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KR101654282B1 - Control moment gyro adapting multy momentum wheel assembly - Google Patents

Control moment gyro adapting multy momentum wheel assembly Download PDF

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Publication number
KR101654282B1
KR101654282B1 KR1020150022265A KR20150022265A KR101654282B1 KR 101654282 B1 KR101654282 B1 KR 101654282B1 KR 1020150022265 A KR1020150022265 A KR 1020150022265A KR 20150022265 A KR20150022265 A KR 20150022265A KR 101654282 B1 KR101654282 B1 KR 101654282B1
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KR
South Korea
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mwa
control
wheel assembly
mwas
gimbal
Prior art date
Application number
KR1020150022265A
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Korean (ko)
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KR20160099936A (en
Inventor
오화석
전동익
김지철
홍대안
Original Assignee
홍대안
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Publication date
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    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/28Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
    • GPHYSICS
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Abstract

본 발명은 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대칭으로 배열되는 다수개의 모멘텀 휠 어셈블리(MOMENTUM WHEEL ASSEMBLY, 이하, 'MWA'라 함)를 MWA각 운동량 벡터와 직교하는 회전축 방향의 김벌 모터(gimbal motor)로 회전시켜 발생하는 토크로 자세를 제어하되, 외란이 발생할 경우에 각 MWA의 플라이휠의 회전속도를 제어하여 신속히 회전각위치를 배정하여 제어를 하고, 어느 하나의 MWA의 임무실패시도 높은 신뢰도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 소형으로도 충분한 토크를 발생할 수 있는 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 관한 것이다.
본 발명의 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 의하면 4개의 MWA가 충분히 큰 토크합력을 만들 수 있으므로, MWA에 포함된 플라이휠의 크기 즉 직경이 작아져도 제어대상물의 내부에 존재하는 공간과 무게의 제한에도 불구하고 큰 성능을 발휘하고, 4개의 MWA가 각각 제어될 수 있기 때문에 4개중 어느 하나만 작동하더라도 자세제어의 임무를 수행할 수 있으므로 우주를 비행하는 항공우주비행체 자체의 임무수행에 따른 신뢰도가 높아지며, 외란(disturbance)이 발생할 때 각각 동일 축상에 존재하는 MWA의 회전각속도를 서로 상쇄할 수 있도록 각각 구동할 수 있으므로 외란을 줄이면서도 MWA의 각운동량을 유지할 수 있고, 각 MWA의 외란특성을 파악하여 회전위상각의 조절을 통해 합산 외란을 최소화할 수 있어서 자세제어 성능을 유지하면서 위성 또는 제어대상물이 정확한 임무수행을 할 수 있도록 하는 등의 효과가 발생한다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly, and more particularly, to a control moment gyro using a plurality of symmetrically arranged MOMENTUM WHEEL ASSEMBLY (hereinafter referred to as 'MWA' The control is performed by controlling the rotational speed of each flywheel of each MWA to quickly arrange the rotational angular position when the disturbance occurs and control the posture by controlling the rotational angle of each flywheel of each MWA by controlling the posture with the torque generated by rotating with a gimbal motor in the direction of the rotational axis, MWA Mission Failure Attempts A control moment gyro that applies multiple momentum wheel assemblies that not only can maintain high reliability, but can also generate sufficient torque in a compact manner.
According to the control moment gyros applied to the multi-momentum wheel assembly of the present invention, since the four MWAs can generate a sufficiently large torque sum, even if the size or diameter of the flywheel included in the MWA is small, In spite of the limitations, it is possible to carry out the task of attitude control even if only one of the four is operated because the MWA can be controlled with high performance and each MWA can be controlled independently. And the disturbance can be driven so that the angular velocities of the MWAs existing on the same axis can be canceled each other when the disturbance occurs. Therefore, it is possible to maintain the angular momentum of the MWA while reducing disturbance, By controlling the phase angle of rotation, the total disturbance can be minimized so that attitude control performance is maintained Such as enabling the satellite or the controlled object to perform the correct mission.

