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타코 펄스 불균일성이 존재하는 반작용휠의 속도측정 방법 오차 분석
오시환(Shi-Hwan Oh),용기력(Ki-Lyuk Yong) 한국항공우주연구원 2009 항공우주기술 Vol.8 No.2
인공위성 반작용휠의 속도측정은 크게 펄스 개수 측정 방법과 펄스 간 시간 측정 방법으로 나뉠 수 있다. 본 연구에서는 반작용휠의 타코 펄스에 불균일성이 존재할 때 두 가지 방법들에 대한 오차 분석이 이루어졌다. 펄스 간 시간 측정 방법은 고속에서는 시간 측정에 사용되는 고주파 클럭에, 저속에서는 시간 측정에 사용되는 펄스 개수에 크게 영향을 받지만 이 값들을 잘 선택함으로써 분해능 및 정밀도가 펄스개수 측정 방법보다 항상 더 좋도록 설계할 수 있다. 그러나 반작용휠의 타코 펄스 간격에 불균일성이 존재할 때에는 측정 정확도가 저하된다. 본 연구에서 저하되는 측정 정확도를 정량적으로 분석하였으며 그 결과 시간 측정에 사용되는 펄스 개수를 늘림으로써 저하 되는 성능을 향상시킬 수 있음을 해석적으로 검증하였다. Two conventional speed detection methods (Elapsed-time method and Pulse-count method) are analyzed and compared for a high speed motor with digital tacho pulse with non-uniformity. In general, the elapsed-time method usually has better performance than a pulse-count method in case sufficiently high speed clock is used to measure the time difference. But if a tacho pulse non-uniformity exists in the reaction wheel - most of reaction wheel has a certain amount of non-uniformity - the accuracy of the elapsed-time method is degraded significantly. Thus the performance degradation is analyzed with respect to the level of non-uniformity of tacho pulse distribution and an allowable bound is suggested.
지구 회전 각속도를 이용한 자이로센서의 방향코사인행렬 극성검증
오시환(Shi-Hwan Oh),김진희(Jin-Hee Kim) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.2
인공위성에 사용되는 센서들의 장착 방향은 보통 방향코사인행렬로 구현되어 있다. 이 방향코사인행렬의 극성검증을 위해서는 센서에 알고 있는 외부 자극을 인가하여 출력되는 응답을 확인하는 방법이 사용된다. 그러나 자이로 센서의 경우에는 인위적인 외부 자극 없이 지구 자전에 의한 회전각속도가 방향코사인행렬의 극성검증을 위한 입력으로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 인공위성의 조립 및 시험 단계에서 여러 번 수행되는 자이로 센서의 상태점검 시험결과를 이용하여 자이로 센서의 방향코사인행렬 극성검증을 수행하였다. A Direction Cosine Matrix (DCM) of each satellites sensor/actuator which contains an directional information of sensor/actuator is implemented in the on-board flight software. In order to verify the polarity of direction cosine matrix, it is mostly used that an actual sensor/actuator output is compared with the expected output value which responses to the pre-defined external stimulus to the sensor/actuator. For the gyro sensors, the Earth rotational rate can be used as an external input for the polarity verification of DCM, without using an artificial stimulus. In this study, the polarity of gyro DCM is checked and verified using the several test data which have been acquired during the different system level test phases. Finally the polarity of DCM was successfully verified using the Earth rotational rate.
오시환(Shi-Hwan Oh),김진희(Jin-Hee Kim) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.2
인공위성에 사용되는 자이로 센서는 출력 형태에 따라 누적형, 증분형, 각속도 제공형 등으로 나눌 수 있다. 이들 중 누적각을 제공하는 자이로는 보통 이진 카운터를 사용하며 누적각이 카운터의 최대값을 넘어서는 경우는 롤오버(Roll-over) 하도록 설계되어 있다. 이로 인해 각속도를 계산하는 과정에 제한 사항이 발생하며 계산할 수 있는 각속도는 센서자체가 측정할 수 있는 영역보다 작은 영역으로 제한된다. 본 연구에서는 누적각을 제공하는 자이로 센서의 일반적인 각속도 계산 방법을 소개하고 일반적인 방법이 가지는 최대측정영역의 한계를 넘어서는 각속도를 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 입력각속도의 변화에 제한이 있는 경우에만 적용이 가능하며 입력 각속도의 변화와 확장 가능한 영역의 범위를 정량적으로 유도하였다. 마지막으로 모의실험을 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. In case a measurement output of gyro sensor is an accumulated angle counts, it is usually provided as a binary bit counter which is allowed to roll-over at its maximum or minimum value. And it is a well known fact that the roll-over behavior restricts the measurement range of the processed sensor output below the actual measurable range of sensor hardware itself. In this study, a conventional sensor data processing method for a gyro with an accumulated angle output is introduced. And also, an improved method which can extend the processed output range over the conventional one is proposed. It is also derived that the increased range depends on the variation speed of a input signal. Finally, the derived equations and the performance of the proposed algorithm are verified using a computer simulation.