[논문]각속도 제한을 고려한 인공위성의 슬라이딩 모드 자세제어

김민영; 장석호; 이현재

doi:10.5139/jksas.2021.49.2.129

[국내논문] 각속도 제한을 고려한 인공위성의 슬라이딩 모드 자세제어
Sliding Mode Attitude Control of Spacecraft Considering Angular Rate Constraints 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.49 no.2, 2021년, pp.129 - 138

김민영 (Chosun University) , 장석호 (Chosun University) , 이현재 (Chosun University)

초록
AI-Helper

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.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to the active progress in space programs for various types of ground and space missions, the high agile spacecraft maneuverability is also required. To meet the requirement of the given space missions, the Control Moment Gyros (CMG) for the alternatives of the classical reaction wheels can release the attitude maneuverability restrictions. In addition, the angular rates of the spacecraft is constrained due to the limited actuator characteristics. In this paper, a sliding mode control technique for the attitude control of the spacecraft equipped with the pyramid type of CSCMG(Constant Speed CMG) is designed, and the stability of the control system is guaranteed by using the Lyapunov stability theory. Finally, the control law proposed is analyized by numertical simulations.

Keyword

참고문헌 (18)

Wie, B., Weiss, H. and Arapostathis, A., "Quaternion Feedback Regulator for Spacecraft Eigenaxis Rotations," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 12, No. 3, May-June 1989, pp. 375-380.

상세보기
Wie, B. and Jianbo, L., "Feedback Control Logic for Spacecraft Eigenaxis Rotations Under Slew Rate and Control Constraints," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 18, No. 6, November-December 1995, pp. 1372-1379.

상세보기
Schaub, H., Vadali, S. R. and Junkins, J. L., "Feedback Control Law for Variable Speed Control Moment Gyros," Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 46, No. 3, July-September 1998, pp. 307-328.

상세보기
Wie, B., Bailey, D. and Heiberg, C., "Rapid Multi Target Acquisition and Pointing Control of Agile Spacecraft," Journal of Guidance Control, and Dynamics, Vol. 25, No. 1, January-February 2002, pp. 96-104.

상세보기
Bailey, D., "Nonlinear Control of Velocity Limited Plants," U.S. Patent Pending, 1998.
Shtessel, Y., Edwards, C., Freidman, L. and Levant, A., "Sliding Mode Control and Observation," Birkhauser, NewYork, 2013, pp. 1-42.
Terui, F., "Position and attitude control of a spacecraft by sliding mode control," Proceedings of the 1998 American Control Conference, ACC, IEEE, Vol. 1, June 1998, pp. 217-221.
Zhou, N., Xia, Y., Wang, M. and Fu, M., "Finite-time attitude control of multiple rigid spacecraft using terminal sliding mode," International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 25, No. 12, 2015, pp. 1862-1876.

상세보기
Bedrossian, N. S., Paradiso, J., Bergmann, E. V. and Rowell, D., "Steering Law Design for Redundant Single-Gimbal Control Moment Gyroscopes," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 13, No. 6, 1990, pp. 1083-1089.

상세보기
Nakamura, Y. and Hanafusa, H., "Inverse Kinematic Solutions with Singularity Robustness for Robot Manipulator Control," Journal of Dynamic systems, Measurement, and Control, Vol. 108, September 1986, pp. 163-171.

상세보기
Zhihong, M., Paplinski, A. P. and Wu, H. R., "A robust terminal sliding mode control scheme for rigid robotic manipulators," IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 39, No. 12, December 1994, pp. 2464-2469,

상세보기
Jang, S. H., Yang, Y. Y. and Leeghim, H., "Performance Analysis for Quadrotor Attitude Control by Super Twisting Algorithm," The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 48, No, 5, May 2020, pp. 373-381.

원문보기 상세보기
Leeghim, H., Lee, D. H., Bang, H. and Lee, K., "Spacecraft attitude control by combination of various torquers," International Journal of Systems Science, Vol. 40, No. 10, 2009, pp. 995-1008.

상세보기
Lee, H., "Optimal Steering Laws for Control Moment Gyros," Ph.D Thesis, Korea Advanced Institute of Science and Technology, 2007.
Rhee, S. W., Seo, H. H. and Yoon, H. J., "Agile Attitude Control of Small Satellite using 5Nm Small CMG," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 46, No. 11, November 2018, pp. 952-960.

원문보기 상세보기
Wie, B., Bailey, D. and Heiberg, C., "Singularity Robust Steering Logic for Redundant Single-Gimbal Control Moment Gyros," Journal of Guidance Control, and Dynamics, Vol. 24, No. 5, September-October 2001, pp. 865-872.

상세보기
Junkins, J. L. and Schaub, H., "Analytical Mechanics of Space Systems," American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2009.
Wie, B., "Space Vehicle Dynamics and Control," American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2008.

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증