Description

다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로{CONTROL MOMENT GYRO ADAPTING MULTY MOMENTUM WHEEL ASSEMBLY}{CONTROL MOMENT GYRO ADAPTING MULTIMOMENTUM WHEEL ASSEMBLY}

본 발명은 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대칭으로 배열되는 다수개의 모멘텀 휠 어셈블리(MOMENTUM WHEEL ASSEMBLY, 이하, 'MWA'라 함)를 MWA각 운동량 벡터와 직교하는 회전축 방향의 김벌 모터(gimbal motor)로 회전시켜 발생하는 토크로 자세를 제어하되, 외란이 발생할 경우에 각 MWA의 플라이휠의 회전속도를 제어하여 신속히 회전각위치를 배정하여 제어를 하고, 어느 하나의 MWA의 임무실패시도 높은 신뢰도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 소형으로도 충분한 토크를 발생할 수 있는 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly, and more particularly, to a control moment gyro using a plurality of symmetrically arranged Momentum Wheel Assemblies (MWA) The control is performed by controlling the rotational speed of each flywheel of each MWA to quickly arrange the rotational angular position when the disturbance occurs and control the posture by controlling the rotational angle of each flywheel of each MWA by controlling the posture with the torque generated by rotating with a gimbal motor in the direction of the rotational axis, MWA Mission Failure Attempts A control moment gyro that applies multiple momentum wheel assemblies that not only can maintain high reliability, but can also generate sufficient torque in a compact manner.

일반적으로 항공우주비행체에서는 자세를 제어하기 위해서 외부운동량 교환방식과 내부 운동량 교환방식의 구동장치를 사용하고 있다. In general, aerospace vehicles use an external momentum exchange system and an internal momentum exchange system to control the posture.

상기 외부 운동량 교환방식의 구동장치는 추력기(truster)나 마그네틱 토커(mignetic torquer)등이 있고, 내부 운동량 교환방식의 구동장치는 반작용 휠(reaction wheel)과 제어 모멘트 자이로(control memet gyro, 이하, 'CMG'라 함) 등이 있다. The driving device of the external momentum exchange type includes a truster or a magnetic torquer and the driving device of the internal momentum exchange type includes a reaction wheel and a control moment gyro CMG ").

항공우주비행체의 자세제어를 보다 정밀하면서도 장시간 수행하기 위해서는 내부 운동량 교환방식의 구동장치를 주로 사용하고 있는데, 상기 반작용 휠의 경우에는 한 개의 구동장치당 오직 1차원의 고정된 방향으로 토크를 발생시킬 수 있도록 형성된다.In order to perform attitude control of an aerospace vehicle more precisely and for a long time, a driving device of internal momentum exchange type is mainly used. In the case of the reaction wheel, torque is generated in only one dimension fixed direction per one driving device Respectively.

또, CMG의 경우에도 단일 짐발(Gimbal)일 경우에는 플라이휠의 회전속도가 고정인 경우에는 1차원 방향의 토크를, 속도를 가변하는 경우에는 2차원 방향의 토크를 발생시킬 수 있다. In case of CMG, in case of a single gimbal, it is possible to generate the torque in the one-dimensional direction when the rotational speed of the flywheel is fixed and torque in the two-dimensional direction when the speed is variable.

그러나, 항공우주비행체의 자세를 임의의 3차원 방향으로 제어하기 위해서는 3차원 공간상의 임의의 방향으로 제어 토크를 발생시킬 수 있어야 한다. However, in order to control the attitude of the aerospace body in arbitrary three-dimensional directions, control torque should be generated in an arbitrary direction in the three-dimensional space.

따라서, 위성을 3차원 제어를 하기 위해서 CMG를 입체적으로 배치하고 운용하고 있다.Therefore, CMG is three-dimensionally arranged and operated for three-dimensional control of satellites.

이러한 각 CMG는 대한민국특허청 등록특허공보 제0957240호, 공개특허공보 제2012-0076895호, 제2009-0069482호 및 제2009-0116690호 등에 개시된 바 있다.Each of these CMGs has been disclosed in Korean Patent Application Publication No. 0957240, Laid-Open Patent Publication Nos. 2012-0076895, 2009-0069482, and 2009-0116690.

