Time-Optimal solutions for attitude control with reaction wheels as well as with thrusters are studied. The suggested varying-time-sharing ratio thrusting is found to reduce the maneuvering time enormously. The hybrid control such as sequential hybrid and simultaneous hybrid with reaction wheels and thrusters are considered. The results show that simultaneous hybrid method reduces the maneuver time very much. Spacecraft model is KOrea Multi-Purpose SATellite(KOMPSAT)-II, which is being developed by KARI in KOREA as an agile maneuvering satellite.
Lee Byung-Hoon;Lee Bong-Un;Oh Hwa-Suk;Lee Seon-Ho;Rhee Seung-Wu
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.19
no.9
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pp.1695-1705
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2005
Reaction wheels and thrusters are commonly used for the satellite attitude control. Since satellites frequently need fast maneuvers, the minimum time maneuvers have been extensively studied. When the speed of attitude maneuver is restricted due to the wheel torque capacity of low level, the combinational use of wheel and thruster is considered. In this paper, minimum time optimal control performances with reaction wheels and thrusters are studied. We first identify the features of the maneuvers of the satellite with reaction wheels only. It is shown that the time-optimal maneuver for the satellite with four reaction wheels in a pyramid configuration occurs on the fashion of single axis rotation. Pseudo control logic for reaction wheels is successfully adopted for smooth and chattering-free time-optimal maneuvers. Secondly, two different thrusting logics for satellite time-optimal attitude maneuver are compared with each other: constant time-sharing thrusting logic and varying time-sharing thrusting logic. The newly suggested varying time-sharing thrusting logic is found to reduce the maneuvering time dramatically. Finally, the hybrid control with reaction wheels and thrusters are considered. The simulation results show that the simultaneous actuation of reaction wheels and thrusters with varying time-sharing logic reduces the maneuvering time enormously. Spacecraft model is Korea Multi-Purpose Satellite (KOMPSAT)-2 which is being developed in Korea as an agile maneuvering satellite.
Kim, Chong-Sup;Hwang, Byung-Moon;Kang, Im-Ju;Jang, Soon-Ryong;Kim, Kwang-Yun;Park, Myung-Hwan
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.7
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pp.704-713
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2011
For many years, many pilots lost their lives and aircrafts due to GLOC(Gravity-induced Loss Of Consciousness). Due to the emergence of high-gravity maneuvering aircraft such as the F-16, F-15 and T-50, the automatic GLOC detection and recovery systems are necessary to increase the aircraft safeties even when the pilot loses his consciousness due to high-G maneuvering. This paper addresses the design of GLOC detection, warning and recovery algorithm based on a model of supersonic jet trainer. The system is solely controlled by the pilot's control input (i.e., control stick force) and aircraft status such as attitude, airspeed, altitude and so forth. And, moreover, it does not depend upon any pilot physiological condition. The test evaluation results show that the developed system supports the recovery of an aircraft from the unusual aircraft attitude and improves the aircraft safeties even when the pilot loses his consciousness due to high-G maneuvering.
In general, the attitude of a high-speed planning boat changes following a speed change. Since the hydrodynamic forces acting on a ship differ according to the change of its underwater shape, it is difficult to estimate its hydrodynamic force compared to that of a large commercial ship. In this paper, 6 Degrees Of Freedom (DOF) equations of motion that express the maneuvering motion of a planning boat are modeled by analyzing its motion characteristics based on various sea trial tests. Finally, a maneuvering simulation is carried out and a validation of the equations of motion is confirmed with the results of sea trial tests.
The design requirements of modern satellites vary depending on the purpose of operation. Like conventional medium and large-scale satellites, small satellites which operate on low orbit may also serve military purposes. As a result, there is increased demand for high-resolution photos and videos and multi-target observation becomes important. The most important design parameter for multi-target observation is the satellites' maneuverability. For increased maneuverability, the miniaturization is required to increase the stiffness of the satellite as this decreases the mass moment of inertia of the satellite. In the case of a solar panel having relatively low stiffness compared to the satellites' body, vibrations are generated when the attitude maneuver is performed, which greatly influences the image acquisition. For verification of such vibrational characteristics, the satellites is modeled as a reduced model, and experimental zig for simulating attitude maneuver is introduced. A rigidity simulator for simulating the stiffness of the satellite is also proposed. Additionally, the objective of the experimental method is to simulate the maneuvering angle of the satellite based on the winding length of the wire using a step motor, and to experimentally verify the vibration characteristics of the satellite body and the solar panel generated during the maneuvering test.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.12
no.1
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pp.44-50
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2009
In this study, the relationship between military pilot's spatial ability and unusual attitude recovery was investigate. MRT(Mental Rotation Test) was measured with spatial ability whereas recovery time and error rates were mearsured with respect to 11 unusual attitudes. Eight fighter pilots and eight rear cockpit pilots of F-4E participated in this study. The results showed that MRT response time was significantly correlated with unusual attitude recovery time. The regression equation showed that unusual attitude recovery time was linearly related to MRT response time and could be explained by MRT response time more than 66%. In conclusion, it is recommended that a training is needed to improve the mental rotation ability in a visually restricted environments during maneuvering.
