• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.526-532
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• 2007

본 논문에서는 반작용 휠을 사용하는 위성체의 내고장 제어 문제를 다루고 있다. 고장은 구동기(반작용 휠)에만 발생한다고 가정하였으며, 고장에 대해서도 자세제어 성능을 유지할 수 있는 제어알고리듬을 제안한다. 자세제어 루프는 각속도 제어 루프를 포함하고 있으며, 각속도 제어 루프에 시간지연제어 기법을 적용하여 고장에 대응할 수 있도록 한다. 제안한 제어기의 안정성 조건을 제시하며, 시뮬레이션을 통해 다양한 형태의 고장에 대해 안정된 자세 추종 성능을 검증한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.191.2-191.2
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• 2012

저궤도 위성을 설계함에 있어 시스템 수준에서 수행하는 질량특성의 계산은 위성을 구성하는 각각의 구성품에 대한 정보를 종합하여 전체 시스템의 특성을 예측하는 작업이다. 질량특성에 대한 요구조건은 발사체로부터 설정되는데 요구조건 항목은 탑재체질량, 무게중심 그리고 관성모멘트에 관한 것이다 또한, 자세제어면에서 추력에 의한 토크에 따른 무게 중심 등이며 최근 위성의 고기동화 요구에 따라 기동요구조건 및 자세구동장치의 용량에 따라 결정된다. 특히 위성의 궤도형상 관성모멘트는 위성 동특성을 표시하므로 이를 사용하여 제어시뮬레이션을 수행하는 자세제어계에 주요 입력 데이터로 활용된다. 본 논문에서는 저궤도 위성의 질량특성 요구조건을 검증하기 위해 수행한 질량특성 예측과 질량특성 측정 시험에 대해서 기술하고자 한다.

• 한국자기학회지
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• 제18권2호
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• pp.54-57
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• 2008

Magnetic torquer하는 인공위성의 초기 자세제어에 사용 되는 부품으로 지구자기장하에서 자기 쌍극자 모멘트가 받는 비틀림력을 이용하여 인공위성의 회전을 방지하고 특정 방향으로 인공위성의 자세가 안정되게 한다. 본 연구에서 개발 한 magnetic torque는 소형위성에 사용되는 것으로, magnetic torque거 자기적 특성뿐만 아니라 위성 발사 시 및 인공위성 궤도에서의 환경에서도 그 특성이 보장될 수 있게 환경시험을 하였다. 개발한 magnetic torquer는 포화 자기 쌍극자 모멘트가 $15Am^2$, 선형도 특성을 보이는 구간이 ${\pm}12Am^2$이고 선형도가 0.3% 미만이면서 질량이 0.46 kg이고 소비전력이 자기 쌍극자 모멘트가 $10Am^2$에 1 Watt 이였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.183.1-183.1
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• 2012

인공위성의 자세 제어 및 자세 결정에 사용되는 센서들의 정렬오차는 자세명령생성 오차, 자세제어 오차, 자세결정 오차 등과 더불어 지향정밀도를 저하시키는 하나의 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 자이로 센서에만 정렬오차가 존재한다고 가정하는 상황에서 별추적기와 자이로 센서를 이용한 자세결정 필터에 의해 추정되는 자이로 바이어스 값만을 이용하여 자이로 센서의 정렬오차를 확인(Identification)하는 방법 및 결과에 대해 기술한다. 이를 추정하는 다른 방법으로는 여러 가지가 있으며 대표적으로 위성의 다축기동 정보를 입력으로 사용하는 확장칼만필터를 이용한 궤도상 보정(On-orbit Calibration) 방법이 있으나 본 연구에서는 위성의 기동 또는 많은 계산량을 소모하지 않고 비교적 간단하게 자이로 정렬오차를 추정하는 방법을 제시하였다. 그리고 실제 궤도상 위성의 거동 데이터를 이용하여 제안한 방법의 효율성을 검증하였다. 결과적으로, 제안된 방법을 이용했을 때 소수점 둘째 자리 이하의 정확도를 가지고 정렬오차가 추정됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.289-299
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• 2019

