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본문내용
도로 실험하기는 했지만 분명 외란으로 작용하였을 것이다.
3. zigbee를 사용하여 Atmega2560과 컴퓨터 간의 통신을 했는데, 무선통신이기 때문에 아무리 가까워도 통신과정에서 주변의 핸드폰, 노트북 등 전자기기들로부터 통신에 간섭을 받았을 것이다. 그로 인해 컴퓨터가 받는 데이터가 실제 장치가 나타낸 값과 다를 수 있다.
4. 센서오차를 알아보기 위해 정지상태의 Test Bed의 자세 데이터를 받아 그린 그래프를 그림 17에 나타내었다.
센서오차 그래프를 살펴보면 Linear Fitting한 그래프 주위로 데이터의 편차가 나타나는데 이것은 센서오차로 인한 것이라 볼 수 있다. 또한 전체적으로 Linear Fitting한 직선 그래프가 점점 올라가는 경향을 나타낸다. 이것은 시간이 지남에 따라 조금 씩 각도가 변하고 있는 것으로 즉, 측정 장치의 Test Bed가 평형이 아님을 보여주는 것 이다.
5. 실험 중 여려가지 외부 요인으로 인하여 오차가 발생한다. 외부 요인으로는 열려있는 문으로 인한 공기의 흐름으로 인해 Test bed의 각도가 틀어진다거나, 실험 중 사람들의 움직임으로 인한 Test bed의 진동 등을 들 수 있다.
6. 정확하지 않은 관성모멘트 값에 의해 오차가 발생한다. 우리는 모델링을 할 때 관성모멘트 값을 0.21로 두고 실험하였다. 하지만 실제 실험 장치는 여러 다른 장치로 인하여 관성모멘트가 0.21과 다르다. 실험 후 다시 모델링을 하여 실험 결과와 가장 유사한 MOI값을 찾았지만 이 값이 정확하다고 할 수는 없기 때문에 오차의 원인이 된다.
4.5 최종 Simulink 모델링
실험 전 Simulink를 이용해 모델링을 할 때 MOI를 0.21이라 가정하고 모델링을 하였다. 하지만 실제 실험 장치는 MOI 값이 가정한 값과는 다르다. 이 실험 목적은 실제와 가장 유사한 모델링으로 인공위성의 실제 자세제어를 예측 하는 것이기 때문에 Simulink를 이용하여 실제와 가장 유사한 그래프 개형을 찾는다.
실제 실험 결과와 비슷하게 모델링하기 위하여 Simulink를 이용해 MOI값을 재설정해 가며 실제 그래프와 비교해 보았다. 실험결과 중 자세제어가 가장 잘 된 케이스가 실험 3이기 때문에 실험 3의 그래프를 대상으로 모델링을 하였다.
몇 가지 값을 넣어 모델링을 한 결과 MOI가 0.25일 때 수렴 시간이 실험결과 그래프와 가장 근사한 형태의 데이터를 얻을 수 있었다.
또한 실제실험에 포함되었을 White Noise 와 센서오차를 추가하고, 그 외 그래프개형을 찾아가기 위해 Gaussian noise, Pulse, Step function 을 추가하여 최대한 실제에 가까운 그래프를 그려 보았다. 그 결과로 얻은 최종 그래프가 그림 18의 아래에 있는 그래프 이다.
Ⅵ. 결론
본 실험은 Simulink를 이용해 자세제어 모델링을 한 후 HILSSAT을 이용한 실험에 적용하여 결과 데이터를 얻어 시뮬레이션과 실제를 비교한 후, 차이가 있을 경우 다시 모델링하여 실제상황과 가장 유사한 형태의 자세제어 그래프를 얻는 것이 목적이다.
일반적으로 1축 회전 자세제어 시 사용되는 HILSSAT을 이용하여 실험을 하였으며 압축공기 추력기, 자이로센서, 지자기 센서 등은 제외하고 실험을 수행 하였다.
실험 전 Matlab의 Simulink 기능을 이용해 PD 제어기를 이용한 모델링을 하였으며 초기 각도와 목표 각도를 설정하고 , 값에 따른 자세 제어가 어떻게 이루어지는지 알아보았다.
시뮬레이션 하여 결정한 값을 입력하여 실험을 진행하였고 실험 결과를 모델링한 값과 비교하여 두 개의 그래프가 가장 유사한 모습을 나타내는 MOI 값을 찾았다. 여러 번의 모델링을 한 결과 MOI가 0.23일 때 목표 각도에 빨리 수렴하고 자세 안정화가 잘 이루어지는 것을 알 수 있었다.
Ⅶ. 참고 문헌
[1] 서승원, 극소형 위성 HAUSAT-1의 3축 자세안정화 시스템 설계
[2] 이선호 외 6명 著, 항공우주기술 제 5권 제 1호, 인공위성 자세제어용 자기 토커의 제작 및 성능분석
[3] 한국항공우주학회 편, 항공우주학개론, 제 4판, pp321-324
[4] 이희규 외 2인 著, 계측 센서 공학, pp196-197
[5] 조용욱 외 3명 著, 항공전자계기, pp143
[6] Michael B. Histand 외 1인 著, 메카트로닉스와 계측 시스템, pp335~337
[7] 한정엽 외 3인, 1축 회전 시뮬레이터를 이용한 인공위성 지상 자세제어 실험 연구
3. zigbee를 사용하여 Atmega2560과 컴퓨터 간의 통신을 했는데, 무선통신이기 때문에 아무리 가까워도 통신과정에서 주변의 핸드폰, 노트북 등 전자기기들로부터 통신에 간섭을 받았을 것이다. 그로 인해 컴퓨터가 받는 데이터가 실제 장치가 나타낸 값과 다를 수 있다.
