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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 황재혁
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2016
2015
소형 관측위성 광학 카메라의 영상품질유지를 위한 초점면부의 능동 진동제어
강명수
,
황재혁
,
박진호
외 1명
항공우주시스템공학회 학술행사 논문집
2015.11
학술대회자료
소형위성 광학탑재체의 영상안정화를 위한 초점면부 보정장치의 실험적 모델링에 관한 연구
강명수
,
황재혁
,
배재성
외 1명
한국항공우주학회지
2015.08
학술저널
고해상도 소형위성의 진동저감을 위한 보정장치의 모델링에 관한 연구
강명수
,
황재혁
,
박진호
외 2명
항공우주시스템공학회 학술행사 논문집
2015.05
학술대회자료
소형 위성카메라의 영상안정화를 위한 초점면부 보정장치 모델링에 관한 연구
강명수
,
황재혁
,
박진호
외 2명
한국항공우주학회 학술발표회 초록집
2015.04
학술대회자료
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본 연구에서는 소형위성의 영상안정화를 위한 초점면부 보정장치를 설계하고, 압전작동기를 적용한 초점면부 보정장치의 위치제어를 수행하였다. 점차 소형화, 고해상도화 되는 관측위성에서, 소형화됨에 따른 위성체 내 미소진동은 영상에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서 설계된 초점면부 보정장치는 소형 지구관측 위성카메라에 적용되어, 위성본체의 반작용 휠에 의해 입력되는 미소진동에 의한 흔들림을 보상하는 운동을 하게 된다.
보정장치는 응답이 빠르고, 극소변위의 움직임이 가능한 압전작동기로 구동된다. 하지만 압전작동기의 히스테리시스 특성에 의해 보정장치의 동역학적 운동방정식을 통한 정확한 선형 수학적 모델링에는 어려움이 따른다. 본 논문에서 사용한 초점면부의 수학적 모델링은 직접 정현파 전압입력을 통한 보정장치의 마이크로미터 변위를 측정해 얻은 입, 출력 데이터로, 보정장치 시스템을 2차 선형시스템으로 가정하고 MATLAB의 시스템 식별 툴박스(System Idenrification Toolbox)를 이용하여 미소진동의 주파수 범위인 0~50Hz에서 총 4개의 모델을 얻었다. 각 모델에 적용되는 PID 제어기를 설계하였고 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 확인하였다. 제어기가 적용된 보정장치의 주파수 응답선도를 분석한 결과, 개루프에서는 모델이 4개로 나뉘었지만, 폐루프를 구성함과 동시에 PID제어기를 적용하면 1개의 제어시스템으로 0~50Hz의 입력주파수에 대한 보정장치의 보상운동이 이루어짐을 확인하였다. 연속적인 주파수 입력에 대해 응답을 확인하기 위해 0Hz~50Hz의 사인스윕 입력에 대해 시뮬레이션을 진행하였고, 실험을 통해 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 최종적으로 능동진동제어 요구도를 만족하며 최대 1.04um의 오차를 보이는 추종성능(미소진동에 의한 상의 흔들림 추종성능)을 확인하였다.
보정장치는 응답이 빠르고, 극소변위의 움직임이 가능한 압전작동기로 구동된다. 하지만 압전작동기의 히스테리시스 특성에 의해 보정장치의 동역학적 운동방정식을 통한 정확한 선형 수학적 모델링에는 어려움이 따른다. 본 논문에서 사용한 초점면부의 수학적 모델링은 직접 정현파 전압입력을 통한 보정장치의 마이크로미터 변위를 측정해 얻은 입, 출력 데이터로, 보정장치 시스템을 2차 선형시스템으로 가정하고 MATLAB의 시스템 식별 툴박스(System Idenrification Toolbox)를 이용하여 미소진동의 주파수 범위인 0~50Hz에서 총 4개의 모델을 얻었다. 각 모델에 적용되는 PID 제어기를 설계하였고 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 확인하였다. 제어기가 적용된 보정장치의 주파수 응답선도를 분석한 결과, 개루프에서는 모델이 4개로 나뉘었지만, 폐루프를 구성함과 동시에 PID제어기를 적용하면 1개의 제어시스템으로 0~50Hz의 입력주파수에 대한 보정장치의 보상운동이 이루어짐을 확인하였다. 연속적인 주파수 입력에 대해 응답을 확인하기 위해 0Hz~50Hz의 사인스윕 입력에 대해 시뮬레이션을 진행하였고, 실험을 통해 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 최종적으로 능동진동제어 요구도를 만족하며 최대 1.04um의 오차를 보이는 추종성능(미소진동에 의한 상의 흔들림 추종성능)을 확인하였다.
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