종래의 CMG는 짐발(Gimbal)몸체의 상부에 짐발하우징(Gimbal housing)이 형성되고, 상기 짐발하우징(Gimbal housing)의 내부에는 베어링에 의해서 회전 가능한 짐발휠(Gimbal wheel)이 형성되고, 상기 짐발휠(Gimbal wheel)의 상단에 베이스가 형성되고, 회전모멘텀을 발생시키는 플라이휠(Fly wheel)이 구비된 모멘텀 휠 어셈블리(Momentum Wheel Assembly, 이하, 'MWA'라 함)가 올려져서 형성되어 짐발몸체에 부착된 제어대상물의 자세를 제어한다.In the conventional CMG, a gimbal housing is formed on the upper part of a gimbal body, a gimbal wheel rotatable by a bearing is formed in the gimbal housing, A Momentum Wheel Assembly (hereinafter referred to as 'MWA') having a base formed at an upper end of a gimbal wheel and having a fly wheel for generating rotational momentum is formed and attached to a gimbal body Thereby controlling the posture of the controlled object.

그러나, 종래의 CMG는 다음과 같은 문제점이 있었다. However, the conventional CMG has the following problems.

(1) 충분한 토크(torque)를 얻기 위해서는 회전각속도를 높이거나, 플라이휠(Fly wheel)의 각운동량을 크게 하기 위해서 직경이 커져야 하는데, 제어대상물의 공간과 무게 등의 여러 가지 제한으로 인해서 MWA의 크기가 제한될 수 밖에 없어서 성능을 제대로 발휘하지 못한다.(1) In order to obtain sufficient torque, the diameter must be increased in order to increase the rotational angular velocity or to increase the amount of angular momentum of the flywheel. Due to various limitations of the space and weight of the controlled object, It is limited and can not perform properly.

(2) MWA가 하나만 구성되어 있으므로, 우주를 비행하는 항공우주비행체에서 MWA가 고장나게 되면 전체 항공우주비행체가 임무를 수행하지 못하게 될 수 있어서 항공우주비행체 자체의 임무수행에 따른 신뢰도가 떨어진다.(2) Since there is only one MWA, if the MWA fails in space flight, the entire aerospace body may not be able to perform its mission, which reduces the credibility of the aerospace itself.

(3) 플라이휠의 질량 불균형이나 베어링의 공차 등의 다양한 원인으로 발생하는 외란이 발생할 때 임무수행에 많은 지장을 초래한다.(3) When disturbance occurs due to various reasons such as mass unbalance of the flywheel and bearing tolerance, it causes many obstacles to the performance of the mission.

종래의 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 짐발(Gimbal)몸체의 상부에 짐발하우징(Gimbal housing)이 형성되고, 상기 짐발하우징의 내부에는 베어링(bearing)에 의해서 고정되어 회전 가능한 짐발휠(Gimbal wheel)이 형성되는 짐발부와; In order to solve the conventional problem, a gimbal housing is formed on an upper part of a gimbal body, a gimbal wheel is fixed to the gimbal housing by a bearing, A tread portion on which the tread portion is formed;

상기 짐발부의 짐발휠의 상단에 베이스가 형성되고, 상기 베이스의 상단에 양측에 고정홈이 형성되는 'I' 형상의 고정부재가 형성되는 고정부와;A fixing part having a base formed on an upper end of a load wheel of the luggage compartment and an 'I' shaped fixing member having fixing grooves formed on both sides of the upper end of the luggage compartment;

상기 고정부의 고정부재의 양측으로 대칭적으로 고정되는 4개의 MWA로 구성되되, And four MWAs symmetrically fixed to both sides of the fixing member of the fixing unit,

상기 각 MWA는 측면에 고정되는 하단케이스와; 상기 하단케이스에 고정되는 컨트롤보드와; 상기 컨트롤보드에 의해서 컨트롤되는 구동모터와; 상기 구동모터에 의해서 회전하는 플라이휠와; 전체를 감싸는 하우징으로 구성된다.Each of the MWAs includes a lower case fixed to a side surface thereof; A control board fixed to the lower case; A drive motor controlled by the control board; A flywheel that is rotated by the drive motor; And a housing that surrounds the entire body.

본 발명의 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.The control moment gyro employing the multiple momentum wheel assembly of the present invention produces the following effects.

(1) 4개의 MWA가 충분히 큰 토크합력을 만들 수 있으므로, MWA에 포함된 플라이휠의 크기 즉 직경이 작아져도 제어대상물의 내부에 존재하는 공간과 무게의 제한에도 불구하고 큰 성능을 발휘한다.(1) Since the four MWAs can produce a sufficiently large torque, even if the size of the flywheel included in the MWA, that is, the diameter of the MWA, is small, it exhibits a large performance in spite of the limitation of the space and weight existing inside the control object.

