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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 오화석
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2018
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제어 모멘트 자이로(CMG)는 자이로스코픽 효과를 이용하여 토크를 출력하는 장치로 큰 토크가 요구되는 고기동 임무를 가진 위성의 자세 제어용 구동기로 적용되고 있다. CMG의 출력 토크는 김블 각속도에 비례하기 때문에 김블 각속도에 대한 외란(제어외란)은 위성의 자세제어에 영향을 미친다. 따라서 제어기 설계를 통한 김블 제어외란 저감에 관련된 연구들이 진행되고 있으나 보다 근본적으로 원인 분석을 통한 수학적 모델링의 연구가 필요하다.
본 논문에서는 김블 제어외란의 원인을 축 정렬 불량에 의한 베어링 마찰 불균일, 모터 회전자의 자기장 불균일과 고정자 입력전류 형상, 타이밍 및 크기 오차로 나누어 모델링하였다. 한편 중형 위성 급의 1/10 모델로 설계, 제작한 CMG 김블의 모터 운동방정식 계수를 추정하여 실시간으로 발생 토크를 확인하였다. 추정한 김블의 발생 토크를 각도에 따라 리샘플링하고 이를 회전 당 주기(CPR)영역으로 고속 푸리에 변환(FFT)하여 자기장 불균일이 외란의 주 원인임을 예측하고 측정을 통해 이를 검증하였다. 최종적으로는 제어외란 모델링과 추정한 김블 모터의 발생 토크를 비교하고 85%의 유사성을 확인하여 모델링의 타당성을 보였다.
본 논문의 연구 내용은 추후 김블의 제어외란 저감 및 위성의 자세 제어에 대한 영향 연구의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 김블 제어외란의 원인을 축 정렬 불량에 의한 베어링 마찰 불균일, 모터 회전자의 자기장 불균일과 고정자 입력전류 형상, 타이밍 및 크기 오차로 나누어 모델링하였다. 한편 중형 위성 급의 1/10 모델로 설계, 제작한 CMG 김블의 모터 운동방정식 계수를 추정하여 실시간으로 발생 토크를 확인하였다. 추정한 김블의 발생 토크를 각도에 따라 리샘플링하고 이를 회전 당 주기(CPR)영역으로 고속 푸리에 변환(FFT)하여 자기장 불균일이 외란의 주 원인임을 예측하고 측정을 통해 이를 검증하였다. 최종적으로는 제어외란 모델링과 추정한 김블 모터의 발생 토크를 비교하고 85%의 유사성을 확인하여 모델링의 타당성을 보였다.
본 논문의 연구 내용은 추후 김블의 제어외란 저감 및 위성의 자세 제어에 대한 영향 연구의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 제어 모멘트 자이로 외란 분석 42.1. 제어 모멘트 자이로의 원리 및 외란 42.2. 모터 구동원리 72.3. 모터토크 추정 이론 132.3.1. 관성 모멘트 추정 142.3.2. 모터 계수 추정 152.3.3. 모터 토크 추정 162.4. 김블 제어외란 모델링 182.4.1. 축 정렬 불량 모델링 192.4.2. 자기장 불균일 모델링 212.4.3. 상전류 오차 모델링 222.4.4. 통합 모델링 25제 3 장 제어 모멘트 자이로 하드웨어 모델 263.1. SCE-192-1501 구성 및 제원 263.2. 김블 구동 성능 333.3. 김블 모터 운동방정식 추정 353.3.1. 관성모멘트 추정 실험 353.3.2. Rundown 실험 40제 4 장 김블 제어외란 모델링 검증 414.1. 제어외란 추정 실험 414.2. 제어외란 모델링 검증 464.2.1. 주요 외란 원인 검출 464.2.2. 제어외란 모델링 계수 검증 51제 5 장 결 론 55참고문헌 56SUMMARY 60
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