자세제어 M&S(Modeling & Simulation)는 모델링 정밀도에 따라 간단한 자세제어 알고리즘 설계부터 실제 탑재 소프트웨어 검증까지 활용될 수 있다. 본 논문은 CMG 기반 위성 자세제어를 위한 M&S 소프트웨어를 소개한다. 개발된 소프트웨어는 크게 6자유도 모델링과 자세제어 알고리즘으로 나뉠 수 있다. 6자유도 모델링은 CMG 구동기 모델링과 우주환경 모델링(궤도외란/자세외란)을 포함한다. 자세제어 알고리즘은 CMG 모터속도 제어기(내부루프)부터 토크명령생성 및 스티어링 법칙(외부루프)을 포함한다. M&S는 하위 레벨인 CMG 모터제어부터 상위 레벨인 지구관측임무 수행까지 단계적으로 수행되며, 적용 레벨에 따라 3개 모듈로 나뉜다. 본 M&S 소프트웨어는 초기 자세제어 알고리즘 개발을 목표로 개발되었는데, 향후 상세한 위성체/구동기 모델링 및 우주환경 모델링을 반영해 점차 활용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권7호
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• pp.640-646
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• 2007

인공위성의 정밀 자세제어 문제에서 자세지향 및 안정성을 저해하는 구동기 교란의 효과는 매우 중요한 인자 중 하나라 할 수 있다. 최근 CMG는 그 구조의 복잡성에도 불구하고 반작용휠에 비교할 때 고출력저중량이라는 장점에 근거하여 인공위성의 차세대 구동기로 많은 연구가 진행되고 있다. 정밀자세제어가 요구되는 인공위성의 구동기로 이용되기 위해서는 CMG가 위성 동체에 주게 될 교란력의 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 CMG의 교란토크 및 교란력를 분석하기 위해 정적동적 불균형을 가정하고, 라그랑지안 방법을 이용하여 소신호 가정을 통해 해석적 모델을 유도하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권5호
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• pp.65-73
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• 2004

CMG(Control Momentum Gyro) 는 일반적으로 동체에 부착된 반작용휠에 비해 큰 토크의 크기를 발생시켜 인공위성의 자세제어에 이용되는 장치이다. CMG는 휠의 각 운동량벡터의 방향을 위성체의 동체축에 대하여 연속적으로 변화시킴으로써 자이로스코픽 토크를 발생하게 된다. 가변속도 CMG는 휠의 속도도 함께 변화시킴으로써 보다 다양한 제어 명령을 생성할 수 있게 되고 또한 특이(Singularity) 조건을 피하는데 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 2축의 김발에 장착된 가변속도 CMG를 이용한 위성체의 자세 동역학 방적식을 유도하기로 한다. 이러한 운동방정식은 기존의 1축 김벌 시스템의 경우를 확장한 것이다. 또한 유도된 운동방정식을 활용하여 피드백 자세기동 제어 법칙을 제안하기로 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.42-47
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• 2010

본 논문에서는 모멘텀 교환장치인 휠을 사용하는 위성의 내고장 제어 문제를 다루고 있다. 2개의 휠만이 정상인 경우에 위성의 자세를 제어하는 것에 대한 연구결과를 제시한다. 두 가지 다른 형상의 휠 조합을 고려하였다. 요 축을 직접적으로 제어할 수 없는 조합에 대해서는 롤 각속도를 의사 입력으로 이용해서 원하는 요 각속도를 구현하였다. 결과적으로 세 축의 각속도 모두를 안정화시키고, 두 축의 자세각을 원하는 값에 수렴하도록 제어 할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권6호
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• pp.9-13
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• 2009

반작용과 자이로를 사용하는 저궤도 위성체의 3축 제어에서 반작용휠은 휠 속도나 운동량으로 제어토크를 만들고 자이로는 자세각과 자세각속도를 측정한다. 본 논문에서 저궤도 위성체의 다이나믹 모델링은 기본적인 본체만을 고려한 강체에 태양전지판 등을 고려한 연성체의 회전운동방정식과 반작용휠로 구성된다. 강인제어기$(H_\infty)$는 외란에 의한 모델이 가변될 수 있는 강체 및 연성체를 포함한 플랜트를 안정화시키기 위해 적용하였으며, 기존 저궤도 위성체를 안정화시키기 위해 사용된 PI 제어기와 성능을 비교하여 자세제어에 필요한 위상제어의 우수성을 보여주는데 있다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.65-71
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• 2002

다목적 실용위성의 자세제어계 mode는 크게 Sun, Maneuver, Science Mode로 나누어진다. 이중 Manuever Mode는 다시 Attitude Hold submode 와 Δ-V Burn submode로 나누어진다. 본 논문은 지상으로 송신된 playback 데이터를 이용하여 자세제어계 Maneuver Mode의 동작상태를 주로 분석하였다. Maneuver Mode중 attitude hold submode에서의 nadir pointing performance, 그리고 Δ-V Burn submode에서의 pitch/ roll 90도 maneuver 후 추력기 점화 과정에 대한 성능 분석을 수행하였으며 자세제어계 서브시스템 설계 규격을 만족함을 검증하였다.