(2) 4개의 MWA가 각각 제어될 수 있기 때문에 4개중 어느 하나만 작동하더라도 자세제어의 임무를 수행할 수 있으므로 우주를 비행하는 항공우주비행체 자체의 임무수행에 따른 신뢰도가 높아진다.(2) Since each of the four MWAs can be individually controlled, even if only one of them operates, attitude control can be performed, which increases the reliability of the space flight aerospace itself.

(3) 외란(disturbance)이 허용 이상으로 발생할 때, 각각의 MWA의 회전각속도의 증가감이 서로 상쇄할 수 있도록 하여 전체 각운동량을 유지하면서 특정 외란 발생 휠의 회전속도를 줄이거나, 각각의 회전위상각의 조절을 통해 외란을 상쇄하여 최소화할 수 있으므로, 자세제어 성능을 유지하면서 위성 또는 제어대상물이 정확한 임무수행을 할 수 있도록 한다.(3) When the disturbance occurs at an allowable level or more, the increase in the rotational angular velocity of each MWA can cancel each other, thereby reducing the rotational speed of the specific disturbance generating wheel while maintaining the total angular momentum, Since the disturbance can be minimized by controlling the angle, the satellite or the control object can be accurately performed while maintaining the attitude control performance.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 짐발부의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 고정부의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 MWA의 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 분리 사시도.
1 is a perspective view of a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a load-bearing portion of a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a fixed portion of a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of a MWA of a control moment gyro applying a multiple momentum wheel assembly formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a control moment gyro employing a multiple momentum wheel assembly formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention;

본 발명은 짐발(Gimbal)몸체(110)의 상부에 짐발하우징(Gimbal housing, 120)이 형성되고, 상기 짐발하우징(120)의 내부에는 베어링(bearing)에 의해서 고정되어 회전가능한 짐발휠(Gimbal wheel, 130)이 형성되는 짐발부(100)와; A gimbal housing 120 is formed on a top of a gimbal body 110 and a gimbal wheel 120 is fixed to the gimbal housing 120 by a bearing. , 130) are formed;

상기 짐발부(100)의 짐발휠(130)의 상단에 베이스(210)가 형성되고, 상기 베이스(210)의 상단에 양측에 고정홈(222)이 형성되는 'I' 형상의 고정부재(220)가 형성되는 고정부(200)와;Shaped fixing member 220 having a base 210 formed on the upper end of the load wheel 130 of the docking station 100 and a fixing groove 222 formed on the upper end of the base 210, A fixing part 200 formed with a fixing part 200;

상기 고정부(200)의 고정부재(220)의 양측에 대칭적으로 서로 고정되는 4개의 MWA(300)로 구성되되, And four MWAs 300 symmetrically fixed to both sides of the fixing member 220 of the fixing unit 200,

상기 각 MWA(300)는 측면에 고정되는 하단케이스(310)와; 상기 하단케이스(310)에 고정되는 컨트롤보드(320)와; 상기 컨트롤보드(320)에 의해서 컨트롤되는 구동모터(330)와; 상기 구동모터(330)에 의해서 회전하는 플라이휠(340)와; 전체를 감싸는 하우징(350)으로 구성된다.Each of the MWAs 300 includes a lower case 310 fixed to a side surface thereof; A control board 320 fixed to the lower case 310; A driving motor 330 controlled by the control board 320; A flywheel 340 rotated by the driving motor 330; And a housing 350 which surrounds the entire body.

상기 짐발부(100)의 짐발하우징(120)은 하단에 평평한 짐발몸체(110)가 형성되고, 상기 짐발몸체(110)의 상단 가운데에 짐발하우징(120)이 형성된다. The gimbal housing 120 of the gimbal 100 is formed with a gimbal body 110 at a lower end and a gimbal housing 120 is formed at the center of the upper portion of the gimbal body 110.

상기 짐발하우징(120)의 내부에는 짐발컨트롤보드가 형성되는데, 상기 짐발컨트롤보드는 전원공급 및 전체의 장비의 컨트롤을 담당한다. A gimbal control board is formed inside the gimbal housing 120, and the gimbal control board is responsible for power supply and control of the entire equipment.

상기 짐발몸체(110)의 상단에는 바닥에서 유동하면서 회전가능하도록 베어링이 형성되고, 상기 베어링의 상단에는 짐발휠(130)이 형성된다. At the upper end of the gimp body 110, a bearing is formed so as to be able to rotate while flowing from the floor, and a load wheel 130 is formed at an upper end of the bearing.

