KR101400137B1 - Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration - Google Patents
Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration Download PDFInfo
- Publication number
- KR101400137B1 KR101400137B1 KR1020120077203A KR20120077203A KR101400137B1 KR 101400137 B1 KR101400137 B1 KR 101400137B1 KR 1020120077203 A KR1020120077203 A KR 1020120077203A KR 20120077203 A KR20120077203 A KR 20120077203A KR 101400137 B1 KR101400137 B1 KR 101400137B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- platform
- actuator
- attached
- vibration
- micro
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/06—Multidirectional test stands
Abstract
미소진동 에뮬레이터는 플랫폼(platform), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들 및 제1 내지 제6 구조물들을 포함한다. 플랫폼은 정육면체 형상을 가진다. 제1 내지 제6 작동기들은 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 플랫폼을 미소진동시키고 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행한다. 제1 내지 제6 구조물들은 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착된다.The micro vibration emulator includes a platform, first through sixth actuators and first through sixth structures. The platform has a cuboidal shape. The first to sixth actuators are attached to the first to sixth surfaces of the platform, respectively, and perform micro-oscillation of the platform based on the drive signal and perform six-axis control on the platform. The first to sixth structures are attached to the first to sixth actuators, respectively.
Description
본 발명은 모사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미소진동 환경을 모사하는 미소진동 에뮬레이터, 상기 미소진동 에뮬레이터를 포함하는 인공위성 시스템의 테스트 장치 및 미소진동 모사 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a micro vibration emulator for simulating a micro vibration environment, a test apparatus for a satellite system including the micro vibration emulator, and a micro vibration simulation method.
최근 개발되고 있는 우주기반 관측위성들은 고정밀 광학 탑재체를 장착하고 있다. 이러한 정밀 관측위성들은 수 밀리 각초(milli-arcsecond)의 높은 수준의 정밀도 및 안정성이 요구되고 있다. 따라서 탑재체의 영상품질 향상을 위해서는 고주파수 영역의 진동원들에 대한 지터(Jitter) 해석이 선행되어야 한다.Recently developed space-based observation satellites are equipped with high-precision optical payloads. These precision observation satellites are required to have a high level of precision and stability of milli-arcseconds. Therefore, in order to improve the image quality of the payload, a jitter analysis for vibration sources in a high frequency region must be preceded.
위성체 내부에 탑재된 반작용 휠, 컨트롤 모멘트 자이로, 극저온 냉각기 등과 같은 다양한 구동기 중에서 위성의 자세제어를 위해 사용되는 반작용 휠은 가장 큰 미세진동을 발생시키는 진동원 중 하나이다. 반작용 휠의 미세진동을 발생시키는 주요 원인으로는 플라이휠(flywheel)의 불균형에 의한 정적 및 동적 가진과 베어링의 불규칙성에 의해 발생하는 조화가진(harmonic excitation)을 들 수 있다. 따라서 인공위성의 진동저감을 위해서는 반작용 휠에 대한 지터 해석이 필요하다. 하지만 인공위성에 탑재되는 반작용 휠은 매우 값비싼 장비여서 손쉽게 구할 수 없을 뿐만 아니라 휠의 속도, 타입, 사이즈에 따라 발생되는 미소진동의 스펙트럼이 항상 다르기 때문에 다양한 반작용 휠의 미소진동을 모사할 수 있는 장치가 요구된다.Among the various actuators, such as reaction wheels, control moment gyros, and cryogenic coolers mounted inside the satellites, the reaction wheel used to control the attitude of the satellite is one of the vibration sources that generate the greatest microvibration. The main causes of the microvibration of the reaction wheel are static and dynamic excitations due to flywheel imbalance and harmonic excitations caused by bearing irregularities. Therefore, the jitter analysis of the reaction wheel is necessary to reduce the vibration of the satellite. However, since the reaction wheel mounted on the satellite is not very easy to obtain because it is a very expensive equipment, the spectrum of the minute vibration generated by the speed, type and size of the wheel is always different, Is required.
본 발명의 일 목적은 정확하고 효율적으로 실제 미소진동 환경을 그대로 모사할 수 있는 미소진동 에뮬레이터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a micro vibration emulator which can precisely and efficiently simulate an actual micro vibration environment.
본 발명의 다른 목적은 정확하고 효율적으로 실제 미소진동 환경을 그대로 모사할 수 있는 미소진동 에뮬레이터를 포함하는 인공위성 시스템의 테스트 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a test apparatus for a satellite system including a micro vibration emulator which can precisely and efficiently simulate an actual micro vibration environment.
