표제지
초록
Abstract
목차
제1장 개요 13
1.1. 연구 배경 13
1.2. 연구 목적 및 의의 14
1.3. 연구 내용 및 방법 15
1.4. 논문의 구성 15
제2장 동역학 모델 16
2.1. 우주 환경 모델 16
2.2. 궤도 역학 16
2.3. 자세 역학과 동역학 18
제3장 INHA RoSAT 자세 제어 시스템 20
3.1. INHA RoSAT 개요 20
3.2. INHA RoSAT 자세 제어 시스템 개요 21
3.2.1. 운용 모드 21
3.2.2. 하드웨어 선정 및 배치 22
3.2.3. 자세 외란 23
3.3. 자세 결정 알고리즘 29
3.3.1. TRAID 29
3.3.2. 확장 칼만 필터 31
3.4. 자세 제어 알고리즘 33
3.4.1. B-dot 알고리즘 33
3.4.2. 자기토커를 이용한 2축 자세 제어 36
3.4.3. 피치 모멘텀 바이어스 제어 38
제4장 자세 결정 성능 개선 47
4.1. 알베도 모델을 고려한 태양 벡터 획득 성능 개선 47
4.1.1. 태양 벡터 획득 시 알베도의 영향 47
4.1.2. 알베도 모델링 47
4.1.3. 지구 알베도 영향 시뮬레이션 및 결과 48
4.2. 태양 탐색 기동 50
제5장 자세 제어 성능 분석 57
5.1. 반작용휠 수에 따른 자세 제어 성능 비교 57
제6장 결론 61
참고 문헌 63
표 1. 궤도 전파기 검증 시뮬레이션 조건 17
표 2. 궤도 전파기 검증 시뮬레이션 결과 18
표 3. 자세 제어 시스템 운용 모드 21
표 4. 자세 제어 시스템 운용모드 할당 22
표 5. INHA RoSAT 센서 제원 22
표 6. INHA RoSAT 구동기 제원 22
표 7. 자세 외란 시뮬레이션 조건 26
표 8. TRIAD 시뮬레이션 조건 30
표 9. B-dot 알고리즘 시뮬레이션 조건 34
표 10. 2축 자세 제어 시뮬레이션 조건 37
표 11. 피치 모멘텀 확보 시뮬레이션 조건 40
표 12. 모멘텀 흡수 시뮬레이션 조건 42
표 13. 태양 센서 부착 방향 49
표 14. 태양 센서 시뮬레이션 조건 49
표 15. 각속도에 따른 태양 획득 소요 시간 분석 시뮬레이션 조건 52
표 16. 태양 탐색 기동 시뮬레이션 조건 54
표 17. 제어 성능 비교 case 분류 58
표 18. 제어 성능 비교 태양 지향 시뮬레이션 조건 58
그림 1. 기관별 나노위성 발사 수 13
그림 2. 큐브위성 임무 현황 14
그림 3. 이체 역학 17
그림 4. 적도와 극 지구 반지름 차이 17
그림 5. EGM96 17
그림 6. 큐브위성 임무 실패 원인 20
그림 7. INHA R O SAT 큐브위성 21
그림 8. 지구 지향 시 동체 좌표계 23
그림 9. INHA RoSAT 동체 좌표계와 하드웨어 부착 방향 23
그림 10. 지구 지향 시 외란 토크 27
그림 11. 지구 지향 시 외란 토크로 인해 누적되는 각운동량 27
그림 12. 지구 지향 시 총 외란 토크 27
그림 13. 지구 지향 시 외란 토크로 인해 누적되는 총 각운동량 27
그림 14. 태양 지향 시 외란 토크 28
그림 15. 태양 지향 시 외란 토크로 인해 누적되는 각운동량 28
그림 16. 태양 지향 시 총 외란 토크 28
그림 17. 태양 지향 시 외란 토크로 인해 누적되는 총 각운동량 28
그림 18. 태양 센서 측정 값 30
그림 19. 지자기 센서 측정 값 30
그림 20. TRIAD 3축 자세 결정 오차 31
그림 21. EKF 3축 자세 결정 오차 32
그림 22. INHA RoSAT의 초기 궤도 단계 형상 34
그림 23. 동체 좌표계에서 표현한 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 35
그림 24. 각속도 크기 35
그림 25. 궤도 좌표계에서 표현한 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 35
그림 26. 궤도 좌표계에서 표현한 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 35
그림 27. 태양 지향 자기토커 명령 38
그림 28. 태양 지향 시뮬레이션 결과 38
그림 29. 지구 지향 시 동체 좌표계 39
그림 30. 피치 모멘텀 바이어스 제어 구조 39
그림 31. 동체 좌표계에서 표현한 궤도 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 41
그림 32. 동체 좌표계에서 표현한 궤도 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 41
그림 33. 자기토커 명령 41
그림 34. 동체 y축과 궤도 각운동량 방향 사이각 41
그림 35. 동체 좌표계에서 표현한 궤도 좌표계에 대한 동체 좌표계의 각속도 43
그림 36. 동체 각속도 크기 43
그림 37. 반작용휠 토크 명령 43
그림 38. 반작용휠과 동체 각운동량 43
그림 39. 지구 지향 시 궤도 좌표계에 대한 동체 좌표계의 오일러각 45
그림 40. 관성 지향 시 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계의 쿼터니언 46
그림 41. 위도에 따른 지구 복사 모델링 48
그림 42. 식 구간 50
그림 43. 태양 센서 측정 값 50
그림 44. 태양 획득 흐름도 예시 1 51
그림 45. 태양 획득 흐름도 예시 2 51
그림 46. 각속도 크기에 따른 태양 획득 소요 시간 52
그림 47. 태양과 각속도 방향 사이각에 따른 태양 획득 소요 시간 52
그림 48. 동체 좌표계에서 표현한 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 55
그림 49. 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 오일러각 55
그림 50. 자기토커 명령 55
그림 51. 동체 좌표계에서 표현한 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 각속도 56
그림 52. 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계 오일러각 56
그림 53. 자기토커 명령 56
그림 54. 지향 방향과 태양 방향 사이각(2축 자기토커 제어) 59
그림 55. 지향 방향과 태양 방향 사이각(피치 모멘텀 바이어스 제어) 59
그림 56. 지향 방향과 태양 방향 사이각(쿼터니언 피드백 제어) 59