으며, 각각에 대해 제어가능 모멘텀 영역을 분석하였다. 또한 각 형상에 대해 백스테핑 기법을 이용하여 안정한 자세제어 법칙을 제시하고 자세제어 특성을 비교하였다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제8권2호
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• pp.54-64
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• 2010

위성은 지상에서의 발사부터 우주에서의 운용까지 다양한 진동환경에 놓인다. 따라서 위성 설계시, 진동은 중요한 고려 대상중 하나이다. 경제적인 발사 비용을 위해 구조체 경량화는 필수적이며, 이는 진동측면에서 위성체내의 장비들에는 불리한 여건이 되고 있다. 또한 영상에 대한 해상도가 높아짐에 따라 탑재체의 지향 안정성의 보장을 위해 탑재체로 전달되는 하중에 대한 요구조건도 엄격해지고 있다. 이러한 상황을 해결하고자 진동절연 시스템이 도입되었으며, 발사체로 부터 전달되는 진동을 감소시키거나, 궤도상 운용중 위성내 장비들이 발생시키거나 이들로 전달되는 진동을 차단하는 방법이 적용된다. 본 논문에서는 진동저감과 관련된 최근의 위성체/발사체 적용 사례들을 살펴보고, 이를 통해 향후 진동절연 시스템 적용에 필요한 고려 사항들을 확인하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.34-48
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• 2004

본 연구에서는 대형 구조물의 최적설계에서 문제되는 많은 계산시간과 컴퓨터의 계산능력을 최소화할 수 있도록 부분구조합성법의 하나인 구속모드법을 이용한 연성하중해석 모델 및 모달과도해석을 포함한 최적화 절차를 제시하였다. 제안된 방법의 수치모사를 위한 프로그램을 개발하여 위성체 주요 구조부재인 플랫폼에 대한 최적화를 수행함으로써 그 타당성을 검증하였다. 제안된 기법을 통해 초기설계 단계에서 정확성을 유지하면서 계산시간을 단축할 수 있었고 위성체 구조부재에 대한 최적화를 수행하여 각각의 구조부재에 대한 특성을 파악함으로써 설계 활용방안을 제시하였다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제6권2호
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• pp.69-79
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• 2008

유럽의 우주비행체 시뮬레이터는 요구사항의 증가와 함께 우주비행체 개발 비용에서 높은 비율을 차지하여 개발 비용 절감과 개발 기간 단축의 압력에 직면하고 있다. 현재 유럽은 유럽우주국을 중심으로 다양한 우주프로젝트 경험을 이용하여 소프트웨어 자체의 재사용 연구뿐만 아니라 소프트웨어 요구사항, 설계 노하우, 개발방법론, 경험 등 우주 프로젝트 간의 광범위한 자원 재사용 연구를 활발히 진행하고 있다. 재사용 연구 결과는 시뮬레이션 모델의 표준 제정과 시뮬레이터 개발 프로세스의 효율성 증대로 나타나고 있으며 후속 프로젝트에 적용되어 효과를 입증하고 있다. 본 논문에서는 최근 유럽의 우주비행체 시뮬레이터의 연구동향 추세와 시뮬레이터 소프트웨어 개발 동향을 기술한다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권4호
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• pp.427-441
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• 2014

Orbit-raising is an important step to place spacecraft from parking orbits into working orbits. Attitude control system design is crucial in the success of orbit-raising. Several text books have discussed this design and focused mainly on the traditional methods based on single-input single-output (SISO) transfer function models. These models are not good representations for many orbit-raising control systems which have multiple thrusters and each thruster has impact on the attitude defined by all outputs. Only one published article is known to use a more suitable multi-input multi-output (MIMO) Euler angle model in spacecraft orbit-raising attitude control system design. In this paper, a quaternion based MIMO model for the orbit-raising attitude control system design is proposed. The advantages of using quaternion based model for orbit-raising control system designs are (a) there is no need for mathematical transformations because the attitude measurements are normally given by quaternion, (b) quaternion based model does not depend on rotational sequences, which reduces the chance of human errors, and (c) the singular point of reduced quaternion model is the farthest from the operational point where linearization is performed. We will show that performance of quaternion model based design will be as good as the performance of Euler angle model based design for orbit-raising problem.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제7권3호
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• pp.251-269
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• 2020

