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전절권 분포형 권선을 통한 제어모멘트자이로 김블의 저속 안정성 개선 연구
이준용,이헌조,오화석,송태성,강정민,송덕기,서중보,Lee, Jun-yong,Lee, Hun-jo,Oh, Hwa-suk,Song, Tae-Seong,Kang, Jeong-min,Song, Deok-ki,Seo, Joong-bo 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회지 Vol.13 No.3
전자기적 힘에 의해 김블 모터에 토크가 발생하며 코일 전류 변화는 토크 리플을 야기한다. 이는 김블속도에 영향을 주는 동시에 위성의 자세를 불안정하게 한다. 따라서 위성의 자세 제어 정확도 향상을 위해서는 김블 모터의 토크 리플 저감이 필수적이다. 본 논문에서는 일반적인 집중형 권선과 분포형 권선에 대해 모터의 모델링으로부터 발생 토크를 이론적으로 시뮬레이션 분석하였다. 토크 리플을 저감하는 권선을 선정하여 시제품을 설계 및 제작하여 자기장 및 역기전력의 이론적 해석 결과와 측정 결과를 비교하여 설계와 제작의 합치성을 확인하였다. 저속 시험을 통해 전절권 분포형 권선의 속도 안정도가 향상되어 토크 리플이 저감됨을 입증하였다. The electromagnetic forces generate a torque on the gimbal motor, and changes in the coil current causes torque ripple. This affects the gimbals' speed and results to unstable satellite attitude. It is therefore essential to reduce the torque ripple of the gimble motor with the aim of improving the attitude control accuracy of the satellite. This paper theoretically analyzes the torque generated from the modeling of a motor for general concentrated winding and distributed winding. The prototype was designed and fabricated through selection of the winding that reduces the torque ripple through simulation results. The results of the magnetic fields' theoretical analysis and the back electromotive force of the prototype were compared with the calibrated results for verification of conformity and manufacture of the design. The low-speed test proved that the torque ripple is reduced by improving the speed stability.
이종국(Jong-Kuk Lee),송태성(Tae-Seong Song),강정민(Jeong-Min Kang),송덕기(Deok-Ki Song),권준범(Jun-Beom Kwon),서중보(Joong-Bo Seo),오화석(Hwa-Suk Oh),전동익(Dong-Ik Cheon),홍영곤(Young-Gon Hong),이준용(Jun-Yong Lee) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.11
‘제어모멘트자이로’ 내 모멘텀 휠의 속도가 커지게 되면 질량 불균형으로 인해 발생하는 의도하지 않은 힘과 토크가 증가하게 된다. 그리고 이러한 힘과 토크는 위성을 통해 촬영된 SAR 영상의 떨림을 유발하기 때문에 최소화하여야 한다. 본 논문에서는 ‘제어모멘트자이로’ 내 모멘텀 휠의 질량불균형(정적질량불균형과 커플질량불균형)의 보상에 대해서 기술하였다. 우선 M&S를 통해 질량불균형의 발생에 따른 질량중심점에서 발생하는 힘과 토크의 발생을 예측하였다. 두 번째로는 힘과 토크의 측정 지점을 회전 중심에서 이격하였을 때, 질량불균형에 따른 힘과 토크의 발생을 예측하였다. 세 번째로는 질량불균형으로 인해 발생하는 힘과 토크를 측정하기 위한 장치 구성에 대해 기술하였으며, 네 번째로는 실제 구동하는 모멘텀 휠에 지정된 질량을 추가하였을 때, 힘과 토크의 변화량을 M&S와 비교하여 기술하였다. 그리고 마지막으로 이러한 분석을 바탕으로 24Nm급 ‘제어모멘트자이로’를 대기모드로 구동하였을 때의 보정 전과 후의 힘과 토크 변화를 기술하였다. Raising the speed of the momentum wheel in the CMG increases the unintended force and torque caused by mass imbalance. This unintended force and torque should be minimized to get the better quality of satellite SAR image because they lead to the vibration of the output image. This paper shows the works on compensating the static imbalance and couple mass imbalance in the CMG wheel. First, the force and torque at the center of mass generated by the mass imbalance were predicted through M&S analysis. Second, the force and torque were estimated similarly through the M&S analysis when the measurement point was moved from the rotation center. Third, the measurement configuration for the force and torque by the mass imbalance was described. Fourth, the change of the force and torque by adding the specified mass to the momentum wheel was observed after comparing the measurements with the results of the M&S. And finally, the effect of the compensation was analyzed by comparing the force and torque before and after the correction while 24Nm class CMG was running in the standby mode.
이종국(Jong-Kuk Lee),송태성(Tae-Seong Song),강정민(Jeong-Min Kang),송덕기(Deok-Ki Song),권준범(Jun-Beom Kwon),서중보(Joong-Bo Seo),오화석(Hwa-Suk Oh),전동익(Dong-Ik Cheon),박상섭(Sang-Sup Park),이준용(Jun-Yong Lee) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.4
본 논문에서는 제어모멘트자이로 내 짐벌과 모멘텀 휠의 제어로직에 대해 기술하였다. 우선 소모전력과 안정도(이득여유, 위상여유)를 고려하여 모멘텀 휠의 제어로직을 설계하였다. 두 번째로는 진동흡수장치의 공진과 안정도를 고려하여 짐벌의 제어로직을 설계하였다. 세 번째로는 제어 모멘트자이로에서 발생하는 힘과 토크를 측정하기 위한 장치 구성에 대해 기술하였으며, 네 번째로는 모멘텀 휠과 짐벌의 주파수응답 및 시간응답 시험 결과를 나타내었다. 그리고 마지막으로 제어 모멘트자이로를 통해 발생한 힘과 토크를 실험적으로 측정하여 나타내었다. This paper presents the control logic for the momentum wheel and gimbals in the CMG system. First, the design of the control logic for the momentum wheel is described in consideration of the power consumption and stability. Second, the design of the control logic for the gimbals considering the resonance of the vibration absorber and stability is explained. Third, the measurement configuration for the force and torque generated by the CMG is described. Fourth, the results of the frequency and time response test of the momentum wheel and gimbals are shown. Last, the measurements of the force and the torque generated through the CMG are explained.
윤도희(Do-hee Yoon),서종은(Jong-Eun Suh),한재흥(Jae-Hung Han),서중보(Joongbo Seo),송덕기(Deok Ki Song) 한국소음진동공학회 2018 한국소음진동공학회 논문집 Vol.28 No.4
In this paper, a vibration isolator using a viscoelastic material is proposed for reducing the micro-vibration in satellite platforms. In order to describe the vibration isolator, a mathematical model is derived in six degrees of freedom: three translational and three rotational motions. Then, the mathematical expressions of the force and moment transmissibility, which can evaluate the amount of reduction in micro-vibration through the vibration isolator, are established. The proposed mathematical model for vibration isolator is verified by comparing the transmissibility plots obtained from the mathematical model and the ANSYS results. Finally, the effect of the design parameters on the isolation performance is investigated using the mathematical model.