구면좌표계를 이용한 우주비행체 간의 상대 운동 방정식 및 자동 도킹을 위한 적응 제어기법 = Relative Equations of Motion and Adaptive Control for Autonomous Docking Using a Spherical Coordinate System
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발행연도
2013
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Korean
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학술저널
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수록면
487-490(4쪽)
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우주비행체 간의 상대 위치를 측정하는 레이저/레이더 기반의 측정장치는 시선 방향을 나타내는 두개의 각도와 상대 거리로 이뤄진 구면좌표계 시스템을 이용한다. 따라서, 위성 간의 상대운동을 구면좌표계를 이용하여 나타내게 되면 많은 이점을 가지게 되지만, 운동방정식이 매우 복잡하기 때문에 제어기를 설계하는 데에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 3 차원 타원 궤도상의 두 우주비행체 간의 상대 운동을 기술하는 운동방정식을 구면좌표계를 이용하여 나타내고, 이를 다시 일반적인 2 차 운동방정식의 형태로 나타내었다. 이런 과정을 통하면, 기존에 개발된 제어기법들을 활용하여 쉽게 제어기를 설계할 수 있다. 본 연구에서는 추력기 오정렬이 존재하는 경우에 자동 도킹을 수행하는 적응 제어 문제를 예로 들어 운동방정식과 제어기법을 검증하였다.
더보기The relative motion between two spacecraft is generally measured by the laser/radar-based equipment, which uses a spherical coordinate system. Therefore, the use of the spherical coordinates system is beneficial in the relative motion controls. However, the equation of motion is extremely complicated with the spherical coordinates, and thus it is highly challenging to develop control logics. In the present study, the equations of relative motion in three-dimensional elliptical orbit are expressed using the spherical coordinates, and then converted into the general form of 2nd-order dynamic equations. This general form enables easy and simple developments of control logics by utilizing pre-existing control algorithms. Finally, in order to validate the dynamic equations and the controller design scheme, an adaptive tracking control in the presence of thruster axes misalignment is presented with a numerical example.
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