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2-축 자이로 안정화 김발 시스템의 외란보상 앞먹임 제어를 위한 실험적 2-축 외란 동시 식별
A Simultaneous Experimental Disturbances Identification of Gyro Stabilized 2-Axes Gimbal System for Disturbance Feedforward Compensation Control 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.21 no.4, 2018년, pp.508 - 519  

여성민 (가천대학교 기계공학과) ,  강민식 (가천대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper concerns on stabilization control of a gyro-stabilized 2-axes gimbal system which is mounted on a moving vehicles such as automobiles, armored vehicles, ships, flying vehicles, etc. A target image acquisition system is attached on the inner gimbal, and the gimbal systems are required to r...

주제어

#질량 불균형   #마찰   #앞먹임 보상제어   #안정화 제어   #좌표 변환   #동시 식별  

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

문제 정의

  • 본 연구 대상인 자이로 김발 시스템은 내부 김발에 3-축 자이로와 3-축 가속도계가 일체화된 센서가 부착되어 있으므로, 김발 베이스가 임의의 경사를 갖고 있을 때에도 중력방향을 찾을 수 있는 특징이 있다. 본 연구에서는 이 2-축 자이로 김발 안정화 시스템에서 실험적 방법에 의해 시스템 동적 파라미터 규명과 아울러 질량불균형 벡터와 마찰을 규명하는 방법을 제시한다. 여기서 얻어진 질량불균형 벡터와 측정하는 직선가속도의 벡터곱을 구하여 외란 토크를 얻고 이를 앞먹임 보상제어에 이용하여 안정화 성능을 향상시킬 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
절대좌표계 기준 시선의 안정화란 무엇인가? 절대좌표계 기준 시선의 안정화는 시스템이 장착된 베이스가 이동 또는 회전하더라도 시선 벡터를 일정하게 유지시키는 것을 의미하며, 다양한 분야에 적용되고 있다. 예를 들면, 차량이나 선박과 같은 이동차량에서 정지위성과의 통신에 사용되는 OTM(On The Move)단말기의 안테나 시선 안정화, 기동 중인 전차나 장갑차의 포신 안정화, 차량 이동 중 카메라 시선의 안정화, 드론 카메라의 시선 안정화 등을 들 수 있다[1-4].
대부분의 안정화 시스템의 구동 방법은 무엇인가? 대부분의 안정화 시스템은 메커니즘의 단순성과 제어의 용이성 때문에 2-축 김발 또는 3-축의 김발 구조로 구성되며[2-13], 구동 방법으로는 회전축의 직접 구동, 볼-스크류 구동[16], 케이블 차동구동[17] 등이 있다. 특히 시선방향 축의 회전이 안정화에 문제가 되지 않는 경우에는 2-축 김발 구조가 많이 사용되며, 구동 정밀도를 위해 직접구동방식을 사용한다.
절대좌표계 기준 시선의 안정화가 적용된 예시는 무엇인가? 절대좌표계 기준 시선의 안정화는 시스템이 장착된 베이스가 이동 또는 회전하더라도 시선 벡터를 일정하게 유지시키는 것을 의미하며, 다양한 분야에 적용되고 있다. 예를 들면, 차량이나 선박과 같은 이동차량에서 정지위성과의 통신에 사용되는 OTM(On The Move)단말기의 안테나 시선 안정화, 기동 중인 전차나 장갑차의 포신 안정화, 차량 이동 중 카메라 시선의 안정화, 드론 카메라의 시선 안정화 등을 들 수 있다[1-4].
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참고문헌 (26)

  1. J. Lim, Y. J. Choi, J. Ryu, H. D. Seok, B. Y. Kim, and M. S. Kang., “Adaptive Disturbance Compensation Control for Heavy Load Target Aiming System to Improve Stabilization Performances,” Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 15, No. 11, pp. 1303-1310, 2005. 

  2. S. M. Yeo, T. G. Park, and M. S. Kang, "Feedforward Compensation of Mass Unbalance Torque for 2-DOF Gimbal System," KSPE Autumn Conference, p. 206, 2017. 

  3. M. S. Kang, J. J. Kim, and T. G. Park, "Stabilization Control of OTM(On-The-Move) Satellite Antenna," KSME Spring Autumn Conference, pp. 83-84, 2012. 

  4. M. S. Kang and Y. W. Cho, “Stabilization Control of Line of Sight of OTM(On-The-Move) Antenna,” The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 59, No. 11, pp. 2073-2082, 2010. 

  5. F. Du, P. Li, Z. Wang, M. Yue, and X. Feng, "Modeling, Identification and Analysis of a Novel Two-axis Differential Micro-feed System," Precision Engineering, Vol. 50, pp. 320-327, 2017. 

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  6. M. S. Kang, W. G. Song, J. H. Yoon, and C. J. Kim, "Stabilization Control of Point Tracking System," KSPE Spring Conference, pp. 265-269, 1998. 

