Fault tolerant attitude estimation algorithm of a satellite using multi-hypothesis Kalman filter

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :기계항공공학부,2010.2.Maste

Fault Isolation Technique of Reaction Wheels Using Star Tracker Measurement

NS

Design of Fault Isolator of Satellite Reaction Wheel System Using Dual Filter and Multi-hypothesis Extended Kalman Filter

인공위성의 반작용 휠 클러스터는 보통 4개의 반작용 휠로 구성이 된다. 각각의 반작용 휠은 인공위성의 자세 축과 일치하게 배치되지 않기 때문에 하나의 반작용 휠에 고장이 일어난 경우 반작용 휠 자체의 센서를 이용한 방법 외에는 고장 분리가 매우 어렵다. 본 논문에서는 이중 필터를 이용하여 고장 검출에 효과적인 파라미터를 구성하고, 인공위성의 반작용 휠 각각이 정지 고장을 일으킬 경우를 가정하여 이중 필터와 다중 가설 필터를 이용하여 반작용 휠의 고장분리기를 설계하였다. 또한 이를 4개의 반작용 휠로 자세제어가 이루어지는 인공위성 시스템에 적용한 시뮬레이션으로 고장 검출 및 분리 성능이 향상되는 것을 검증하였다. One reaction wheel cluster of satellite usually has four reaction wheels. Each wheel is not arranged parallel to the attitude axis of satellite. Therefore, if one reaction wheel is broken, it is very hard to isolate the fault except using the sensors of wheel itself. In this paper, the isolator of satellite reaction wheel cluster is designed. Using a dual fiIter, FDP(Fault Detection Parameter) is made to detect fault, and using a multi-hypothesis extended Kalman filter, fault isolation of wheel cluster is done. We verify the improvement of isolation performance of wheel cluster by simulation with 4-reaction wheel cluster.NSL(KOSEF

Fault Detection and Recovery of Control Moment Gyro Using Parity Equation

인공위성은 그 목적에 따라 다양한 임무 수행을 위하여 넓은 비행환경에서 안정적이고 견실한 성능을 가져야 한다. 따라서 인공위성에는 다양한 환경에서 제어가 가능하도록 추력기, 자기토커, 반작용 휠, 제어모멘트자이로 등 여러 종류의 구동기가 탑재된다. 이중 제어모멘트자이로(Control Moment Gyro, CMG)는 자이로스코픽 토크를 발생시켜 이를 자세제어에 이용하는 구동기로써 휠의 각운동량이 작더라도 각운동량 벡터를 구동시키는 각속도의 크기를 상대적으로 크게 유지함으로써 큰 제어 토크를 생성한다. 따라서 CMG는 반작용 휠이나 모멘텀 휠보다 성능면에서 효율적이기에 최근에는 많은 위성에서 이를 탑재하고 있고, 차세대 인공위성에 적용할 수 있는 뛰어난 구동기로 각광받고 있다.KOSEF/NS

Satellite Thruster Leakage Fault Detection using Observer and Extended Kalman Filter

인공위성에서는 다양한 임무를 수행 하기 위해 여러가지 자세제어 구동기를 이용한다. 이러한 구동기에는 추력기, CMG(Control Moment Gyro), 반작용 휠 등이 있다. 구동기에서 추력기는 항체 내부에 저장된 일정량의 질량을 분출함으로써 구동력을 생성하는 구동기이며, 반작용 휠은 고속으로 회전하는 휠을 이용하여 위성체의 자세를 제어하기 위한 구동력을 생성한다. CMG는 반작용 휠과 유사하나 같은 에너지로 발생 시킬 수 있는 토크의 크기가 반작용 휠 보다 크기 때문에 대형 위성에 많이 사용된다. 인공위성이 임무수행 중에 구동기의 고장이 발생하게 되었을 때 그 고장을 신속하게 검출하지 못하여 적절한 대응을 하지 못하게 되면 고가의 위성이 임무를 수행 못하게 되거나 심각한 경우 위성을 잃어버리는 경우도 발생 할 수가 있다. 따라서 구동기의 고장을 빠르게 검출 하는 것이 무엇보다도 중요하다.NSL/국토해양부 하늘프로젝