FPC (Fine-guiding and astroPhysics Camera)는 일본 ISAS/JAXA, 유럽 ESA에서 공동 개발하는 대형적외선우주망원경 SPICA (Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics)에 탑재하기 위하여 천문연이 주도하는 한국의 컨소시움에서 개발을 추진하고 있는 정밀 근적외선 카메라이다. FPC는 과학적 목적을 위한 FPC-S와 정밀 자세결정을 위한 FPC-G로 이루어져 있으며 관측 파장 대역은 0.7-5 um이다. FPC-G는 0.05 각초의 초정밀 자세 결정을 위한 기능을 갖추고 있으며, FPC-S는 선형변화필터 LVF (Linear Variable Filter) 등을 사용하여 Pop III stars, High-redshift 영역에서의 별탄생 및 은하 진화 과정에 대한 연구를 수행할 수 있다. FPC는 상대적으로 시스템 자원을 덜 소모하기 때문에, 다른 중 적외선 원적외선 기기와 동시 관측이 가능하다. 다른 기기들과의 잘 짜여진 협력 관측을 통하여, FPC의 활용도를 높일 계획이다.
본 논문은 관성센서를 이용한 무인 항공체의 자세 제어에 관한 연구를 다루었다. 항공계의 종류는 크게 고정익기와 회선익기로 나뉘는데 본 연구에서는 회전익기의 형태를 가진 Quarter Vehicle을 사통하였다. Quarter Vehicle은 4개의 프로펠러에 의한 양력과 회전 반발력으로 비행을 한다. 이때의 양력은 수평면에 대해 수직으로 추력을 발생시키므로 다른 비행체보다 불안정하며 이를 안정하게 제어하기 위해 관성 센서를 적용하여 균형을 유지한다. 본 연구에서는 관성센서를 이용하여 UAV의 자세와 균형을 안정적으로 유지하여 안정적인 비행이 가능하도록 하였다. 또한 상호 의존적인 항법 시스템으로 환경변화에 영향을 받지 않으며, 정확한 위치정보를 제공하는 GPS를 사용하여 3개 이상의 위성으로부터 정보를 받아 좌표를 계산하고 위치, 속도 및 방향을 결정하여 자율 비행이 가능하도록 설계하였다. 본 논문에서는 Quarter Vehicle의 구조와 이론적 배경을 통한 설계, 그리고 관성센서와 GPS의 적용을 위한 방법을 제시 한다.
위성에는 자세제어를 위하여 광학식 자이로가 사용되고 있다. 여러 종류의 자이로중 타자이로에 비해 RLG는 정밀도는 높으나 레이저 방전현상을 이용하므로 방전관 전극의 수명이 곧 자이로의 수명을 결정짓는 요소이다. 그래서 현재는 비교적 짧은 4년의 수명을 목표로 하는 저궤도 위성의 자세제어를 위하여 장착되어 사용되고 있다. 링 레이저 자이로 (RLG)의 전자모듈 전원은 크게 레이저를 발진시키기 위한 전압과(Discharge 전압), Lock-in을 보상하는 Dither를 구동하는 전압(Dither 구동 전압)과 광경로를 일정하게 유지하기 위해 미러를 구동하는 전압(PLC 구동 전압)인 고전압계통의 전원과 로직회로와 아날로그 회로를 구동하는 저전압 계통의 전원으로 나눌 수 있다. 본 논문에서는 Flyback Converter를 이용하여 헬륨-네온 레이저의 플라즈마를 생성하고 발진을 유지하는 Discharge전압을 포함하는 자이로 전력계 설계과정을 제시한다.
본 논문은 자세 제어 장치와 능동 후륜 조향장치를 가지는 통합 섀시 제어에서 요 모멘트 분배를 위해 적응 알고리즘을 적용하는 방법을 제안한다. 통합 섀시 제어는 상위제어기와 하위제어기로 구성된다. 상위제어기에서 슬라이딩 모드 제어 이론을 이용하여 차량을 안정화시키는데 필요한 제어 요 모멘트를 계산한다. 하위제어기에서는 제어 요 모멘트를 만들어 내기 위해 자세 제어 장치의 제동 압력과 능동 후륜 조향장치의 조향각을 결정하는 데에 적응 알고리즘을 적용한다. 차량 시뮬레이션 패키지인 CarSim에서 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법의 타당성을 검증한다.
위성체내에 보유할 수 있는 연료량은 위성의 총 질량에 영향을 미치므로 제한적이며, 위성의 수명을 결정하는 가장 큰 요소이다. 따라서 추력기를 사용하는 자세제어 로직의 설계시 지향정밀도 뿐만 아니라 연료의 효과적인 사용을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 연료 절감을 위한 효율적인 퍼지 제어기를 제안되었다. 제안한 제어기는 두 단계의 퍼지 제어기이며, 첫 번째 단계의 퍼지 제어기는 자세 지향을 위해, 두 번째 단계의 연료 절감을 위해 사용하였다. 이를 예시하기 위해 다목적 실용위성의 여러 모드들 중 추력기를 사용하는 태양지향모드에서 연료 소비를 절감하는 퍼기 제어로직을 설계하였다. 또한, 퍼지제어기의 성능을 비교하기 위해 다목적 실용위성에 실제로 적용된 PD 제어기의 제어 결과와 비교하였다.