본 발명의 또 다른 목적은 정확하고 효율적으로 실제 미소진동 환경을 그대로 모사할 수 있는 미소진동 모사 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a micro vibration simulation method capable of accurately and effectively simulating an actual micro vibration environment.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터는 플랫폼(platform), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들 및 제1 내지 제6 구조물들을 포함한다. 상기 플랫폼은 정육면체 형상을 가진다. 상기 제1 내지 제6 작동기들은 상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행한다. 상기 제1 내지 제6 구조물들은 상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착된다.In order to accomplish the above object, a micro vibration emulator according to an embodiment of the present invention includes a platform, first through sixth actuators, and first through sixth structures. The platform has a cuboidal shape. The first to sixth actuators are attached to the first to sixth surfaces of the platform, respectively, and perform micro-oscillation of the platform based on the drive signal and perform six-axis control on the platform. The first to sixth structures are attached to the first to sixth actuators, respectively.
일 실시예에서, 상기 플랫폼의 제1 면에 부착된 상기 제1 작동기 및 상기 플랫폼의 제1 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제2 면에 부착된 제2 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 제1 축 방향으로 병진운동하고, 상기 플랫폼의 제1 면에 인접하는 상기 플랫폼의 제3 면에 부착된 제3 작동기 및 상기 플랫폼의 제3 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제4 면에 부착된 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 수직하는 제2 축 방향으로 병진운동하며, 상기 플랫폼의 제1 및 제3 면들에 인접하는 상기 플랫폼의 제5 면에 부착된 제5 작동기 및 상기 플랫폼의 제5 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제6 면에 부착된 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 및 제2 축들에 수직하는 제3 축 방향으로 병진운동할 수 있다.In one embodiment, based on a first actuator attached to a first side of the platform and a second actuator attached to a second side of the platform opposite the first side of the platform, And a third actuator attached to a third side of the platform adjacent the first side of the platform and a fourth actuator attached to a fourth side of the platform opposite the third side of the platform, Wherein said platform translates in a second axial direction perpendicular to said first axis and comprises a fifth actuator attached to a fifth side of said platform adjacent said first and third sides of said platform, The platform may translate in a third axial direction perpendicular to the first and second axes based on the sixth actuator attached to a sixth face of the platform opposite the face.
일 실시예에서, 상기 제3 작동기, 상기 제4 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 대하여 회전운동하고, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제2 축에 대하여 회전운동하며, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제3 작동기 및 상기 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제3 축에 대하여 회전운동할 수 있다.In one embodiment, the platform rotates about the first axis based on the third actuator, the fourth actuator, the fifth actuator, and the sixth actuator, and the first actuator, the second actuator, Based on the fifth actuator and the sixth actuator, the platform rotates about the second axis, and based on the first actuator, the second actuator, the third actuator, and the fourth actuator, And can rotate about the third axis.
일 실시예에서, 미소진동 에뮬레이터는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다.In one embodiment, the micro vibration emulator may further include a control unit. The control unit may generate the drive signal based on a predetermined micro-vibration profile.
상기 제어부는 프로세서 및 구동 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생할 수 있다. 상기 구동 드라이버는 상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다.The control unit may include a processor and a driver. The processor may generate a drive control signal based on the microscopic vibration profile. The driving driver may generate the driving signal based on the driving control signal.
다른 실시예에서, 미소진동 에뮬레이터는 센싱부를 더 포함할 수 있다. 상기 센싱부는 상기 제1 내지 제6 작동기들에 의한 상기 플랫폼의 미소진동을 감지하여 감지 신호를 발생할 수 있다.In another embodiment, the micro vibration emulator may further include a sensing unit. The sensing unit may sense the minute vibration of the platform by the first to sixth actuators and generate a sensing signal.
상기 제어부는 증폭기, 프로세서 및 구동 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 증폭기는 상기 감지 신호를 증폭하여 피드백 신호를 발생할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 피드백 신호 및 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생할 수 있다. 상기 구동 드라이버는 상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다.The control unit may include an amplifier, a processor, and a driving driver. The amplifier may amplify the sensing signal and generate a feedback signal. The processor may generate a drive control signal based on the feedback signal and the microvibration profile. The driving driver may generate the driving signal based on the driving control signal.
