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장석호(Seok-ho Jang),이현재(Henzeh Leeghim) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.10
쿼드로터는 다른 비행체에 비해 작고 가벼워서 바람과 같은 외란에 민감하다는 단점이 있다. 이 단점을 해결하기 위해 외란에 강인한 제어기법을 이용하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 외란을 해결하기 위해 적은 힘으로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 CMGs (Control Moment Gyros)를 활용하였다. 쿼드로터의 자세 제어를 위해 2개의 CMGs를 활용하였고, 4개의 로터와 2개의 CMGs를 구동하기 위한 시스템을 구성하였다. 구성한 시스템의 제어 성능을 확인하기 위해 외란이 있는 환경에서 자세 제어에 대한 시뮬레이션을 진행하였다. Quadrotors relatively smaller and lighter than other aircraft have a disadvantage of being sensitive to the external disturbances. In order to solve this disadvantage, many studies have been conducted by various control techniques robust to disturbances. In this paper, CMGs (Control Moment Gyros) introducing relatively large control torque with an identical amount of electric powers are applied to cancel the external disturbances. Two CMGs are considered to control the attitude of quadrotors so that a multi-copter installed with two CMGs and four rotors are introduced for this work. Finally, to verify the control performance of the proposed system by the CMGs, a numerical simulation conducted in the given harsh environment.
한 개의 제어모멘트자이로 고장에 따른 위성 각속도 안정화 분석
진재현(Jaehyun Jin),이현재(Henzeh Leeghim) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.5
인공위성의 자세제어 구동기인 제어모멘트자이로의 고장에 따른 제어 특성을 분석하였다. 특히, 4개 중에 한 개가 고장난 상황을 고려하였다. 가장 많이 사용되는 피라미드와 box-90 구조를 고려하였으며, 고장 발생 이후의 특이점 및 특이면을 분석하고 비교하였다. 모듈이 고장나고 휠 속도를 줄이는 과정에 대한 동역학 방정식을 유도하였다. 정상인 세 모듈이 고장난 모듈의 모멘텀을 흡수하면서 위성의 각속도를 안정화하는 과정을 분석하였는데, 특이형상에서 나머지 CMG가 교착되거나 과도하게 요동할 수 있는데, 짐벌각 재조정을 통하여 방지할 수 있음을 제시한다. The control characteristics after the failure of the control moment gyros, the actuators for satellite attitude control, were analyzed. In particular, the situation where one out of four failed was considered. For the most commonly used pyramids and box-90 structures, the singularities and singular surfaces after failure were analyzed and compared. Dynamic equations for the process of reducing the wheel speed after the failure were derived. The process of stabilizing the angular velocity of a satellite while absorbing the momentum of the faulty module by the three normal modules was analyzed. For singular shapes, the remaining CMGs may be locked or excessively shake. The authors proposed that it can be prevented by rearranging the gimbal angles.
J2 섭동을 고려한 비공면 타원 궤도에서의 우주비행체 요격
오승렬(Snyoll Oghim),이현재(Henzeh Leeghim) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.11
본 논문은 지구의 J2 섭동을 고려한 비공면 타원궤도에서의 우주 비행체의 요격 문제를 다룬다. J2에 의한 영향은 지구를 돌고 있는 우주비행체 궤도를 변화시키는 주된 요인이 되며, 이를 해결하기 위해 실시간 요격 방법을 제안한다. 구형의 지구와 순간추력을 고려한 운동방정식을 기반으로 최적화 문제를 구성하고 수치적으로 얻어진 최적해를 인터셉터의 추진방향으로 설정한다. 위치 오차는 최적화 문제를 반복적으로 해결하고 인터셉터의 추진 방향을 수정하는 방식으로 해결한다. 다양한 궤도를 상황을 고려하여 제안하는 방법을 검증한다. This paper deals with spacecraft intercept problem on non-coplanar elliptical obit considering J2 perturbation. This disturbance addressed in this work is a major factor changing the trajectory of a spacecraft orbiting the Earth. To resolve this issue, a real-time intercept method is proposed. This method is based on the optimization problem which consist of the equation of motion considering spherical earth and impulse, and the optimal solution numerically obtained is set as the direction of the thrust of the interceptor. The position error is resolved by iteratively solving the optimization problem and modifying the direction of thrust of interceptor. The proposed method in this paper is verified by using various numerical examples.