상기 짐발휠(130)은 4개의 MWA(300)에 의해서 합력으로 발생하는 토크방향으로 일정한 회전각 및 회전속도로 구동할 수 있도록 형성된다. The load wheel 130 is formed to be able to be driven at a constant rotation angle and rotational speed in the torque direction generated by the resultant force by the four MWAs 300.

상기 짐발휠(130)의 상단에는 일체로 회전할 수 있도록 고정부(200)가 형성되는데, 상기 고정부(200)는 짐발휠(130)의 상단에 고정되는 베이스(210)와; 상기 베이스(210)의 상단에 형성되는 고정부재(220)으로 구성된다. A fixed portion 200 is formed on the upper end of the load wheel 130 so as to rotate integrally with the fixed portion 200. The fixed portion 200 includes a base 210 fixed to the upper end of the load wheel 130; And a fixing member 220 formed at an upper end of the base 210.

상기 고정부재(220)는 상, 하부분으로 분리결합될 수 있도록 형성되는데, 'I'자 형상으로 형성되고, 양측면의 가운데 부분은 호형상으로 곡선을 이루어지며, 가운데는 내부로 파진 고정홈(222)이 양측에 각각 형성된다.The fixing member 220 is formed so as to be separated into upper and lower portions. The fixing member 220 is formed in an 'I' shape. The center portions of both sides of the fixing member 220 are arc-shaped and curved. 222 are formed on both sides.

상기 고정부(200)의 고정부재(220)에는 양측으로 각 2개씩 총 4개의 MWA(300)가 형성되는데, 상기 각 MWA(300)는 내부에 컨트롤보드(320)가 각각 구성되어 각각 제어된다.A total of four MWAs 300 are formed on each side of the fixing member 220 of the fixing unit 200. The MWAs 300 are respectively controlled by the control boards 320 .

상기 각 MWA(300)는 하단케이스(310)와; 상기 하단케이스(310)에 부착되는 컨트롤보드(320)와; 상기 컨트롤보드(320)와 연결되는 구동모터(330)와; 상기 구동모터(330)에 의해서 회전하는 플라이휠(340)와; 전체를 감싸는 하우징(350)으로 구성된다. Each MWA 300 includes a lower case 310; A control board 320 attached to the lower case 310; A driving motor 330 connected to the control board 320; A flywheel 340 rotated by the driving motor 330; And a housing 350 which surrounds the entire body.

상기 하단케이스(310)는 외주방향으로 돌출되는 다수개의 플랜지(312)가 형성되는데, 또다른 MWA(300)와 대칭적으로 결합할 때 하단케이스(310)의 하단면을 서로 부착한 후 플랜지(312)를 이용하여 서로 나사결합한다. The lower case 310 is formed with a plurality of flanges 312 protruding in the outer circumferential direction. When the lower case 310 symmetrically engages with another MWA 300, the lower end faces of the lower case 310 are attached to each other, 312).

또한, 한 쌍의 MWA(300)의 하단케이스(312)가 결합된 플랜지(312)는 고정부재(220)의 고정호(222)에 삽입되어 고정된다.The flange 312 to which the lower end case 312 of the pair of MWAs 300 is coupled is inserted and fixed in the fixing hole 222 of the fixing member 220.

상기 컨트롤보드(320)는 구동모터(330)의 회전을 제어하여 플라이휠(340)의 회전각속도를 조절하고, 각 MWA(300)의 컨트롤보드(320)는 짐발하우징(120)의 내부에 형성되는 짐발컨트롤보드와 연결되어 각각 제어된다.The control board 320 controls the rotation angle of the flywheel 340 by controlling the rotation of the driving motor 330 and the control board 320 of each MWA 300 is formed inside the gimbal housing 120 It is connected to the gimbal control board and controlled respectively.

상기 플라이휠(340)는 가운데 휠지지부(342)가 형성되고, 상기 휠지지부(342)에 의해서 지지되면서 중량부로 구성되는 스피너중량부(344)가 띠형상으로 형성된다.The flywheel 340 is formed with a middle wheel support portion 342 and a spinner weight portion 344 composed of a weight portion while being supported by the wheel support portion 342.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로의 작동을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the control moment gyro using the multiple momentum wheel assembly formed as a preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명은 제어대상물에 짐발몸체(110)를 부착하고, 짐발몸체(110)의 짐발컨트롤보드에 전원을 공급하여 준비한다. In the present invention, the gimbal body 110 is attached to the control object and power is supplied to the gimbal control board of the gimbal body 110 to prepare it.

