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선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.1
본 논문에서는 나로호 2단 킥모터 TVC 노즐에 대한 행정확인시험 방법과 행정확인시험 데이터로부터 TVC 운용 특성을 분석하는 과정 및 결과에 대해 다루었다. 개루프 행정확인 시험을 통해 TVC 스트로크와 포텐셔미터 전압 간의 관계를 분석하고, 폐루프 행정확인시험을 통해 노즐정렬오차, TVC 구동오차, TVC 중립위치, 플렉스씰 노즐의 회전중심위치, 비행시험후 분석에 사용할 노즐각 환산계수 등을 분석할 수 있음을 보였다. 아울러, 나로호 1호기 및 2호기 TVC 시스템에 대해 행정확인시험을 수행한 결과 TVC 운용 관련 모든 파라미터가 정상 범위 내에서 설정되었음을 정량적인 수치로써 제시하였다. This paper deals with TVC nozzle stroke verification test and corresponding analysis techniques related to kick motor TVC system of KSLV-I second stage. It is shown that the relationship between TVC stroke and potentiometer voltage is revealed via the open-loop stroke verification test, and other major operational parameters including nozzle alignment error, actuation error, neutral position, radius of nozzle rotation, location of nozzle rotation center, angle conversion coefficients, etc. are analyzed via the closed-loop stroke verification test. The TVC stroke verification test results for the first and second flight model of KSLV-I show that all TVC operational parameters of KSLV-I second stage were normally setup for the first and second flight tests.
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),최형돈(Hyung-Don Choi) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.2
본 논문에서는 3단형 발사체의 TVC 자세제어설계 및 벤딩필터 설계 결과를 제시하였다. TVC 자세제어기로 사용된 비례미분 제어기의 이득을 안정성 여유 조건을 토대로 제어루프의 고유주파수의 함수 형태로 결정되도록 하였으며, 유연모드 안정화를 위한 벤딩필터의 계수는 파라미터 최적화 기법을 이용해서 주어진 안정성 구속조건을 만족시키도록 결정하였다. 설계된 TVC 제어기와 벤딩필터의 타당성 및 성능에 대한 최종적인 분석은 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통하여 수행되었다. This paper concerns attitude controller design for a 3-staged launch vehicle which has movable nozzle TVC systems for all stages as its control systems. The PD-type control gains are determined by shaping the corresponding closed-loop natural frequencies for the purpose of guaranteeing the required stability margin. Bending filters are also designed to stabilize the bending modes by using parametric optimization method. The designed controllers are verified using six degree of freedom flight simulations in MATLAB.
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),최형돈(Hyung-Don Choi) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.10
본 논문에서는 KSR-Ⅲ 김발엔진 구동장치의 공진현상을 감쇠시키기 위한 서보필터 설계 결과를 제시하였다. 자세제어를 위한 김발엔진 구동장치를 엔진 지지구조물에 부착시켰을 때 저주파 영역에서 구조물과 구동장치 유압 모드 간의 공진 현상이 발생하였고 이러한 공진현상을 감쇠시키기 위하여 서보필터의 설계가 요구되었다. 서보필터의 설계 과정으로 김발엔진 구동장치의 동특성 시험을 기반으로 서보필터 형상을 먼저 결정하고 보완 라그랑지안 공진화 기법을 이용하여 필터 파라미터의 최적값을 계산하였으며 최종적으로 비행용으로 적합한 서보필터를 결정하였다. This paper concerns servo filter design for KSR-Ⅲ gimbal engine actuation system. When the actuator system is attached to engine mount frame, unexpected resonant modes in low frequency can occur and make the control system unstable. In order to prevent the resonance in the actuation system, a proper lowpass servo filter is designed. Based on the dynamic test data including the resonant effect, the shape of the servo filter is determined, and then the corresponding parameters are optimally designed. The best solution is finally selected via dynamic tests including the servo filter.
KSLV-I 실물형 킥모터조합체 TVC 구동특성시험 및 분석
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park) 한국항공우주연구원 2007 항공우주기술 Vol.6 No.1
본 논문에서는 KSLV-I 상단부 시험을 목적으로 실물형으로 제작된 킥모터 조합체에 대한 TVC 구동특성시험과 분석 결과에 대해 정리하고자 한다. 실물형 킥모터 조합체는 추진제 대신 물을 채울 수 있는 구조로 되어서 수압으로 연소압 상황을 모사하면서 챔버압에 따른 플렉스씰 TVC 노즐의 특성을 파악할 수가 있으며, 챔버압에 따른 TVC 정적 및 동적 특성 변화 또한 분석할 수가 있다. 실물형 킥모터 조합체에 대한 TVC 구동 시험을 수행하는 데 필요한 설비 구축 과정에 대해서 개략적으로 설명하고, TVC 정적 시험을 통한 제어 특성 분석 결과 및 TVC 동적 시험을 통한 동특성 분석 결과를 정리한다. 이러한 결과들은 KSLV-I 의 TVC 자세제어 정밀도를 높이는 데 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다. In this paper, the TVC actuation test and analysis results for a flexible seal kick motor nozzle are presented. A real-sized test model of KSLV-I kick motor system is applied to water pressurizing TVC tests which investigate the property changes in TVC nozzle expansion and TVC actuation performance against chamber pressure changes. The equipments which are required for TVC actuation tests are briefly explained. The TVC actuation tests are firstly accomplished in static mode, which reveals TVC error characteristics including thrust misalignment, control accuracy, and TVC stroke increase, etc. The properties in frequency domain is given via dynamic tests. These results may play an important role in enhancing the TVC control performance of KSLV-I.
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.1
본 논문에서는 나로호 3차 비행시험에서의 2단 자세제어 결과를 정리하였다. 나로호 2단 추력기시스템에 의한 무추력 비행구간 3축 자세제어 및 추력벡터제어에 의한 킥모터 연소구간 피치/요 자세제어가 정상적으로 수행되었음을 보였다. 무게중심 오프셋, 킥모터 슬래그 영향, 킥모터 잔류추력 영향으로 인한 외란에도 불구하고 2단 자세제어기가 모든 비행구간에서 성공적으로 작동하였음을 보였다. 이러한 결과들은 국내의 발사체 자세제어기술을 향상시키는 데 있어서 중요한 토대를 마련할 것이다. This paper summarizes results of second stage attitude control of KSLV-I third flight test. The results show that three axes attitude control at coasting phases of KSLV-I was successfully accomplished by the reaction control system, and pitch and yaw attitude control at thrusting phase where second stage kick motor burns was also normally accomplished by using the thrust vector control system. It is verified that the second stage controller performed successfully for all flight phases regardless of some disturbances due to mass center offset, slag effects, and residual thrust of kick motor. These results may provide an important basis in enhancing domestic technology level of attitude control of launch vehicle.