자기부상을 적용한 구체 반작용휠 구동기 개발 및 성능 시험

Abstract

새로운 개념의 인공위성 자세제어 작동기에 대한 타당성 연구를 수행하였다. 구체구동기는 단일장치로써 위성의 3축 자세제어가 가능한 구동기이며, 구체 플라이휠과 자기부상 및 회전구동을 위한 전자석으로 구성된다. 구체구동기에 대한 수학적 모델링 및 설계를 통하여 시제품을 제작하였으며, 자기부상이 적용된 조건에서 1축에 대한 구동성능 시험을 수행하였다. 구동성능은 최대속도 7,200rpm 그리고 최대토크 0.7Nm로 측정되었으며, 속도-토크 특성곡선을 이용한 개루프 속도제어를 통하여 우수한 가속 및 감속 속도제어 결과를 확인하였다. 본 구체구동기는 속도 및 토크 제어를 위한 추가적인 연구를 통하여 성능이 개선될 예정이다. In the present study, a feasibility study on an innovative satellite attitude control actuator is performed. The actuator is specially designed to generate the reaction torque in an arbitrary axis, so that a satellite attitude can be controlled by using itself. It consists of a spherical flywheel and electromagnets for levitation and rotation control of the ball. As the earlier study, a rotating performance test on the spherical actuator is conducted in a single rotating axis and vertical levitation condition. From the test results, it can be confirmed that the maximum speed and torque of the innovative device are 7,200rpm and 0.7Nm, respectively. Using a velocity-voltage characteristic curve of the spherical motor, an open-loop control (V/f constant control) is performed, and the test results show excellent control performance in acceleration and deceleration phases.