이후, 4개의 MWA(300)를 각각 작동시키는데, 이때, 각 MWA(300)는 각 컨트롤보드(320)에 의해서 제어되고, 전체적으로 합력의 크기를 나타내기 위해서 짐발컨트롤보드가 이들을 제어한다.Then, each of the four MWAs 300 is operated by each control board 320. At this time, each of the MWAs 300 is controlled by each control board 320, and the gimbals control board controls them to indicate the size of the resultant as a whole.

이때, 자세제어가 제대로 이루어지지 않거나, 외란이 발생하여 플라이휠(340)가 불안정한 상태가 되더라도 각 MWA(300)의 플라이휠(340)의 회전속도를 조절하여 외란(disturbance)를 상쇄하여 빠르게 안정화시킬 수 있다.At this time, even if the flywheel 340 is in an unstable state due to the failure of posture control or disturbance, the rotation speed of the flywheel 340 of each MWA 300 is adjusted to cancel the disturbance, have.

만약, 4개의 MWA(300)중 어느 하나에 고장이 발생하게 되면 나머지 MWA(300)의 플라이휠(340)의 회전각속도를 조절하여 적절한 짐발휠(130)의 적절한 회전각을 설정할 수 있도록 작동한다.If a fault occurs in any one of the four MWAs 300, the rotational angular velocity of the flywheel 340 of the remaining MWA 300 is adjusted so that an appropriate rotation angle of the proper load wheel 130 can be set.

상기 MWA(300) 중 하나만 작동되더라도 CMG가 작동할 수 있어서 신뢰도가 증가한다. Even if only one of the MWAs 300 is operated, the CMG can operate and reliability is increased.

또한, MWA(300)는 매우 안정적인 토크발생으로 오랜 세월에 걸쳐 제품이 생산되고 있는데, 이렇게 작동신뢰도가 높은 MWA(300)를 다수개를 동시에 구성하기 때문에 매우 신뢰도 높은 작동을 기대할 수 있다. In addition, since the MWA 300 generates a very stable torque, the MWA 300 is manufactured over a long period of time. Since a plurality of the MWAs 300 with high operation reliability are configured at the same time, a highly reliable operation can be expected.

본 발명에서는 MWA(300)의 개수를 4개로 제한하였으나, 나란하게 대칭적으로 회전하는 한쌍의 MWA(300)로 구성되어도 무방하다.In the present invention, the number of MWAs 300 is limited to four, but the MWAs 300 may be configured to be symmetrically rotated in parallel.

본 발명의 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로에 의하면 4개의 MWA가 충분히 큰 토크합력을 만들 수 있으므로, MWA에 포함된 플라이휠의 크기 즉 직경이 작아져도 제어대상물의 내부에 존재하는 공간과 무게의 제한에도 불구하고 큰 성능을 발휘하고, 4개의 MWA가 각각 제어될 수 있기 때문에 4개중 어느 하나만 작동하더라도 자세제어의 임무를 수행할 수 있으므로 우주를 비행하는 항공우주비행체 자체의 임무수행에 따른 신뢰도가 높아지며, 외란(disturbance)이 허용 이상으로 발생할 때, 각각의 MWA의 회전각속도의 증가감이 서로 상쇄할 수 있도록 하여 전체 각운동량을 유지하면서 특정 외란 발생 휠의 회전속도를 줄이거나, 각각의 회전위상각의 조절을 통해 외란을 상쇄하여 최소화할 수 있으므로, 자세제어 성능을 유지하면서 위성 또는 제어대상물이 정확한 임무수행을 할 수 있도록 하는 등의 효과가 발생한다.According to the control moment gyros applied to the multi-momentum wheel assembly of the present invention, since the four MWAs can generate a sufficiently large torque sum, even if the size or diameter of the flywheel included in the MWA is small, In spite of the limitations, it is possible to carry out the task of attitude control even if only one of the four is operated because the MWA can be controlled with high performance and each MWA can be controlled independently. When the disturbance is allowed to exceed the allowable range, the increase in the rotational angular velocity of each MWA can cancel each other, thereby reducing the rotational speed of the specific disturbance generating wheel while maintaining the total angular momentum, The disturbance can be minimized by canceling the disturbance, Such as the effect that the controlled object can perform an accurate mission.