KOMPSAT-1 AOCS mode divided into three major mode like Sun, Maneuver, Science Mode. The Maneuver mode consist of attitude hold and Δ-V Burn submode. This paper focus on the analysis of AOCS Maneuver Mode characteristics based on on-orbit playback data. The nadir pointing performance of attitude hold submode and the process for Δ-V Burn firing with plus/ minus 90 degree pitch/ roll maneuvering was verified. And also verified that the on-orbit performance meets the AOCS subsystem specification as designed.
This paper presents the attitude algorithm using Fuzzy technique to mix gyro information with accelerometer. The attitude angle calculated by the low-cost gyros only increases its error with time rapidly because of the integration process of the algorithm and large sensor error. It is known that the accelerometer output includes the attitude information of a vehicle and its information is more effective during low dynamic maneuver. Therefore it is needed to combine two information appropriately for obtaining the attitude information from low-cost MEMS inertial sensors. Because Fuzzy logic is very effective to make a decision of maneuvering state, it is applied to the mixed algorithm. It is shown by experiment ...
This paper addresses the critical need for quadcopters in GPS-denied indoor environments by proposing a novel attitude control mechanism that enables autonomous navigation without external guidance. Utilizing AR marker detection integrated with a dual PID controller algorithm, this system ensures accurate maneuvering and positioning of the quadcopter by compensating for the absence of GPS, a common limitation in indoor settings. This capability is paramount in environments where traditional navigation aids are ineffective, necessitating the use of quadcopters equipped with advanced sensors and control systems. The actual position and location of the quadcopter is achieved by AR marker detection technique with the image processing system. Moreover, in order to enhance the reliability of the attitude PID control, the dual closed loop control feedback PID control with dual update periods is suggested. With AR marker detection technique and autonomous attitude control, the proposed quadcopter system decreases the need of additional sensor and manual manipulation. The experimental results are demonstrated that the quadrotor's autonomous attitude control and operation with the dual closed loop control feedback PID controller with hierarchical (inner-loop and outer-loop) command update period is successfully performed under the non-GPS aided indoor environment and it enhanced the reliability of the attitude and the position PID controllers within 17 seconds. Therefore, it is concluded that the proposed attitude control mechanism is very suitable to GPS-denied indoor environments, which enables a quadcopter to autonomously navigate and hover without external guidance or control.
Goo-Hwan Shin;Hyosang Yoon;Hyeongcheol Kim;Dong-Soo Choi;Jae-Suk Lee;Young-Ho Shin;Eunji Lee
Journal of Space Technology and Applications
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v.3
no.4
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pp.322-332
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2023
Satellite attitude-control actuators are equipped with a reaction wheel for three-axis attitude control. The reaction wheel rotates a motor inside the actuator to generate torque in the vector direction. When using the reaction wheel, there are restrictions on the torque values generated as the motor rotates. The torque value of the reaction wheels mounted on small satellites is approximately 10 mNm, and high values are not used. Therefore, three-axis attitude control of a small satellite is possible using a reaction wheel, but this method is not suitable for missions that require rapid attitude control at a specific time. As a technology to overcome the small torque value of the reaction wheel, the control moment gyro (CMG) is currently in wide use as a rapid attitude-control actuator in space satellites. The CMG has an internal gimbal mounted at a right angle to the rotation motor and generates a large torque value. In general, when the gimbal operates, a torque value approximately 100 times greater is generated, making it suitable for rapid posture maneuvering. Currently, we are developing a technology for mounting a controlled moment gyro on a small satellite, and here we share the development status of an 800 mNm CMG.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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