KR100778098B1 - 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 - Google Patents
인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100778098B1 KR100778098B1 KR1020060070263A KR20060070263A KR100778098B1 KR 100778098 B1 KR100778098 B1 KR 100778098B1 KR 1020060070263 A KR1020060070263 A KR 1020060070263A KR 20060070263 A KR20060070263 A KR 20060070263A KR 100778098 B1 KR100778098 B1 KR 100778098B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- moment gyro
- axis
- control moment
- satellite
- cluster
- Prior art date
Links
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/244—Spacecraft control systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
상기 식에서 cσ=cosσ, sσ=sinσ, cβ=cosβ, sβ=sinβ, cδi=cosδi, sδi=sinδi이며, β는 (0°~ 90°사이의 비틀림각) 이고, x,y 및 z는 위성체기준좌표축, δ₁ 내지 δ₄는 (제어 모멘트 자이로의 0°~ 360° 사이의 김벌각)이고, 제어 모멘트 자이로의 김벌각이 모두 0인 상태(δ=[0 0 0 0]deg)에서는 임의의 회전각 (σ)에 대해 각운동량 값이 을 만족하고, x-y평면에 임의의 회전각(σ)으로 4개의 제어 모멘트 자이로 클러스터를 대칭되도록 장착함으로써 달성된다.
여기에서 cσ=cosσ, sσ=sinσ, cβ=cosβ, sβ=sinβ, cδi=cosδi, sδi=sinδi, β는 (0°~ 90°사이의 비틀림각) 이고, δ₁ 내지 δ₄는 (제어 모멘트 자이로의 0°~ 360° 사이의 김벌각)이며, x,y 및 z는 위성체기준좌표축을 의미한다.
중요한 것은 도 2에 도시한 바와 같이, 제어 모멘트 자이로의 김벌각이 모두 0인 상태(δ=[0 0 0 0]deg)에서는 임의의 회전각 (σ)의 값에 관계없이 항상 을 만족한다는 점이다.
즉, 상기와 같이 각운동량 벡터를 유도한 결과는 종래의 피라미드 형상을 포함하여 위성 기준좌표계에 대한 제어 모멘트 자이로의 배치 피라미드 형상을 더욱 일반화시킨 것이며, 이는 x-y평면에 임의의 회전각(σ)으로 4개의 제어 모멘트 자이로 클러스터(CMG#1,CMG#2,CMG#3,CMG#4)를 장착할 수 있음을 의미한다.
이렇게 일반화된 식에서 z축을 중심으로 한 임의의 회전각인 σ의 값을 예로 들어본다. σ가 0°이면 도 1의 종래의 피라미드 형상이 되고, σ가 -45 ° 이면 도 2의 본 발명에 해당되는 새로운 피라미드 형상이 된다. 그리고, σ가 -45 °인 형태로 위성체에 4개의 제어 모멘트 자이로를 배치하면, x축 방향 토크입력에 대해 Moore-Penrose Pseudoinverse 구동법칙을 적용해도 내부특이점을 회피할 수 있다. 이는 종래의 피라미드 형상에 x축 방향 토크입력이 주어질 경우, Moore-Penrose Pseudoinverse 구동법칙이 내부특이점을 피할 수 없다는 단점을 극복한 것이다.
이를 구체적으로 설명하면, 도 1 과 도 2에 공통적으로 h= 15Nms, β=53.13°로 유지하고, 임의의 회전각 (σ)를 도 1에는 σ가 0°와 도 2에 σ가 -45°로 적용하여 Moore-Penrose Pseudoinverse 구동법칙을 적용하게 되면, 도 1의(종래의 피라미드형상) 경우 내부특이점을 만나기 전까지만 토크를 발생시키게 되어 도 1의 경우에는 -10Nm의 일정한 출력토크를 1.2초밖에 발생시키지 못하며 위성체의 회전속도가 극히 제한적으로 작용하여 3sec동안 2.6°까지 회전하게 되고, 반면에 도 2의 경우 상기 Moore-Penrose Pseudoinverse 구동법칙을 적용하게 되면, 내부특이점을 거치지 않아도 -10Nm의 일정한 출력토크를 약 4.5sec 동안 발생시킬 수 있어 위성체의 회전이 10sec동안 30°를 회전가능하게 하여 결국 z축을 중심으로 한 임의의 회전각(σ)가 0°에서 임의의 회전각(σ)가 -45° 만큼 축 이동시켜 새로운 피라미드 형상(도 2)으로 배치시킴으로 위성체의 자세기동능력이 개선되는 것을 확인할 수 있게 된다.
Claims (5)
- 제어 모멘트 자이로 클러스터를 0°와 360°사이의 임의의 회전각(σ)으로 회전 장착시킨 것을 특징으로 하는 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터.