또한, 4개의 MWA(300)의 각 플라이휠(340)의 직경을 작게 하여도 다수개로 구성된 각운동량의 합으로 토크(torque)를 발생할 수 있어서 매우 안정적이면서도 정확한 자세제어가 이루어 질 수 있다.Even if the diameter of each flywheel 340 of each of the four MWAs 300 is reduced, a torque can be generated by a sum of the angular momentum amounts constituted by a plurality of angular motion amounts, so that a very stable and precise attitude control can be achieved.

본 발명은 항공우주비행체에 한정되는 것이 아니라, 작은 사이즈로 큰 토크를 낼 수 있기 때문에 지상, 해상 등에서 운용되고, 자세제어가 필요한 모든 장비에 적용이 가능하다.The present invention is not limited to an aerospace vehicle, but can be applied to all equipment that is operated on the ground, on the sea, etc. and requires posture control since it can generate a large torque with a small size.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 짐발부 110 : 짐발몸체
120 : 짐발하우징 130 : 짐발휠
200 : 고정부 210 : 베이스
220 : 고정부재 222 : 고정홈
300 : MWA 310 : 하단케이스
320 : 컨트롤보드 330 : 구동모터
340 : 플라이휠 342 : 휠지지부
344 : 스피너중량부 350 : 하우징
100: Gripping portion 110: Gripping body
120: Gimbal housing 130:
200: fixing part 210: base
220: fixing member 222: fixing groove
300: MWA 310: Lower case
320: control board 330: drive motor
340: flywheel 342: wheel support
344: Spinner weight portion 350: Housing

Claims (5)

삭제delete 짐발몸체의 상부에 짐발하우징이 형성되고, 상기 짐발하우징의 내부에는 베어링에 의해서 고정되어 회전가능한 짐발휠이 형성되는 짐발부와;
상기 짐발부의 짐발휠의 상단에 베이스가 형성되고, 상기 베이스의 상단에 양측에 고정홈이 형성되는 'I' 형상의 고정부재가 형성되는 고정부와;
상기 고정부의 고정부재의 양측에 대칭적으로 서로 고정되는 4개의 MWA로 구성되되,
상기 각 MWA는 측면에 고정되는 하단케이스와; 상기 하단케이스에 고정되는 컨트롤보드와; 상기 컨트롤보드에 의해서 컨트롤되는 구동모터와; 상기 구동모터(330)에 의해서 회전하는 플라이휠와; 전체를 감싸는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로.
A gimbal housing is formed on an upper portion of a gimp body, and a gimbal wheel is fixed to the gimp housing and fixed to the gimbal housing to form a rotatable gimbal wheel.
A fixing part having a base formed on an upper end of a load wheel of the luggage compartment and an 'I' shaped fixing member having fixing grooves formed on both sides of the upper end of the luggage compartment;
And four MWAs symmetrically fixed to both sides of the fixing member of the fixing unit,
Each of the MWAs includes a lower case fixed to a side surface thereof; A control board fixed to the lower case; A drive motor controlled by the control board; A flywheel that is rotated by the drive motor (330); And a housing that surrounds the entirety of the motor shaft. The control moment gyro employs the multiple momentum wheel assembly.
삭제delete 제 2항에 있어서,
상기 각 MWA는 하면이 서로 맞대어진 한 쌍씩 고정부재의 좌우측에 고정되고, 각각 컨트롤되는 것을 특징으로 하는 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로.
3. The method of claim 2,
Wherein each of the MWAs is fixed to the left and right sides of the fixing member by a pair of lower surfaces thereof being in contact with each other, and is controlled by the control member.
제2항에 있어서,
상기 고정부재는 상,하부분으로 분리결합될 수 있도록 형성되는데, 'I'자 형상으로 형성되고, 양측면의 가운데 부분은 호형상으로 곡선을 이루어지며, 가운데는 내부로 파진 고정홈이 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로.
3. The method of claim 2,
The fixing member is formed to be separated into upper and lower portions. The fixing member is formed in an 'I' shape. The center portion of each side surface is curved in an arcuate shape. And the control moment gyro is applied to the multi-momentum wheel assembly.
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