Euclid is an optical/near-infrared survey mission of the European Space Agency (ESA) to investigate the nature of dark energy, dark matter and gravity by observing the geometry of the Universe and the formation of structures over cosmological timescales. The Euclid spacecraft mechanical architecture comprises the Payload Module (PLM) and the Service Module (SVM) connected by an interface structure designed to maximize thermal and mechanical decoupling. This paper shortly illustrates the mechanical system of the spacecraft and the mechanical verification philosophy which is based on the Structural and Thermal Model (STM), built at flight standard for structure and thermal qualification and the Proto Flight Model (PFM), used to complete the qualification programme. It will be submitted to a proto-flight test approach and it will be suitable for launch and flight operations. Within the overall verification approach crucial mechanical tests have been successfully performed (2018) on the SVM platform and on the sunshield (SSH) subsystem: the SVM platform static test, the SSH structure modal survey test and the SSH sine vibration qualification test. The paper reports the objectives and the main results of these tests.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권2호
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• pp.129-138
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• 2021

최근 다양한 지상 및 우주 임무 수행을 위한 위성 개발이 활발히 진행되고 있음에 따라 위성의 고정밀·고기동성을 고려한 위성 자세제어 또한 요구되는 추세이다. 임무 수행 최적화를 위하여 고기동성의 제어 모멘트 자이로(Control Moment Gyros, CMG)를 위성에 장착하여 반작용 휠(Reaction Wheel, RW)과 같은 기존의 구동기에서 비롯되는 기동 제약을 완화시킬 수 있다. 또한, 구동기 자체의 제약 특성으로 인하여 위성의 각속도 제한이 발생하게 된다. 본 논문에서는 이를 고려한 CSCMG(Constant Speed CMG)장착 위성의 자세제어를 위하여 슬라이딩 모드 기반 제어기를 설계하였고, 리아푸노프 안정성을 확인하였으며 마지막으로 수치 시뮬레이션을 통하여 제어기 성능 분석을 진행하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권1호
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• pp.1-25
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• 2023

In this paper, I briefly introduce recently terminated, current, and future scientific spacecraft missions for in situ and remote-sensing observations of Earth's and other planetary magnetospheres as of February 2023. The spacecraft introduced here are Geotail, Cluster, Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms / Acceleration, Reconnection, Turbulence, and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun (THEMIS / ARTEMIS), Magnetospheric Multiscale (MMS), Exploration of energization and Radiation in Geospace (ERG), Cusp Plasma Imaging Detector (CuPID), and EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft (EQUULEUS) for recently terminated or currently operated missions for Earth's magnetosphere; Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager (LEXI), Gateway, Solar wind Magneto-sphere Ionosphere Link Explorer (SMILE), HelioSwarm, Solar-Terrestrial Observer for the Response of the Magnetosphere (STORM), Geostationary Transfer Orbit Satellite (GTOSat), GEOspace X-ray imager (GEO-X), Plasma Observatory, Magnetospheric Constellation (MagCon), self-Adaptive Magnetic reconnection Explorer (AME), and COnstellation of Radiation BElt Survey (CORBES) approved for launch or proposed for future missions for Earth's magnetosphere; BepiColombo for Mercury and Juno for Jupiter for current missions for planetary magnetospheres; Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) and Europa Clipper for Jupiter, Uranus Orbiter and Probe (UOP) for Uranus, and Neptune Odyssey for Neptune approved for launch or proposed for future missions for planetary magnetospheres. I discuss the recent trend and future direction of spacecraft missions as well as remaining challenges in magnetospheric research. I hope this paper will be a handy guide to the current status and trend of magnetospheric missions.

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