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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2013
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본 논문에서는 슬라이딩 모드 제어와 파라미터 오차와 고장과 같은 시스템 불확실성에 대한 적응 제어를 이용하여 구동기 고장에 대한 수동형 고장 허용 제어 법칙을 제안한다. 수동형 고장 허용 제어는 모델링 되어 있지 않은 고장이나 외란, 불확실성에도 강건하게 제어를 할 수 있는 장점이 있다.
본 논문에서의 구동기는 반작용 휠과 추력기를 고려한다. 반작용 휠은 총 4개가 대각 배치되고 추력기는 총 12개의 추력기를 고려하여 하드웨어 여분을 갖는, 구동기를 모델링한다. 반작용 휠 기반의 자세 제어기와 추력기 기반의 자세 제어기로 나누어 각각 구동기 고장에 대한 영향을 분석한다. 반작용 휠은 한 개의 휠이 완전 고장으로 토크를 생성하지 못하는 경우, 한 개의 휠이 완전 고장이고 또 다른 하나의 휠이 부분 고장인 경우로 나누어서 고려한다. 추력기는 12개의 추력기 중 하드웨어 여분을 적게 가진 방향의 추력기의 고장을 선택하여, 이에 따른 자세 제어를 분석한다. 실제 위성은 모델링 된 위성의 동역학 식보다 관성 모멘트, 외란, 갑작스런 고장 등의 불확실성 요소가 존재한다. 이러한 불확실성을 충분히 고려한 강건한 적응 슬라이딩 모드 제어 기법을 설계해, 제안된 제어 법칙은 르야프노프 안정성 이론을 통하여 시스템의 안정성을 보장한다. 또 반작용 휠 고장에 대한 자세 제어, 추력기 고장에 대한 자세 제어로 나누어 수치 시뮬레이션을 수행한다. 이에 따라 제안된 적응 슬라이딩 모드 기법이 구동기 고장에 대하여 기존의 슬라이딩 모드 기법보다 오차수렴 시간이 빠르고, 추력기의 경우 고장에 더욱 강건하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 인공위성 동역학 식과 구동기 고장 모델에 대하여 설명하였고, 구동기에 따라 각각의 고장이 위성의 자세 제어에 미치는 영향을 분석하였다. 또 논문에서 제안한 제어 법칙 설계과정을 설명하였고, 시뮬레이션을 통하여 제안한 제어 법칙의 성능을 평가하였다.
본 논문에서의 구동기는 반작용 휠과 추력기를 고려한다. 반작용 휠은 총 4개가 대각 배치되고 추력기는 총 12개의 추력기를 고려하여 하드웨어 여분을 갖는, 구동기를 모델링한다. 반작용 휠 기반의 자세 제어기와 추력기 기반의 자세 제어기로 나누어 각각 구동기 고장에 대한 영향을 분석한다. 반작용 휠은 한 개의 휠이 완전 고장으로 토크를 생성하지 못하는 경우, 한 개의 휠이 완전 고장이고 또 다른 하나의 휠이 부분 고장인 경우로 나누어서 고려한다. 추력기는 12개의 추력기 중 하드웨어 여분을 적게 가진 방향의 추력기의 고장을 선택하여, 이에 따른 자세 제어를 분석한다. 실제 위성은 모델링 된 위성의 동역학 식보다 관성 모멘트, 외란, 갑작스런 고장 등의 불확실성 요소가 존재한다. 이러한 불확실성을 충분히 고려한 강건한 적응 슬라이딩 모드 제어 기법을 설계해, 제안된 제어 법칙은 르야프노프 안정성 이론을 통하여 시스템의 안정성을 보장한다. 또 반작용 휠 고장에 대한 자세 제어, 추력기 고장에 대한 자세 제어로 나누어 수치 시뮬레이션을 수행한다. 이에 따라 제안된 적응 슬라이딩 모드 기법이 구동기 고장에 대하여 기존의 슬라이딩 모드 기법보다 오차수렴 시간이 빠르고, 추력기의 경우 고장에 더욱 강건하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 인공위성 동역학 식과 구동기 고장 모델에 대하여 설명하였고, 구동기에 따라 각각의 고장이 위성의 자세 제어에 미치는 영향을 분석하였다. 또 논문에서 제안한 제어 법칙 설계과정을 설명하였고, 시뮬레이션을 통하여 제안한 제어 법칙의 성능을 평가하였다.
목차
초록 ………………………………………….……ⅰ목차 ……………………………………………… ⅲ표 목차 …………………………………….….... ⅴ그림 목차 ………………………………..……….. ⅵ1. 서 론….…….….......…….............….........……..... 11.1. 연구 배경 .......…….......……….........……........ 11.2. 연구 목적 및 내용 .......…….…….......….…........ 32. 인공위성 자세 제어 시스템 모델링..……..….............. 52.1. 인공위성 동역학 모델링 ............….…….............. 52.2. 추력기 토크 기반 위성 동역학 모델링................. 82.3. 인공위성 자세 운동학 모델링.…..............……….. 113. 구동기 고장 영향 분석 .......…….……………......... 133.1. 반작용 휠 고장에 따른 자세 제어 분석 .................................. 143.2. 추력기 고장에 따른 자세 제어 분석................... 264. 적응 슬라이딩 모드 제어 설계…………........…….. 364.1 슬라이딩 모드 제어 법칙 설계……..........………….. 364.2 적응 제어 법칙 설계 ……...............................….. 415. 시뮬레이션 결과 및 분석....……………...…....... 495.1 시뮬레이션 조건………….…………….....…….... 495.2 자세 제어 성능 ……...……………...........……... 506. 결론 및 추후 연구 과제..…………………..…........ 70참고문헌....…………………………………………....... 72Abstract ……………………….………………………….. 76
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