  7. Y. J. Choi and M. S. Kang, “Dual Stage Servo Controller for Image Tracking System,” Korean Society of Precision Engineering, Vol. 24, No. 2, pp. 86-94, 2007. 

  8. J. H. Kim, Y. J. Park, and Y. S. Park, "A Study on Stabilization Errors of Vehicle-mounted System using 2-axes Gyro Sensor," SICE Annual Conference, pp. 1910-1915, 2008. 

  9. S. H. Jo, “Real-time Unbalance Moment Compensation Method for Line of Sight(LOS) Stabilization Control System,” Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 26, No. 3, pp. 323-330, 2016. 

  10. S. G. Paek, K. M. Lee, Y. Sun, and S. J. Lee, "Feedforward Controller Design of the Gimbal System for Improving the Designation Performance," KIEE Information and Control Symposium, pp. 255- 256, 2011. 

  11. Y. B. Jeon, W. S. Choi, J. H. Han, S. W. Lee, and T. H. Kang, “A Robust State Feedback Control of Gimbal System with Parametric Uncertainty,” Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers, Vol. 52, No. 8, pp. 140-147, 2015. 

  12. Y. J. Shin, S. H. Lee, K. J. Seong, H. G. Kang, and B. Y. Yeou, "Modeling and Dynamic Analysis of the Two Axis Gimbaled System for Optimization of Seeker Disturbance Torque," KSME Spring and Autumn Conference, pp. 13-18, 2006. 

  13. S. Y. Lee, Y. H. Lee, and J. S. Lee, "A Friction Compensation Method for 2 Axis Gimballed Seeker," KIEE Information and Control Symposium, pp. 197-198, 2011. 

  14. M. S. Kang, “Precision Stabilization Control of Servo-System By Using Friction Compensation,” Korean Society of Precision Engineering, Vol. 16, No. 3, pp. 109-115, 1999. 

  15. S. H. Choi and K. S. Park, "Tension Analysis of a 6-DOF Cable-Driven Parallel Robot Considering Dynamic Pulley Bearing Friction," KSME Spring and Autumn Conference, pp. 2691-2695, 2016. 

  16. H. J. Park, Y. I. Kim, S. B. Jung, D. H. Kim, and M. S. Kang, "2-Axis Stabilization Platform for Moving Camera," KSPE Autumn Conference, pp. 107-108, 2008. 

  17. H. J. Kwon, H. M. Kim, S. M. Jo, and M. S. Kang, "2-Aixs Stabilization System of cable Differential Mechanism," KSPE Autumn Conference, pp. 293-294, 2009. 

  18. Y. J. Shin, K. R. Cho, J. K. Lee, S. Cho, and S. Choi, “A Study of Motion for Four-Aixs Stabilizaed Platform Including Effects of Gimbal Bearing Friction,” Korean Society of Precision Engineering, Vol. 12, No. 6, pp. 52-63, 1995. 

  19. M. Quanqi, L. Gang, Z. Maiying, and C. Zhongyi, "Imbalance Torque Compensation for Three-axis Inertially Stabilized Platform Using Acceleration Feedforward," IEEE International Symposium, 2012. 

  20. Y. J. Shin, K. J. Seong, H. K. Kang, and B. Y. Yeou, "Dynamic Analysis of the Two Axis Gimbal System Using RecurDyn and Matlab," KSAS Autmn Conference, pp. 824-827, 2005. 

  21. K. N. Lee, B. H. Lee, J. Lee, J. E. Kim, and J. B. Song, “Stabilization System for Mobile Antenna Gimbal based on Dynamic Characteristics Analysis,” The Korean Society of Mechanical Engineers(A), Vol. 37, No. 7, pp. 851-856, 2013. 

  22. M. S. Kim, G. S. Yoo, J. J. Yun, and M. C. Lee, “Identification of Dynamic Characteristics of Gimbals for Line-of-Sight Stabilization Using Signal Compression Method,” KSPE, Vol. 25, No. 7, pp. 72-78, 2008. 

  23. W. Mao, G. Liu, J. Li, and J. Liu, "An Identification Method for the Unbalance Parameters of a Rotor-Bearing System," Hindawi Publishing Corporation Shock and Vibration, pp. 1-9, 2016. 

  24. D. K. Song, S. W. Park, and J. H. Cho, "Design and Optimization of Balancing for a Biaxial Gimbal," KSPE Autumn Conference, pp. 161-162, 2015. 

  25. X. Li, W. Cheng, and X. Li, “Modelling of Gimbal Control Moment Gyro and Analysis of Gimbal Disturbance Impact,” Technical Gazette, Vol. 21, No. 7, pp. 1189-1199, 2014. 

  26. B. Ekstrand, “Equations of Motion for a Two-axes Gimbal System,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 37, No. 3, pp. 1083-1091, 2001. 

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