수중 무인항체(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)를 고정밀, 고위험 임무수행 분야에 이용하기 위해서는 연속적이고 정확한 항법정보를 제공하는 기술이 반드시 필요하다. 특히, 최근에는 항공분야에서 국내외적으로 연속적이고 정확한 항법정보를 제공하기 위하여 여러 가지 센서를 결합한 통합 항법시스템에 관한 연구가 활발하며, GPS나 음향장치를 관성센서와 통합하는 방법이 대표적이다. 하지만 수중 무인항체에 경우는 해수면 노출로 인한 탐사시간 장기화와 음향장치 설치 및 회수의 한계로 인하여 GPS나 음향장치 이외에 센서를 이용한 통합 항법시스템의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 자율성이 높으면서, 적은 비용으로 설치가 가능한 영상센서를 이용하여 항법성능을 효과적으로 증대시키는 Vision/INS 통합 항법을 제안한다. 제안한 통합 항법알고리즘은 외부표정요소 직접결정기법을 이용하여 영상 데이터로부터 항체의 위치와 자세를 추정하고, 추정된 결과를 INS의 추정치와 비교한다. 그리고 추정한 위치와 자세오차를 입력으로 칼만필터를 구동하도록 설계하였다. 모의실험을 통해 제안한 방법의 유효성을 확인하였다.
본 논문에서는 변형된 PI-PD 제어기를 통한 쿼드로터(Quad-rotor)의 자세 제어를 고려하였다. 기존의 PID 제어기와 변형된 형태인 PI-PD 제어기 사이의 상관관계로부터 제어기 계수를 결정하였고, 시간응답 해석을 통하여 쿼드로터의 고도 및 각 제어의 응답이 개선되었음을 보였다. PID 제어기 설계는 비용함수의 최소화와 매트랩을 이용한 과도응답 해석을 통하여 최적의 값을 얻을 수 있었다.
대한설비건설협회 대전∙충남도회(회장 성열구)와 대한설비공학회 대전∙충청지회, 한국설비기술협회 대전∙충청지회 등 설비관련 3개 단체가 공동으로 지난 10월 24일 한국에너지기술연구원 국제회의실에서 ‘2006년도 추계 학술강연회’를 개최했다. 이날 강연회에서 특히 대한설비건설협회 김경회 상임이사가 발표한「설비건설 관련법령 개선방안」을 통해 건산법 개정 현황과 대한설비건설협회의 노력 등을 자세하게 설명함으로써 참석자들의 박수갈채를 받았다. 또한 대한설비건설협회 황영환 부장은「적산제도 현황 및 정책방향」을 통해 실적공사비제도의 추진배경과 운영방향, 공공 건설공사 예정가격제도, 예정가격 결정기준 등을 자세하게 설명하여 참석자들의 이해를 도왔다. 본지는 이날 발표된 내용 중「설비건설 관련법령 개선방안」과「적산제도 현황 및 정책방향」을 게재한다.
회전안정화 로켓 모터를 이용하는 우주 비행체의 자세 불안정 현상을 수치적 실험을 통하여 연구하였다. 이전 연구에서는 해석적 방법을 통하여 주어진 우주 비행체에 대한 정상해를 구하고 실제 발생했던 공진과 유사한 공진조건을 찾았으나 정상해 근방에서의 안정도 또는 파라미터 공간 전역에서의 안정도가 어떻게 변하는 지를 알 수가 없었다. 따라서, 본 연구에서는 이전 연구결과를 기초로 하여 주어진 파라미터 공간 전역에서 수치적 실험을 통하여 유동체의 파라미터 값에 따라 위성체의 자세 안정도가 어떻게 변화하는지를 관찰하고, 시스템 설계에 필요한 파라미터들의 안정/불안정 영역을 결정하였다.
인공위성은 지상에서 발사된 후 로켓에 의해 임무궤도에 안착을 한 뒤 위성 내부에 탑재된 추진시스템에 의하여 자세 및 궤도제어를 수행한다. 특히, 저궤도 관측위성의 경우 정확한 이미지 촬영을 위해서는 자세제어가 매우 중요하고, 추진체의 잔여량에 따라 인공위성의 수명이 결정되기도 하므로 추진시스템의 역할이 매우 중요하다. 특히, 추진체의 무게에 따라 위성 전체 중량이 좌우되어 발사중량에도 영향을 미치게 되므로 고성능, 저질량의 추진계가 요구되며, 추진계는 극히 미세한 누설도 허용되지 않는다. 개발된 인공위성 추진계 내부의 누설 여부 확인을 위하여 우주환경을 모사한 진공챔버 내부에서 고압으로 충진된 추진 탱크의 누설탐지 시험을 수행하게 된다. 본 논문에서는 지상에서 모사된 우주환경 하에서 인공위성 추진계의 누설 탐지 기법에 대해 알아보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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