• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.171.2-171.2
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• 2012

위성 개발에서 추력기는 위성의 경사각 및 고도 등의 궤도 제어 용도 이외에 위성 동작 초기 혹은 비상 상황에서 안정적인 전력 공급을 위한 자세 제어용 구동기로 사용되어야 하므로 매우 높은 신뢰성을 필요로 한다. 국내의 실용위성을 위해 개발되어 사용되고 있는 출력기는 1 파운드의 작은 용량으로 위성 운영에 일부 제약을 주게 된다. 본 논문은 위성 운영에 있어 반드시 필요한 궤도 천이 절차와 관련하여 기존에 사용된 절차를 보완하기 위한 방법에 대해 기술한다. 기존에 개발된 위성에서는 궤도 조정을 위한 자세 변화에 추력기를 사용하였다. 그러나 위성의 무게가 커짐에 따라 자세 변환을 위한 시간이 오래 걸려 궤도 조정 효율이 떨어지는 요인이 되고 있다. 뿐만 아니라, 자세 변화 과정에서 벡터 방향의 추력으로 인해 원하지 않는 궤도 변화가 생기므로 정밀 궤도 결정에도 영향을 주게 된다. 최근에 개발된 위성의 경우, 위성의 기동 성능을 높이기 위해 고성능 반작용 휠을 사용하므로 이를 이용하여 궤도 천이 전에 자세 변화를 하도록 하고 있다. 이러한 방법을 적용한 결과, 정밀 궤도 결정에 도움이 될 뿐만 아니라 자세 변화로 인한 연료 소모를 줄이는 효과도 있어 위성의 수명 연장에 도움이 되는 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권11호
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• pp.998-1007
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• 2015

방사형 인공위성 경우, 관성곱이 커서 단일 입 출력 가정이 불가능하기 때문에 고전적 제어기 설계방법을 사용하기 어렵다. 본 논문에서 현대 제어 이론인 $H_{\infty}$ 제어기 설계이론을 사용하여 방사형 인공위성의 자세 제어기 설계를 수행하였다. 설계 알고리즘으로 보다 안정적인 LMI 방법이 사용되었고, 설계 결과에 대한 안정성과 성능에 대한 강건성 해석을 위해 ${\mu}$-해석 방법이 적용되었다. 설계 결과, 일반적인 경우와 다르게 제어기가 포함되지 않은 개루프보다 제어기가 포함된 개루프의 cross-over frequency가 더 낮게 설계되는 것이 관측되었다. 즉 상대적으로 큰 관성곱 영향 때문에 단지 weighting 함수 조정으로 위성 기동성을 증가시키는데 한계가 있는 것으로 해석된다. ${\mu}$-해석을 위해 +/-5%의 관성모멘트 변화를 가정하였다. 안정성 및 성능에 대한 강건성 해석결과, +/-7% 관성모멘트 변화까지 시스템 안정성 및 성능이 보장됨이 확인되었고, 관성곱 변화보다 주관성모멘트 변화가 안정성 및 성능 저하에 더 영향을 주는 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1095-1102
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• 2016

본 논문에서는 20 kg급 틸트-덕트 수직이착륙 비행로봇 개발을 위한 비행체의 설계, 제작 및 시험 결과를 제시한다. 틸트-덕트 비행체는 추력발생을 위한 두 개의 메인프롭과 피치축 자세 제어를 위한 후방프롭으로 구성된다. 비행체의 추력과 자세 안정성 향상을 위해 호버와 조종성 연구에 중점을 두었다. 비행체 조종 성능 개선을 위해 메인프롭 링키지 변경에 의한 롤축 안정성 영향, 작동기 변경에 따른 자세제어 성능, 외풍에 대한 덕트 유, 무상태의 영향 및 조종면 영향을 확인할 수 있는 안전줄 시험이 수행되었다.

• 항공우주기술
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• 제11권2호
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• pp.195-207
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• 2012

본 논문에서는 나로호 질소가스 추력기시스템에 대한 자세제어기 설계 과정과 종합성능 시험에 대해 다루고 있다. 발사체의 비행 안정성을 보장하도록 추력기 자세제어기 설계를 수행하는 데 있어서 반드시 고려해야 할 주요 사항들에 대해 살펴보고 관계식을 제시하였다. 나로호 질소가스추력기 시스템에 대한 시스템레벨 종합성능시험을 위한 시험구성과 시험조건 등을 정리하였고, 성능시험 데이터로부터 추력기 시스템의 가스 소모량, 추력, 시간 지연, 비추력 특성 등의 운용 성능과 추력기 자세제어기의 비행 적합성 평가가 가능함을 보였다. 최종적으로, 1차 비행시험 결과를 통해, 나로호 탑재 추력기 자세제어시스템이 충분한 안정성 여유을 가지고 정상적으로 동작하였음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권2호
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• pp.98-106
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• 2013

본 논문에서는 슬라이딩 모드 제어와 간단한 적응 법칙을 이용하여 반작용 휠 고장에 대한 고장 허용 제어 법칙을 제안한다. 위성의 동역학식에 시스템 파라미터 오차와 고장 불확실성을 고려하여 자세 제어 법칙을 설계하였다. 고장은 구동기 고장인 반작용 휠 고장만을 고려하였으며, 반작용 휠 고장은 곱 형태로 반영된다. 제안된 자세 제어 법칙은 르야프노프 안정성 이론을 통해 안정성을 확인하였고, 수치 시뮬레이션을 통하여 기존의 슬라이딩 모드 제어기와 비교하였으며 위성의 자세 각속도가 안정화되지 않은 경우 제안된 적응 슬라이딩 자세 제어기가 고장에 더욱 빠른 응답 속도를 갖는 것을 확인하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.33-39
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• 2011

