공학자료 HILSSAT를 이용한 인공위성 지상자세제어 실험 Down
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공학자료 HILSSAT를 이용한 인공위성 지상자세제어실험
[공학] HILSSAT을 이용한 인공위성 지상자세제어 실험
HILSSAT을 이용한 인공위성 지상자세제어 실험
녹색 인공위성을 개발함에 있어 위성체 자세제어 시스템이 성능을 만족하는지 알아보기 위해 HILSSAT(1축 인공위성 지상자세제어 시뮬레이터)를 이용한다. 본 실험은 Simulink를 이용하여 1축 자세 안정화를 위한 위성체 시스템 모델링과 PD 제어기를 적용하여 얻은 값을 HILSSAT를 이용한 자세 제어 실험에 적용한다. 실험 결과와 Simulink로 모델링한 값을 비교 분석한다.
I. 서론 위성체가 발사체로부터 분리돼 정해진 궤도에 도달해 부여받은 임무를 받아 수행한 뒤 폐기되는 전 과정에서 위성체가 정해진 임무를 제대로 수행하는 데 필수적인 것은 위성체의 운동이 안정화 상태에 있는 것이다. 만약 위성체가 안정화 상태를 벗어나 미래의 운동 상태를 예측하지 못한다면 주어진 어떤 임무도 수행할 수 없다. 이처럼 위성체 안정화 여부는 위성체 운용의 성공 여부와 직결되는 것으로, 위성체 안정화 장치의 연구 개발은 위성체 연구 개발에 있어 가장 중요한 부분이다.이러한 이유로 위성체 안정화 장치 시스템이 정상적으로 작동하는지 알아보기 위해 HILSSAT(Hardware?In? The-Loop Simulation Single Axis Test bed: 1축 인공위성 자세제어 시뮬레이터)를 이용한다.본 실험은 비례-미분 제어기를 이용하여 모멘텀 휠을 구동시켜 허리축 자세 제어를 수행한다. 실험에서 사용한 장치는 위성의 요축운동을 나타내는 1축 회전 시뮬레이터로 모멘텀 휠 상하에 에어베어링을 설치해 시뮬레이터와 지지대 사이 마찰력을 최소화해 우주공간에서의 중력장을 나타낼 수 있도록 했다.
Ⅱ. 실험이론 2.1 인공위성 자세제어시스템 위성체의 자세안정화 장치는 그 안정화 기법에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있으나 기본적인 구성은 그림 1과 같이 나타낼 수 있다.
그림 위성체 자세 안정화 시스템 구성
위성체의 자세 안정화를 위한 사용 기법에 따라 구성도의 일부가 되는 것도 전부가 될 수도 있다. 여기서 안정화 논리란 위성체 안정화 기본 원리와 논리를 의미하며, 여기에는 안정화 이외에 위성체 세차 운동을 시키거나 장동 운동을 감쇠시키기 위한 조건 및 논리가 포함될 수 있다.환경 토크는 우주 환경의 외란 토크가 수동적 안정화 기법에서 안정화 요소로 작용하는 토크를 의미한다. 외란이란 우주환경에서 중력장 태양활동 지구자기장 등은 위성의 자세에 영향을 미친다. 이러한 위성의 자세가 변하는 요소를 외란이라고 하는데 위성이 임무를 수행하는 데 많은 영향을 미친다.댐퍼는 수동 안정화 방식으로 안정화 논리에 의한 기구만으로 완전한 안정화를 얻을 수 없으며 위성체가 진동 모드를 갖거나 장동 형태의 회전운동 양상을 보일 때 이를 감쇠시키기 위한 장치로 작동 방식에 따라 수동 댐퍼와 능동 댐퍼로 구분한다. 센서는 위성체의 자세를 측정하기 위한 측정장치로 태양센서, 지구센서, 별추적센서, 자이로 등이 사용되며, 그 측정데이터는 능동제어방식의 기준이 되며 진동 및 장동감쇠와 회전위성체의 회전축 방향을 변경시키기 위한 세차제어의 기준자료가 된다. 구동 토크 발생기는 안정화 제어 토크를 발생시키는 구동 장치로 반작용 휠, 모멘텀 휠, 자기 토커, 추력기 등이 사용된다.
2.2 자세 제어 시스템의 구동 장치 2.2.1 모멘텀 휠 및 반작용 휠
그림 실험 장치 중의 모멘텀 휠
그림 모멘텀 휠 형상
모멘텀 휠과 반작용 휠은 고속으로 회전하는 휠을 이용해 위성체 자세를 제어한다. 이들은 빠르고 정확하게 위성의 자세를 제어하거나 안정화시키는 것이 용이하다는 장점이 있다.모멘텀 휠은 일정한 속도를 유지하면서 회전하고 위성의 고정된 회전축에 대해 변화하는 모멘텀을 저장하게 된다. 반면 반작용 휠은 회전 속도가 변화해 연속적으로 정확한 자세 제어가 가능하고 주기적인 외란 토크에 대해 보상이 가능하다는 장점이 있다. 이번 실험에서는 전력 제어와 속도 제어는
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문서 분량 : 9 Page 파일 종류 : HWP 파일 자료 제목 : 공학자료 HILSSAT를 이용한 인공위성 지상자세제어 실험 파일명 : [공학] HILSSAT를 이용한 인공위성 지상자세제어 실험.hwp 키워드 : 공학, HILSSAT를, 이용한, 인공위성, 지상, 자세제어, 실험, 자료자료 No(pk) : 11055973