- 제 1항에 있어서, 상기 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터는,를 만족하며,상기 식에서 cσ=cosσ, sσ=sinσ, cβ=cosβ, sβ=sinβ, cδi=cosδi, sδi=sinδi 이고 β는 (0°~ 90°사이의 비틀림각) 이고, 1 내지 4는 4개의 제어 모멘트 자이로 클러스터(CMG#1,CMG#2,CMG#3,CMG#4), x,y 및 z는 위성체기준좌표축, δ₁ 내지 δ₄는 (제어 모멘트 자이로의 0°~ 360° 사이의 김벌각)이며,
- 제 2항에 있어서,임의의 회전각인 σ가 -45°인 것을 특징으로 하는 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,제어 모멘트 자이로(CMG) 클러스터를 임의의 회전각(σ)으로 회전 장착시킨 새로운 피라미드 형상을 이용하여, 위성체가 각 축방향으로 회전하고자 하는 만큼 순차적인 토크입력을 도입하면,즉, x축(롤축), y축(피치축), z축(요축)에 해당하는 토크입력을 각 축방향의 인공위성 자세기동 범위에 맞게 순차적으로 적용함으로써, 인공위성의 자세기동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060070263A KR100778098B1 (ko) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060070263A KR100778098B1 (ko) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100778098B1 true KR100778098B1 (ko) | 2007-11-22 |
Family
ID=39080334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060070263A KR100778098B1 (ko) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100778098B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107132850A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-05 | 上海航天控制技术研究所 | 基于角速度跟踪的变轨姿态保持控制方法 |
KR101853213B1 (ko) | 2016-12-28 | 2018-04-27 | 한국항공우주연구원 | 3개의 관성모멘트 자이로의 김벌 앵글 변경 장치 및 방법 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6131056A (en) | 1998-03-16 | 2000-10-10 | Honeywell International Inc. | Continuous attitude control that avoids CMG array singularities |
US6305647B1 (en) | 1998-11-19 | 2001-10-23 | Matra Marconi Space France | Method and apparatus for steering the attitude of a satellite |
US6648274B1 (en) | 2002-04-12 | 2003-11-18 | David A. Bailey | Virtual reaction wheel array |
US6682019B2 (en) | 2002-04-04 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Minimum energy wheel configurations for energy storage and attitude control |
US6681649B2 (en) | 2002-04-03 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Inertial control and measurement system |
US6917862B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-07-12 | Arizona Board Of Regents | Singularity escape/avoidance steering logic for control moment gyro systems |
KR100552583B1 (ko) | 2004-11-16 | 2006-02-15 | 한국과학기술원 | 특이점 문제를 개선한 제어 모멘트 자이로스코프 및 그구동 방법 |
-
2006
- 2006-07-26 KR KR1020060070263A patent/KR100778098B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6131056A (en) | 1998-03-16 | 2000-10-10 | Honeywell International Inc. | Continuous attitude control that avoids CMG array singularities |
US6305647B1 (en) | 1998-11-19 | 2001-10-23 | Matra Marconi Space France | Method and apparatus for steering the attitude of a satellite |
US6681649B2 (en) | 2002-04-03 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Inertial control and measurement system |
US6682019B2 (en) | 2002-04-04 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Minimum energy wheel configurations for energy storage and attitude control |
US6648274B1 (en) | 2002-04-12 | 2003-11-18 | David A. Bailey | Virtual reaction wheel array |
US6917862B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-07-12 | Arizona Board Of Regents | Singularity escape/avoidance steering logic for control moment gyro systems |
KR100552583B1 (ko) | 2004-11-16 | 2006-02-15 | 한국과학기술원 | 특이점 문제를 개선한 제어 모멘트 자이로스코프 및 그구동 방법 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101853213B1 (ko) | 2016-12-28 | 2018-04-27 | 한국항공우주연구원 | 3개의 관성모멘트 자이로의 김벌 앵글 변경 장치 및 방법 |
CN107132850A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-05 | 上海航天控制技术研究所 | 基于角速度跟踪的变轨姿态保持控制方法 |
CN107132850B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-08-02 | 上海航天控制技术研究所 | 基于角速度跟踪的变轨姿态保持控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105867401B (zh) | 单框架控制力矩陀螺群的航天器姿态容错控制方法 | |
US6917862B2 (en) | Singularity escape/avoidance steering logic for control moment gyro systems | |
US8131409B2 (en) | Gyroless transfer orbit sun acquisition using only wing current measurement feedback | |
US7823836B2 (en) | Optimal sun safe attitude for satellite ground tracking | |
Kumar et al. | A novel single thruster control strategy for spacecraft attitude stabilization | |
Karpenko et al. | First flight results on time-optimal spacecraft slews | |
CN105022402B (zh) | 一种双刚体航天器快速机动的最短时间确定方法 | |
US6360996B1 (en) | Steering control for skewed scissors pair CMG clusters | |
CN107380485B (zh) | 一种微小卫星大面阵广域多模凝视成像控制方法 | |
US6311931B1 (en) | Bi-directional momentum bias spacecraft attitude control | |
McMahon et al. | Simplified singularity avoidance using variable-speed control moment gyroscope null motion | |
EP1494919B1 (en) | Virtual reaction wheel array using control moment gyros | |
US6089508A (en) | Autonomous spacecraft safing with reaction wheels | |
Ousaloo | Globally asymptotic three-axis attitude control for a two-wheeled small satellite | |
Wu et al. | Attitude control of spacecraft: mixed h/h approach | |
Kojima et al. | Steering control law for double-gimbal scissored-pair CMG | |
KR100778098B1 (ko) | 인공위성 3축 자세제어용 제어 모멘트 자이로 클러스터 | |
EP4032816A1 (en) | Manipulation method suitable for non-redundant sgcmg group | |
Reijneveld et al. | Attitude control system of the Delfi-n3Xt satellite | |
Steyn | A dual-wheel multi-mode spacecraft actuator for near-minimum-time large angle slew maneuvers | |
Long et al. | Attitude tracking control for spacecraft formation flying | |
Carpenter | Power-optimal steering of a space robotic system driven by control-moment gyroscopes | |
Carpenter et al. | Dynamics of a high-agility, low-power imaging payload | |
Heiberg | A practical approach to modeling single-gimbal control momentum gyroscopes in agile spacecraft | |
Shen et al. | Constrained attitude control of agile spacecraft using CMGs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121115 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131115 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141113 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151117 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161004 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170920 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181002 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191016 Year of fee payment: 13 |