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문제 정의
- 위성의 자세제어가 안정화되는 단계에 도달하면, 반작용휠이 영속도 근처의 저속구간에 위치하게 되며, 이 때 I-제어기와 반작용휠 마찰력의 상호 영향 때문에 정밀 자세제어가 일어나지 못함을 보인다. 그리고 위성이 안정화 단계에 접어들었을 때, I-제어기를 사용하지 않고, PD 제어기의 이득값을 증가시키는 방법으로 자세오차를 줄이는 방법을 제안하고자 한다.
- 반작용휠의 정상속도를 0으로 두고 위성자세 제어를 수행할 경우에 대해서 살펴보았다.
- 본 논문에서는 반작용휠 마찰력에 대한 직접적인 보상 및 제어 보다는, 위성 자세제어기 자체의 이득값을 조절하는 방식을 연구해본다. 위성의 자세제어가 안정화되는 단계에 도달하면, 반작용휠이 영속도 근처의 저속구간에 위치하게 되며, 이 때 I-제어기와 반작용휠 마찰력의 상호 영향 때문에 정밀 자세제어가 일어나지 못함을 보인다.
- 본 연구에서는 저속구간의 특성이 정밀하게 모사된 반작용휠 모델을 통하여, 저속구간의 반작용휠 특성 및 설계된 제어기의 동작을 확인하였다.
- 본 절에서는 반작용휠 저속구간에서의 특성을 살펴보기 위해서, 반작용휠의 정상상태 속도가 2000RPM일 때와 0 RPM일 때를 비교해본다. 본절의 내용은 휠 정상상태가 영속도일 때는 자세 오차가 발생한다는 기존 연구결과[7]을 토대로 다음을 보완한 내용임을 밝혀둔다.
- 또한 위성 외부에서 계속해서 들어 오는 외란 토크에도 자세제어가 이루어지는지를 확인해야 한다. 본 절에서는 이와 같은 실제 환경에서도, 제안된 자세제어기가 정상 동작하는지를 살펴본다. 필터는 0.
- 이러한 문제를 해결하기 위해서, I 제어기 없이 PD 제어기만으로 자세제어를 수행하는 방법을 연구하였다. 초기에는 낮은 이득값의 PD 제어기로 자세제어를 수행하다가, 자세오차가 작아지면 PD 제어기의 이득값을 키우는 방법을 통해서, 정밀한 위성자세제어를 달성하였다.
가설 설정
- 본 논문에서는 반작용휠 저속구간에서의 특성 및 자세제어성능을 살펴보기 위해서 Fig. 1 및 Table 4-5와 같은 1축 자세제어 환경을 가정하였다. 반작용휠 모델은 Honeywell사로부터 제공받은 정밀 모델을 사용하였다.
- 본 절에서는 이와 같은 실제 환경에서도, 제안된 자세제어기가 정상 동작하는지를 살펴본다. 필터는 0.3Hz의 대역폭을 가지는 1 차 필터를 적용하였으며, 0.01mNm 크기의 외란이 들어오는 상황을 가정하였다.
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