4. 센서오차를 알아보기 위해 정지상태의 Test Bed의 자세 데이터를 받아 그린 그래프를 그림 17에 나타내었다.
센서오차 그래프를 살펴보면 Linear Fitting한 그래프 주위로 데이터의 편차가 나타나는데 이것은 센서오차로 인한 것이라 볼 수 있다. 또한 전체적으로 Linear Fitting한 직선 그래프가 점점 올라가는 경향을 나타낸다. 이것은 시간이 지남에 따라 조금 씩 각도가 변하고 있는 것으로 즉, 측정 장치의 Test Bed가 평형이 아님을 보여주는 것 이다.
5. 실험 중 여려가지 외부 요인으로 인하여 오차가 발생한다. 외부 요인으로는 열려있는 문으로 인한 공기의 흐름으로 인해 Test bed의 각도가 틀어진다거나, 실험 중 사람들의 움직임으로 인한 Test bed의 진동 등을 들 수 있다.
6. 정확하지 않은 관성모멘트 값에 의해 오차가 발생한다. 우리는 모델링을 할 때 관성모멘트 값을 0.21로 두고 실험하였다. 하지만 실제 실험 장치는 여러 다른 장치로 인하여 관성모멘트가 0.21과 다르다. 실험 후 다시 모델링을 하여 실험 결과와 가장 유사한 MOI값을 찾았지만 이 값이 정확하다고 할 수는 없기 때문에 오차의 원인이 된다.
4.5 최종 Simulink 모델링
실험 전 Simulink를 이용해 모델링을 할 때 MOI를 0.21이라 가정하고 모델링을 하였다. 하지만 실제 실험 장치는 MOI 값이 가정한 값과는 다르다. 이 실험 목적은 실제와 가장 유사한 모델링으로 인공위성의 실제 자세제어를 예측 하는 것이기 때문에 Simulink를 이용하여 실제와 가장 유사한 그래프 개형을 찾는다.
실제 실험 결과와 비슷하게 모델링하기 위하여 Simulink를 이용해 MOI값을 재설정해 가며 실제 그래프와 비교해 보았다. 실험결과 중 자세제어가 가장 잘 된 케이스가 실험 3이기 때문에 실험 3의 그래프를 대상으로 모델링을 하였다.
몇 가지 값을 넣어 모델링을 한 결과 MOI가 0.25일 때 수렴 시간이 실험결과 그래프와 가장 근사한 형태의 데이터를 얻을 수 있었다.
또한 실제실험에 포함되었을 White Noise 와 센서오차를 추가하고, 그 외 그래프개형을 찾아가기 위해 Gaussian noise, Pulse, Step function 을 추가하여 최대한 실제에 가까운 그래프를 그려 보았다. 그 결과로 얻은 최종 그래프가 그림 18의 아래에 있는 그래프 이다.
Ⅵ. 결론
본 실험은 Simulink를 이용해 자세제어 모델링을 한 후 HILSSAT을 이용한 실험에 적용하여 결과 데이터를 얻어 시뮬레이션과 실제를 비교한 후, 차이가 있을 경우 다시 모델링하여 실제상황과 가장 유사한 형태의 자세제어 그래프를 얻는 것이 목적이다.
일반적으로 1축 회전 자세제어 시 사용되는 HILSSAT을 이용하여 실험을 하였으며 압축공기 추력기, 자이로센서, 지자기 센서 등은 제외하고 실험을 수행 하였다.
실험 전 Matlab의 Simulink 기능을 이용해 PD 제어기를 이용한 모델링을 하였으며 초기 각도와 목표 각도를 설정하고 , 값에 따른 자세 제어가 어떻게 이루어지는지 알아보았다.
시뮬레이션 하여 결정한 값을 입력하여 실험을 진행하였고 실험 결과를 모델링한 값과 비교하여 두 개의 그래프가 가장 유사한 모습을 나타내는 MOI 값을 찾았다. 여러 번의 모델링을 한 결과 MOI가 0.23일 때 목표 각도에 빨리 수렴하고 자세 안정화가 잘 이루어지는 것을 알 수 있었다.
Ⅶ. 참고 문헌
[1] 서승원, 극소형 위성 HAUSAT-1의 3축 자세안정화 시스템 설계
[2] 이선호 외 6명 著, 항공우주기술 제 5권 제 1호, 인공위성 자세제어용 자기 토커의 제작 및 성능분석
[3] 한국항공우주학회 편, 항공우주학개론, 제 4판, pp321-324
[4] 이희규 외 2인 著, 계측 센서 공학, pp196-197
[5] 조용욱 외 3명 著, 항공전자계기, pp143
[6] Michael B. Histand 외 1인 著, 메카트로닉스와 계측 시스템, pp335~337
[7] 한정엽 외 3인, 1축 회전 시뮬레이터를 이용한 인공위성 지상 자세제어 실험 연구
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- 등록일2013.03.12
- 저작시기2012.4
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- 자료번호#833366
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