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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김민영 (조선대학교, 조선대학교 대학원)

지도교수
이현재
발행연도
2022
저작권
조선대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수23

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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Recently, high-agility spacecraft have garnered significant interest in the field of aerospace engineering to satisfy the demands of commercial and reconnaissance space missions. A representative method utilized for this purpose involves mounting high-torque generators (e.g., Control Moment Gyros,CMGs), on spacecraft. However, the utilization of CMGs to generate a control torque input while performing attitude control to reorient a spacecraft may create singularities, including an absence of a specific direction in the control torque.
To avoid this, an analysis chart called the feasible angular momentum chart(FAM chart) is usually utilized to maneuver CMG-equipped spacecraft effectively. This is defined by considering the gimbal angles of the CMG system that correspond to internal or external singularities and superimposing the results corresponding to each CMG, ultimately yielding a single gimbal space where the actuator limit prevents the generation of an accurate command torque input.
Various singularity avoidance/escape and robust steering schemes have been proposed to overcome geometric singularity problems associated with CMG systems. The position of the initial gimbal angle of the CMG system is closely related to the rotational maneuvering performance of the spacecraft. The angular momentum vector along any axis is a function of the gimbal angle, whose value is dependent on the gimbal vector of the spacecraft.
As the value of the gimbal angle must revert to its original value at the end of a maneuver, the angular momentum vector must also revert to its initial value, which eventually leads to a singularity. In turn, this disrupts the generation of a desired torque command by the TPCMG. To recover the angular momentum maneuver, the vector while avoiding a singularity, this paper introduces a steering strategy based on optimal angular momentum vector recovery.
Attitude command generation in high-agility spacecraft, which aims to minimize the total maneuvering duration, also requires the consideration of various other constraints. An analytical attitude command generation technique is also proposed in this paper to improve the maneuvering performance of spacecraft. To this end, a novel scale adjustment and reallocation strategy is introduced to define constraints for attitude command generation and maximize maneuvering capability and the range of attitude reorientation.

목차

I. 서론 1
II. CMG 장착 위성 동역학 3
1.위성 시스템 정의 3
2.CMG 장착 형상 4
3.CMG 장착 위성의 동역학 및 자세 운동학 9
III. FAM Chart 11
1.단일 축 토크명령 생성 11
2.가용 김벌 공간 정의 12
1) 김벌공간에서의 김벌 각가속도 궤적 및 각운동량 등고 13
2) 가용 김벌공간 정의 14
3.구동기 성능 분석을 위한 FAM Chart 설계 16
1) 성능 분석 예제 17
IV.위성 자세명령생성 19
1.위성 최대 기동을 위한 자세명령생성 제한조건 19
2.Rest-to-Rest 기동 1축 자세명령생성 22
1) Bang-Bang I (ap < am and ωp < ωm / θT ≤ θb1 ) 23
2) Bang-Bang II (ap = am and ωp < ωm / θb1 < θT ≤ θb2 ) 25
3) Bang-off-Bang (ap = am and ωp = ωm / θb2 < θT ) 27
3.Rest-to-Rest 기동 3축 자세명령생성 29
4.Spin-to-Spin 기동 자세명령생성 29
1) STEP 1. : Spin-to-Spin 기동 구간 정의 29
2) STEP 2. : Spin-to-Spin 기동 구간 별 1축 명령 30
3) STEP 3. : Spin-to-Spin 기동 구간 별 3축 명령 36
5.수치 시뮬레이션 38
1) Rest-to-Rest 기동 프로파일 예제 38
2) Spin-to-Spin 기동 프로파일 예제 38
V. 다양한 기동에서의 CMG 구동 법칙 44
1.CMG 구동 법칙 44
1) Psudo-inverse 구동 법칙 45
2) HL(Half-Leading) 구동 법칙 45
2.각운동량 벡터 회복 구동 법칙 46
3.수치 시뮬레이션 48
1) Rest-to-Rest 기동 예제 48
2) Spin-to-Spin 기동 예제 49
VI.결론 56
참고문헌 58

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