전류 변화에 따른 직구동 모터의 공극 측정

기태석(Taeseok Ki),박윤식(Youn-sik Park),박영진(Youngjin Park) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

Direct drive motor has many strengths. However, it also has a typical problem that weak at disturbance. When disturbance applied, air gap, the distance between stator and rotor, is changed and it can cause difficulty of motor position control and even breakdown of a motor. Therefore, problems that caused by disturbance, can be controlled by measuring the change of air gap. In this paper, new air gap measuring method is suggested. Predicting the change of air gap by doing dynamic analysis of the DDM and current measuring. Also do the feasibility test by simulation to know about possibility of a new method.

다축 핀틀-노즐을 장착한 고체추진기관의 압력 및 추력 제어 기법 연구

기태석(Taeseok Ki),하동성(Dongsung Ha),진정근(Jungkun Jin),이정섭(Jeongsub Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5

본 논문에서는 다축 핀틀-노즐을 장착한 고체추진기관의 핀틀의 위치 제어를 통해 연소관 내부의 압력과 각 핀틀-노즐 구조체에서 발생하는 추력을 제어하는 기법을 연구하였다. 본 연구의 대상인 고체추진기관은 직격요격체(KKV, Kinetic Kill Vehicle)로 목표물을 정확하게 요격하기 위하여 추력 제어가 가능한 핀틀-노즐 구조체를 여러 축 방향으로 장착하여 빠른 응답과 정밀한 제어를 가능하게 한다. 핀틀의 축방향 구동을 통해서 노즐목 면적을 변화시킬 수 있다. 이러한 노즐목 면적의 변화를 통해서 연소관 내부의 압력을 제어할 수 있고, 또한 노즐목 면적 및 연소관 내부 압력의 변화를 통해서 최종적으로 각 노즐에서 발생하는 추력을 제어할 수 있다. 즉 연소관 내부 압력과 추력은 독립적으로 제어가 불가능하므로, 동시에 두 변수의 제어가 가능한 기법을 개발하였다. In this paper, control method of internal pressure and thrust of solid rocket motor, which is equipped multi pintle-nozzle structures, is studied. The studied solid rocket motor is KKV(Kinetic Kill Vehicle), which should be controlled precisely with high response to intercept the target and multi axis pintle-nozzles make it possible. Pressure can be controlled by pintle that makes change of nozzle throat area by moving its axial position and thrust can also be controlled with varying pressure and nozzle throat area. Therefore, the method, that controls both internal pressure and thrust simultaneously, is developed.

공극 추정을 위한 모터의 전류와 병진운동 사이의 관계 분석

기태석(Taeseok Ki),박윤식(Youn-sik Park),박영진(Youngjin Park) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.5-3

가변 연소면적 DACS의 압력 제어 기법

기태석(Taeseok Ki),박익수(Iksoo Park),허준영(Jun-Young Heo),진정근(Jungkun Jin) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

본 논문에서는 연소 면적이 시간에 따라 변하는 DACS의 압력 제어 기법을 설계하고 시뮬레이션을 통해 설계된 제어 기법의 성능을 확인하였다. 일반적으로 고체 추진제를 탑재한 DACS는 연소 면적이 일정하도록 설계된다. 이러한 경우 압력 및 추력 제어가 용이하다는 장점은 있으나, 추진제 연소에 의해 생성된 연소 가스가 추력 발생에 사용되지 않고 그대로 배출되는 경우가 발생한다. 따라서 그레인 형상의 최적화 설계가 필요하며, 이러한 경우 연소 면적이 시간에 따라 변하게 된다. 가변하는 연소 면적을 외란으로 가정할 수 있으며 이러한 시스템에 대하여 적응 제어 기법을 적용할 경우 효과적으로 연소관 내부 압력을 제어할 수 있다. Control method for DACS with variable burning area is designed and the performance of the control method is analyzed by doing simulation at various conditions. DACS, which got solid propellant on board, is designed as end-burning type typically. End-burning type DACS has the merit of controlling pressure and thrust, but it discharges the combustion gas which does not using for getting thrust. Therefore, optimal design of propellant grain and burning area changes over time as a result. Variable burning area can be assumed as a disturbance and adaptive control method is useful for pressure control of DACS effected by disturbance.

다축 핀틀 노즐을 장착한 고체추진기관의 동적 모델링 및 특성 분석

기태석(Taeseok Ki),홍석현(Seokhyun Hong),박익수(Ik-soo Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

본 논문에서는 다축의 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 성능 변수를 이론적으로 분석하고 동적모델링하였다. 이렇게 수립된 모델을 이용하여 시스템 동적 특성의 지배 변수를 파악하기 위하여 동적분석을 수행하였다. 해당 시스템에 대한 모델을 수립하기 위해서는 기존의 연소 시스템에 대한 이론적인 모델과 함께 핀틀이 구동함에 따라 발생하는 동역학적 특성을 분석하여 모델에 포함시켜야 한다. 다축의 핀틀 노즐을 장착한 추진기관은 정상상태의 성능은 물론 정밀한 추력의 제어를 위해 응답시간과 같은 과도상태의 동적 특성 역시 중요한 설계 조건이 된다. 따라서 수립한 모델을 기반으로 개루프시스템의 응답시간 특성을 분석하고, 압력 제어를 통해 응답시간에 대한 요구 조건을 만족할 수 있도록 하였다. Performance parameters of solid rocket motor with multi axis pintle nozzles were analyzed theoretically and modeled. For figuring out the governed variable of dynamic characteristics of system, dynamic analysis was done by using established model. To present characteristics of this system, the model should include not only internal ballistics of propulsion unit but also actuating system to move pintle. For solid rocket motor with multi axis pintle nozzles, not only performance of steady state but also dynamic characteristic of transient state is important design parameter to precise thrust control. Therefore, response time of open-loop system was analyzed by using established model and requirement about response time was satisfied by controlling pressure.

