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천리안위성 관성모멘트의 궤도상 측정 시험 분석
Analysis of COMS In-Orbit Test for Moment of Inertia Measurement 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.10 no.2, 2011년, pp.121 - 127  

박근주 (한국항공우주연구원 위성제어팀) ,  박영웅 (한국항공우주연구원 위성제어팀) ,  최홍택 (한국항공우주연구원 위성제어팀)

초록
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추력기 기반 자세제어계 제어기 설계에서 인공위성의 관성모멘트는 중요한 설계 요소이다. 설계 과정에서 불확실성을 고려하기는 하지만 큰 규모의 태양전지판과 같은 유연 구조물을 가지는 정지궤도 위성의 경우 추력기의 작동 제어주기와 유연모드의 간섭을 피하기 위해 정확한 관성모멘트의 측정이 요구된다. 천리안 위성의 경우 전이궤도에서 임무궤도로 전환하기 전에 관성모멘트의 측정이 수행되었는데, 본 논문에서는 천리안위성의 관성모멘트 측정 방법을 유추해서 기술하고, 실제 궤도상 시험에서 측정된 관성모멘트 값과 비교하였다. 이를 통해, 자세제어계 상세 설계 단계에서 고려된 불확실성 범위 내에 관성모멘트 값이 유지되었음을 확인하여 설계의 적합성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the attitude and orbit control subsystem design, the moment of inertia of the satellite is the major contributor to be considered. Satellites equipped with large solar arrays need to measure the moment of inertia accurately to avoid the interference of the thruster actuation period with its flexi...

주제어

#천리안위성   #궤도상 시험   #관성모멘트   #자세제어계   #광학자이로  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 자세제어계 추력기 기반 제어기 설계의 적합 여부를 평가하기 위해 수행된 관성모멘트 측정 궤도상 시험 결과 제어기 상세 설계에서 고려된 불확실성 범위(롤·요축 ±15%, 피치축 ±5%)를 벗어나지 않는 결과를 얻었기 때문에 제어기 설계가 적합함을 확인하였다. 본 논문에서는 관성모멘트 측정을 위해 수행한 천리안위성 운용과 운용 중에 획득한 텔레메트리 자료를 이용한 관성모멘트 추정 기법을 유추하였다. 유추된 추정기법을 적용하여 결정한 관성모멘트 값과 ASTRIUM의 결과를 비교하여 롤축 2%, 피치·요축으로는 1% 미만의 차이를 확인하였는데, 이것은 추정에 사용된 데이터의 미세한 차이 때문이라고 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
관성모멘트의 측정은 어떻게 수행하는가? 관성모멘트의 측정은 크게 두 가지 방법으로 나눠서 수행하는데, 휠 기반 제어기를 사용하는 비행모드에서 수행하는 방법은 휠에서 계산된 각운동량의 변화와 광학자이로로 측정된 각속도의 관계를 이용하고 추력기 기반 제어기를 사용하는 비행모드에서 수행하는 방법은 광학자이로로 측정된 각속도의 변화와 추력기 작동으로 인한 반작용 토크 변화의 상관관계를 이용한다. 롤과 피치축에 대해서는 휠 기반 제어기를 사용하는 비행모드에서 수행되었고, 요축에 대해서는 최종 지구획득 단계인 추력기 기반 제어기를 사용하는 비행모드에서 수행되었다.
추력기 기반 자세제어계 제어기 설계에서 중요한 설계 요소는 무엇인가? 추력기 기반 자세제어계 제어기 설계에서 인공위성의 관성모멘트는 중요한 설계 요소이다. 설계 과정에서 불확실성을 고려하기는 하지만 큰 규모의 태양전지판과 같은 유연 구조물을 가지는 정지궤도 위성의 경우 추력기의 작동 제어주기와 유연모드의 간섭을 피하기 위해 정확한 관성모멘트의 측정이 요구된다.
천리안 위성이 임무궤도에 진입하여 정상모드에서 수행한 시험은 무엇이 있는가? 발사체는 천리안 위성을 전이궤도에 올려주는데, 이 후 천리안위성은 세 차례의 원지점 점화기동을 수행 하여 임무궤도에 진입하고, 정상모드로 전환되었다. 정상모드에 진입 후 수행하는 위성본체의 궤도상 시험 중에는 관성모멘트의 불확실성을 확인하기 위한 관성모멘트 측정 시험이 포함되어 있다. 이 시험을 통해 측정된 관성모멘트 값이 자세제어계 상세 설계에 고려된 불확실성 범위를 벗어나는 경우 추력기 기반 제어기의 제어 주기를 변경해야 된다.
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참고문헌 (3)

  1. COMS 공동설계팀, AOCS IOT Report, COMS.RP.00343.DP.T.ASTR (1/0), 한국항공우주연구원, 2010 

  2. COMS 공동설계팀, COMS Transfer Orbit Operations Report, COMS.RP.00338.DP.T.ASTR (1/0), 한국항공우주연구원, 2010 

  3. 박근주, 천리안위성 관성모멘트 측정 궤도상 시험분석, KARI-SCT-TN-2010-017, 한국항공우주연구원, 2010 

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