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바람을 고려한 발사체의 하중경감 폐회로 유도제어 기법 연구 : Closed-loop Load Relief Guidance and Control Algorithm for Launch Vehicle

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Authors

이홍주

Advisor
김유단
Major
공과대학 기계항공공학부
Issue Date
2014-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
하중경감발사체궤적최적화슬라이딩 모드 유도받음각 제어
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2014. 2. 김유단.
Abstract
인공위성은 현대 생활에서 통신, 방송, 기상 및 해양관측 등의 민간분야뿐만 아니라 정찰, 감시 등의 군용임무를 수행하는데 필수적으로 자리매김하였다. 발사체는 이러한 위성을 원하는 궤도에 투입하도록 설계된다. 발사체를 발사하는 과정에서 고려해야 할 중요한 요소 중 하나가 공력하중이다. 대기중에서 과도한 공력하중에 의한 측력은 발사체에 구조파손을 야기할 수 있기 때문이다. 따라서 하중경감 유도 및 제어기법을 통해 공력하중을 줄이는 것이 필요하다. 공력하중은 공기 밀도가 높은 대기권 하층부에서 주로 발생하므로 하중경감 기법은 발사체의 1단 비행에서 고려된다.
본 논문에서는 발사체의 하중경감을 위해 개회로 방식의 하중경감 기법과 폐회로 방식의 하중경감 기법, 그리고 두 방식을 혼합한 기법을 제안하였다. 발사 전 바람정보를 이용하여 발사체 궤적최적화를 수행함으로써 자세 유도 명령을 얻는 개회로 방식의 하중경감 제어기를 설계하고, 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 변화하는 바람에 대한 강건성을 확인하였다. 또한 슬라이딩 모드 기법을 이용하여 실시간으로 바람에 대응할 수 있는 폐회로 방식의 하중경감 제어기를 설계하였다. 마지막으로 두 기법의 장단점을 분석한 후, 두 방식을 혼합한 기법을 제안하였다. 발사체의 비선형 6자유도 운동을 모델링하였으며, 주어진 유도명령을 추종하기 위한 궤환선형화 제어기를 설계하였다. 그리고 6자유도 시뮬레이션을 통해 제안한 하중경감 기법들의 성능을 검증하였다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/123733
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