다축 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 동적 모델링 및 특성 분석

기태석(Taeseok Ki),홍석현(Seokhyun Hong),박익수(Ik-soo Park) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.3

Performance parameters of solid rocket motor with multi axis pintle nozzles were analyzed theoretically and modeled. For figuring out the governed variable of dynamic characteristics of system, dynamic analysis was done by using established model. To present characteristics of this system, the model should include not only internal ballistics of propulsion unit but also actuating system to move pintle. For solid rocket motor with multi axis pintle nozzles, not only performance of steady state but also dynamic characteristic of transient state is important design parameter to precise thrust control. Therefore, response time of open-loop system was analyzed by using established model and requirement about response time was satisfied by controlling pressure.

DACS 추진기관의 핀틀 구동장치 고장을 허용하는 추력 분배기법 연구

기태석(Taeseok Ki) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회지 Vol.21 No.5

Robust thrust distribution method of solid DACS is researched. For the case of the system which has higher number of actuation nozzles than the degree of freedom of thrust to be controlled, the robust thrust allocation law which accommodate the abnormal operation is suggested. Assuming the situation that some nozzles are uncontrollable, the error between nozzle throat area command and response can be calculated. The error is used for realtime reshaping of weighting matrix. From the weighting effect, the nozzle which operated abnormally has low responsibility for the command then, the thrust error is reduced. The suggested algorithm is verified by the simulation of abnormal operation condition of DCS and ACS nozzle respectively.

핀틀을 장착한 고체추진기관의 비정상 연소 성능 분석

기태석(Taeseok Ki),하동성(Dongsung Ha),진정근(Jungkun Jin),이호성(Hosung Lee),윤현걸(Hyungull Yoon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.1

In this paper, unsteady characteristics of pressure in solid rocket motor were analyzed by using response of pintle actuation, pressure and thrust data from ground test. Pressure and thrust in solid rocket motor can be controlled in real time by varying nozzle throat area with pintle, installed in the valve. Unsteady characteristics of pressure can be observed in this system occurred by various reasons. Two critical reasons, error of pintle actuation and ablation of center tube, are found and effects of each reason can be analyzed individually by re-prediction of pressure with response of pintle actuation and analyzing thrust to pressure ratio.

외란이 충격 신호일 때 공극 추정을 위한 직구동 모터의 관측 가능한 수학적 모델 수립

기태석(Taeseok Ki),박윤식(Youn-sik Park),박영진(Youngjin Park) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.7

Observable mathematical model of DDM (Direct Dirve Motor) was suggested. The motor that operates the object system directly is called DDM. DDM has many strong points, however, it has a significant disadvantage, that it is more sensitive to the external force than the motor with reduction gear. In other word, if the force is applied, air gap of the motor can be perturbed. This causes not only difficulty in motor control but also even more serious problem, such as the breakdown of motor. However, if the air gap variation can be estimated, it can help prevent these problems. DDM should be modeled to estimate the air gap variation. The type of researched DDM is PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) and precedent model of PMSM includes only characteristics of electro-magnetic system and rotational motion. However, suggested model should also include characteristics of translational motion of rotor to estimate the air gap variation. Also, this model should satisfy observability condition, because state observer is designed based on this model.

핀틀을 장착한 고체추진기관의 비정상 연소 성능 분석

기태석(Taeseok Ki),하동성(Dongsung Ha),진정근(Jungkun Jin),이호성(Hosung Lee),윤현걸(Hyungull Yoon) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

본 논문에서는 고체추진기관 밸브의 내부에 장착한 핀틀의 구동 응답, 추력 및 압력 데이터를 이용하여, 연소시험 시 발생한 고체추진기관 내부 압력의 비정상 특성을 분석하였다. 고체추진기관 밸브의 내부에 핀틀이라는 구조체를 장착하여 핀틀의 축방향 구동을 통해서 노즐목 면적을 조절하고, 이를 통해 고체추진기관의 압력 및 추력을 실시간으로 제어할 수 있다. 이때 연소관 내부의 압력에 비정상 특성이 나타날 수 있으며, 이러한 비정상 특성은 다양한 원인이 종합적으로 영향을 미친 결과이다. 이 경우 핀틀의 구동 응답을 이용한 내부 압력의 재예측 및 추력 대 압력 비 분석을 통해서 압력의 비정상 특성에 각각의 원인들이 미치는 영향을 개별적으로 분석할 수 있다. In this paper, unsteady characteristics of pressure in solid rocket motor were analyzed by using response of pintle actuation, pressure and thrust data from ground test. Pressure and thrust in solid rocket motor can be controlled in real time by varying nozzle throat area with pintle, installed in the valve. Unsteady characteristics of pressure can be observed in this system occurred by various reasons. An effect of each reason can be analyzed individually by re-prediction of pressure with response of pintle actuation and analyzing thrust to pressure ratio.