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[국내논문] 토크센서를 이용한 CMG의 지상 시뮬레이터 개발
Development of CMG Ground Simulator using Torque Sensor 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.37 no.1, 2009년, pp.89 - 98  

김승현 (과학기술연합대학원) ,  이승목 (과학기술연합대학원) ,  이승우 (한국항공우주연구원)

초록
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CMG는 3축으로 토크를 발생시키기 위해 클러스터로 구성하여 사용할 수 있다. CMG 클러스터에서 발생되는 여러 가지 설계에 고려되어야 할 문제들이 있다. 이러한 문제들을 지상에서 미리 검증하는 것이 필수적이다. 따라서 본 논문에서 토크센서로 위성자세를 계산하는 CMG 시뮬레이터를 제안하였다. 개발과정에서 발생한 김발각문제 해결을 위해 보정방법과 칼만필터가 제시되었다. 보정방법은 계산된 김발각을 기본으로 사용하고 센서 값을 보조로 사용해서 오차를 줄인다. 또한 개발된 CMG 시뮬레이터를 이용하여 특이점 회피를 위한 구동법칙과 자세제어 로직 시험결과도 예로서 제시되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

CMG cluster which consists of four CMGs can be used to produce 3-axis torque. There are many issues that we have to investigate and validate when CMG cluster itself is developed. Thus, its ground validation and verification processes are essential. Therefore, CMG simulator which uses a torque sensor...

Keyword

#제어 모멘트 자이로   #위성 자세 제어   #구동 법칙  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CMG는 어떤 역할을 수행하는가? 위성의 자세제어를 위해 사용되는 구동기에는 일반적으로 RWA(Reaction Wheel Assembly), 모멘텀휠, CMG(Control Moment Gyro), 자기토커, 추력기 등이 있다. CMG는 RWA나 모멘텀휠과 같은 모멘텀 교환장치의 역할을 수행한다. 그런데 CMG는 이렇게 같은 역할을 수행하는 세 종류의 구동기중에서 토크증폭 특성이 가장 좋다[1].
위성의 자세제어를 위해 사용되는 구동기에는 무엇이 있는가? 위성의 자세제어를 위해 사용되는 구동기에는 일반적으로 RWA(Reaction Wheel Assembly), 모멘텀휠, CMG(Control Moment Gyro), 자기토커, 추력기 등이 있다. CMG는 RWA나 모멘텀휠과 같은 모멘텀 교환장치의 역할을 수행한다.
CMG의 시험과 문제점을 찾기 위해 시뮬레이터가 필요한데 시뮬레이터는 무엇을 통해 제작할 수 있는가? 클러스터로 구성된 CMG의 시험과 문제점을 찾기 위해 시뮬레이터가 필요하다. 시뮬레이터는 에어베어링을 사용하여 제작할 수 있고 제작된 사례도 있다[5][6]. 에어베어링을 사용한 경우 실제 위성과는 다르게 움직임이 제한되어 있고 밸런싱과 중력의 영향으로 인해 구성하기 어렵다는 단점이 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (14)

  1. 서현호, 이승우, 이선호, 오시환, 임조령, 용기력, “ 인공위성을 위한 제어모멘트자이로의 설계시 고려요소 및 배치형상 개선방안”, 한국항공우주학회지, 제36권 제1호, 2007, pp.48-56 

  2. 이선호, 이승우, 오시환, 용기력, 김경원, 서현호, “ 위성 자세제어용 소형 CMG 개발(I):설계 및 제작”, 항공우주학회 추계학술발표회, 2005 

  3. S. M. Lee, H. H. Seo, and S. W. Rhee, " Design and Practical Results of Four-CMG Cluster for Small Satellites", KSAS International Journal, Vol. 8, No. 1, May. 2007, pp.105-114 

  4. 이승복, “ A New Steering Law and Hardware Test of Single-Gimbal Control Moment Gyros", 석사학위논문, 과학기술연합대학원, 2008 

  5. J. L. Schwartz, M. A. Peck, and Christopher D. Hall, " Historical review of Air-Bearing Spacecraft Simulators", Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 26, No. 4, July-August 2003, pp. 513-522 

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  6. D. Jung, and P. Tsiotras, " A 3-DoF Experimental Test-Bed for Integrated Attitude Dynamics and Control Research", AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Austin, Texas, 2003 

  7. H. Kurokawa, " Survey of Theory and Steering Laws of Single-Gimbal Control Moment Gyros", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 30, No. 5, Sep-Oct. 2007, pp.1331-1340 

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  8. H. Kurokawa, " Constrained Steering Law of Pyramid Type Control Moment Gyros and Ground Test," Journal of Guidance, Control and Dynamics. Vol. 20, No. 3, 1996, pp.445-449 

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  9. D. E. Cornick, " Singularity Avoidance Control Laws for Single Gimbal Control Moment Gyros", AIAA Paper 79-1698, 1979, pp. 20-33 

  10. H. S. Oh, and S. R. Vadali, " Feedback Control and Steering Laws for Spacecraft Using Single Gimbal Control Moment Gyro", Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 39, No. 2, 1991, pp.183-203 

  11. N. S. Bedrossian, " Steering Law Design for Redundant Single Gimbal Control Moment Gyro Systems", M.S.M.E. Thesis, Massachusetts Inst. of Technology, 1987 

  12. O. Tekinalp, and E. Yavuzoglu, " A New Steering Law for Redundant Control Moment Gyroscope Clusters", Aerospace Science and Technology, Vol. 9, Issue 7, 2005, pp. 626-634 

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  13. B. Wie, D. Bailey, and C. Heiberg, " Singularity Robust Steering Logic for Gyros", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 24, No. 5, Sep-Oct. 2002, pp. 865-872 

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  14. B. Wie, D. Bailey, and C. Heiberg, " Rapid Multitarget Acquisition and Pointing Control of Agile Spacecraft", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 25, No. 1, Jan-Feb. 2002, pp. 96-104 

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