이족로봇은 높은 자유도로 인하여 기구적인 불안정성을 내포하고 있기 때문에 보행 시 자세 안정성의 확보가 중요하다. 일반적으로 평지에서는 안정적인 정적 보행이 가능하지만 평지가 아닌 비평탄 지형에서는 보행의 안정성이 현저하게 떨어진다. 본 논문에서는 비평탄 지형에서 이족로봇의 자세 안정화를 포함한 강인한 보행 방법을 제안하였다. 이족로봇의 중앙에 장착된 자이로 센서와 가속도 센서 값을 기반으로 보행 순간마다 센서 값을 감지하여 로봇 몸체의 기울어진 각도를 인식하여 보행 자세를 안정화하는 강인 보행 알고리즘을 설계하였다. 비평탄 지형 보행은 로봇의 기울어진 각도를 인식하여 그 상황에 맞게 관절 각도를 변화시켜 이족로봇 상체의 각도가 평지보행에서와 같도록 하체관절의 각도를 보정하여 보행에서의 안정성을 높였다. 제안된 보행알고리즘은 실제 제작된 이족로봇을 사용하여 비평탄 지형에서 실험하여 제안된 보행 알고리즘의 성능을 검증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.145-150
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• 2011

본 논문은 신체의 운동 이후에 자세의 움직임 변화를 주고, 다중파라미터를 이용하여 자세균형의 변화를 나타내는 시스템이다. 신체에 동작을 주어 자세 균형의 변화된 신호를 시스템에서 측정하고, 이를 분석하여 자세균형의 변화상태를 나타냈다. 신체의 자세변화는 머리와 상체를 움직여서 변화를 주었고, 자세 변화로 발생된 신호는 파라미터의 형태로 구성하여 측정할 수 있도록 하는 시스템으로 구성하였다. 데이터 신호는 데이터 획득 장치를 통하여 얻고, 신호 전달 과정에서 신호를 분석하여 논리적으로 분석하여 자세에 대한 평가를 할 수 있도록 조정하였다. 측정파라미터의 항목은 시각(Vision), 전정기관(Vestibular), 체성감각(Somatosensory), 중추신경계(CNS)이고, 측정파라미터의 평가는 안정성(Stability)으로 확인하였다. 본연구의 결과로 운동부하에 따른 인체의 자세변화에 따른 신체의 변화 상태를 분석할 수 있는 시스템을 구성 할 수 있음을 확인하고, 다양한 신체적 파라미터를 통한 모니터링 기능을 갖춘 시스템관리가 형성 될 것으로 예상한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.130-133
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• 2019

수중(submerged)에 부유(floating)식으로 계류되는 거주목적의 구조체 설계(design basis) 관련 연구로서 계류안정성 모델(수중가옥)을 만들고 거동을 정수압적 유체역학적으로 수치분석한다. 임의 가정한 수중가옥의 1)배수량 규모 2) 함체형상에 따른 환경압 하에서의 계류안정성을 a)부력중심, b)무게중심과 가변하중의 변위에 따른 c)함체 기울기를 MATLAB프로그램을 이용하여 산정한다. 나아가 수중가옥의 동적(hydrodynamic) 계류안정성을 임의 시공 장소인 독도의 기상청 울릉도-독도 부이 최근 관측치를 근거로 OrcaFlex프로그램을 이용하여 분석하므로써 수중가옥의 수중건축 시공간상 계류안정성 설계요건(design basis)을 구체화 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1291-1297
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• 2014

본 논문에서는 자세 제어 장치와 능동 후륜 조향을 이용한 통합 섀시 제어를 제안한다. 제어에 필요한 요 모멘트를 만들어 내기 위해 직접 요 모멘트 제어 방법을 이용한다. 가중 역행렬 기반 제어할당 방법을 이용하여 제어 요 모멘트를 자세 제어 장치의 제동력과 능동 후륜 조향의 조향각으로 분배한다. 가중 역행렬 기반 제어 할당 방법에 가변 가중치를 도입하여 다양한 구동기 조합을 표현하고 차량의 속도를 높이기 위해 시뮬레이션을 이용하여 가변 가중치를 최적화한다. 차량 시뮬레이션 패키지인 CarSim 에서 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법이 차량의 조종안정성과 횡방향 안정성을 향상시킨다는 사실을 검증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.103-111
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• 2016

본 논문에서는 차량의 횡방향 안정성을 향상시키기 위해 자세 제어 장치(ESC)와 능동 전륜 조향(AFS)을 이용하는 통합 새시 제어의 적응 가변 가중치 조절 방법을 제안한다. 제어기 설계 방법론을 적용하여 차량을 안정화시키는데 필요한 제어 요 모멘트를 구한 후 이를 가중 역행렬 기반 제어 할당 방법(WPCA)을 이용하여 ESC 의 제동력과 AFS 의 추가 조향각으로 분배한다. 저마찰 노면에서는 차량의 속도가 높다면 횡슬립각이 증가하여 횡방향 안정성이 저하되므로 이를 방지하기 위해 WPCA 의 가변가중치를 상황에 따라 조절하는 방법을 제안한다. 차량 시뮬레이션 패키지인 CarSim 에서 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법이 통합 섀시 제어기의 횡방향 안정성을 향상시킨다는 사실을 검증한다.