DOI QR코드

DOI QR Code

Attitude Controller Design and Flight Test of KSR-III Sounding Rocket

KSR-III 과학로켓의 자세제어기 설계와 비행시험

  • Published : 2004.04.01

Abstract

The KSR-III rocket is a liquid propellant sounding rocket and thrust vector control actuators and cold gas thrusters are used to control pitch and yaw, roll attitude respectively during thrusting phase. In this paper, the structure of designed attitude controller and gain scheduling, results of stability analysis for KSR-III rocket are presented. The attitude controller is implemented with flight software in the domestically developed INS and successfully performed its function in the flight test. The flight data are coincident with simulation results.

KSR-III 로켓은 액체추진 엔진을 사용한 과학로켓이며, 추력 비행중 피치 및 요 자세제어를 위해 추력벡터제어 방식을 사용하고, 롤 자세를 제어하기 위해 냉가스 추력기를 사용하였다. 본 논문은 KSR-III 로켓의 3축 자세제어를 위해 설계된 자세제어기의 구조와 이득 스케쥴링, 자세 안정성 분석결과에 대해 소개한다. 설계된 자세제어기는 국산화 개발된 관성 항법시스템의 비행소프트웨어로 구현되었는데 비행시험에서 완벽히 작동하였다. 비행에서 측정된 데이터는 시뮬레이션 결과와 거의 일치되었다.

Keywords

References

  1. Isakowitz, S. J., Hopkins, J. P. Jr., and Hopkins, J. B., International Reference Guide to Space Launch Systems, 3rd Ed., AIAA, 1999.
  2. Greensite, A. L., Analysis and Design of Space Vehicle Flight Control Systems, Spartan Books, New York, 1970.
  3. McHenry, R. L., Brand, T.J., Long, A. D., Cockrell, B. F., and Thibodeau, J. R, "Space Shuttle Ascent Guidance, Navigation, and Control," The Journal of the Astronautical Sciences, vol. XXVII, no. 1, pp. 1-38, 1979.
  4. 노웅래 외 5인, "중형과학로켓의 자세제어기 설계," 98 한국자동제어학술회의 논문집, pp. 1099-1102, 1998. 10.
  5. 노웅래 외 8인, "KSR-III 로켓의 스트랩다운 관성항법시스템 개발," 한국항공우주학회 2001년도 추계학술발표회,pp. 956-959, 2001.11.
  6. Anon., Effects of Structural Flexibility on Launch Vehicle Control Systems, NASA SP-8036, Feb, 1970.
  7. Morita Y, and Kawaguchi, J., "Approaches to Control Design of Flexible Structures," 5th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics, pp. 82-87, Aug., 1995.
  8. Hill, A.D., An Investigation of the Flight Vibrations Experienced during the METEOR Mission of the Conestoga Launch Vehicle, M.S. Thesis of the University of Alabama, 1996.
  9. Slivinsky, S.H., Galloway, R.G., Bukley, A.P., "Missile Technology Demonstration Flight Test-2 : Lessons Learned," 21st Annual AAS Rocky Mountain Guidance and Control Conference, pp. 613-632, Feb., 1998.
  10. Frosch, J. A. and Vallely, D. P., "Saturn AS501/S-IC Flight Control System Design," Journal of Spacecraft and Rocket, vol. 4, no. 8, pp. 1003-1009, Aug., 1967. https://doi.org/10.2514/3.29009
  11. 노웅래 외 6인, "KSR-III 로켓의 휨모드 안정화 필터 설계," 제3회 우주발사체기술 심포지움, pp.163-170, 2002.3.
  12. 안재명 외 3인, "시간지연을 갖는 추력기 자세제어시스템의 Limit Cycle 분석, KACC 2000, TAD01-3, 2000.10.
  13. 조현철,노웅래,안재명, "KSR-III 로켓의 벤딩필터 구현과 비행후 스펙트럴 분석," 제4회 우주발사체기술 심포지움, pp. 266-274, 2003.5.