슬라이딩 평면을 이용한 유연우주비행체의 강인 선회제어

Abstract

본 논문에서는 유연우주비행체의 강인 선회기동을 위한 슬라이딩 모드 제어기법에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 유연우주비행체의 1축 선회기동을 위한 선회목표각, 목표각속도 및 중앙동체와 유연부착물 사이에 작용하는 내부 반력 모멘트를 포함하는 슬라이딩 평면을 설계하였다. Lyapunov 제어기법과 비교한 결과 두 제어기법 모두 공칭 시스템에 대한 명령추종성을 확인하였으며, 특히 슬라이딩 모드 제어기법의 적용결과 시스템 파라메터의 변동 및 외란의 영향에도 좋은 제어결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 1축 선회제어 결과를 확장하여 임의의 3축 선회기동을 수행할 수 있는 슬라이딩 모드 제어기를 설계하였다. 3축 선회기동 제어를 위해 쿼터니언을 이용하여 비행체의 자세를 결정하였고, 3개의 축 각각에 대해 설계된 슬라이딩 평면으로부터 선회기동시 발생하는 각 축간의 커플링 효과를 고려하여 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기는 효과적인 3축 선회기동을 수행할 수 있음을 수치 시뮬레이션을 통해 보여주고 있다.