상기 미소진동 에뮬레이터는 인공위성 시스템에 포함되는 반작용 휠에 의한 미소진동을 모사할 수 있다. 이 경우, 상기 반작용 휠에 대한 모델링을 통하여 획득된 상기 반작용 휠의 구동 주파수, 조화가진력 계수 및 조화수에 기초하여 상기 미소진동 프로파일이 결정될 수 있다.The micro vibration emulator can simulate micro vibration due to a reaction wheel included in the satellite system. In this case, the micro-vibration profile can be determined based on the driving frequency, harmonic excitation force coefficient, and harmonic number of the reaction wheel obtained through modeling of the reaction wheel.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 시스템의 테스트 장치는 복수의 에뮬레이터들 및 제어 회로를 포함한다. 상기 복수의 에뮬레이터들은 인공위성 시스템에 포함되는 구성요소들의 동작을 모사한다. 상기 제어 회로는 상기 복수의 에뮬레이터들을 제어한다. 상기 복수의 에뮬레이터들 중 제1 에뮬레이터는 상기 구성요소들 중 진동원에 의한 미소진동 환경을 모사한다. 상기 제1 에뮬레이터는 플랫폼(platform), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들 및 제1 내지 제6 구조물들을 포함한다. 상기 플랫폼은 정육면체 형상을 가진다. 상기 제1 내지 제6 작동기들은 상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행한다. 상기 제1 내지 제6 구조물들은 상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a test apparatus for a satellite system including a plurality of emulators and a control circuit. The plurality of emulators simulate the operation of components included in the satellite system. The control circuit controls the plurality of emulators. A first one of the plurality of emulators simulates a micro vibration environment caused by a vibration source among the components. The first emulator includes a platform, first through sixth actuators and first through sixth structures. The platform has a cuboidal shape. The first to sixth actuators are attached to the first to sixth surfaces of the platform, respectively, and perform micro-oscillation of the platform based on the drive signal and perform six-axis control on the platform. The first to sixth structures are attached to the first to sixth actuators, respectively.
일 실시예에서, 상기 플랫폼의 제1 면에 부착된 상기 제1 작동기 및 상기 플랫폼의 제1 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제2 면에 부착된 제2 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 제1 축 방향으로 병진운동하고, 상기 플랫폼의 제1 면에 인접하는 상기 플랫폼의 제3 면에 부착된 제3 작동기 및 상기 플랫폼의 제3 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제4 면에 부착된 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 수직하는 제2 축 방향으로 병진운동하며, 상기 플랫폼의 제1 및 제3 면들에 인접하는 상기 플랫폼의 제5 면에 부착된 제5 작동기 및 상기 플랫폼의 제5 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제6 면에 부착된 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 및 제2 축들에 수직하는 제3 축 방향으로 병진운동할 수 있다.In one embodiment, based on a first actuator attached to a first side of the platform and a second actuator attached to a second side of the platform opposite the first side of the platform, And a third actuator attached to a third side of the platform adjacent the first side of the platform and a fourth actuator attached to a fourth side of the platform opposite the third side of the platform, Wherein said platform translates in a second axial direction perpendicular to said first axis and comprises a fifth actuator attached to a fifth side of said platform adjacent said first and third sides of said platform, The platform may translate in a third axial direction perpendicular to the first and second axes based on the sixth actuator attached to a sixth face of the platform opposite the face.
일 실시예에서, 상기 제3 작동기, 상기 제4 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 대하여 회전운동하고, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제2 축에 대하여 회전운동하며, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제3 작동기 및 상기 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제3 축에 대하여 회전운동할 수 있다.In one embodiment, the platform rotates about the first axis based on the third actuator, the fourth actuator, the fifth actuator, and the sixth actuator, and the first actuator, the second actuator, Based on the fifth actuator and the sixth actuator, the platform rotates about the second axis, and based on the first actuator, the second actuator, the third actuator, and the fourth actuator, And can rotate about the third axis.
상기 제어 회로는 상기 제1 에뮬레이터를 제어하는 제1 제어부를 포함하고, 상기 제1 제어부는 미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다.The control circuit may include a first control unit that controls the first emulator, and the first control unit may generate the drive signal based on a predetermined micro-vibration profile.
상기 제어부는 프로세서 및 구동 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생할 수 있다. 상기 구동 드라이버는 상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다.The control unit may include a processor and a driver. The processor may generate a drive control signal based on the microscopic vibration profile. The driving driver may generate the driving signal based on the driving control signal.
상기 제1 에뮬레이터는 센싱부를 더 포함할 수 있다. 상기 센싱부는 상기 제1 내지 제6 작동기들에 의한 상기 플랫폼의 미소진동을 감지하여 감지 신호를 발생할 수 있다.The first emulator may further include a sensing unit. The sensing unit may sense the minute vibration of the platform by the first to sixth actuators and generate a sensing signal.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 모사 방법에서는, 진동원에 대한 모델링을 수행하여 미소진동 프로파일을 결정하고, 상기 미소진동 프로파일을 기초로 미소진동 에뮬레이터를 구동한다. 상기 미소진동 에뮬레이터는 플랫폼(platform), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들 및 제1 내지 제6 구조물들을 포함한다. 상기 플랫폼은 정육면체 형상을 가진다. 상기 제1 내지 제6 작동기들은 상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행한다. 상기 제1 내지 제6 구조물들은 상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a micro vibration modeling method for modeling a vibration source to determine a micro vibration profile and driving a micro vibration emulator based on the micro vibration profile. do. The micro vibration emulator includes a platform, first through sixth actuators and first through sixth structures. The platform has a cuboidal shape. The first to sixth actuators are attached to the first to sixth surfaces of the platform, respectively, and perform micro-oscillation of the platform based on the drive signal and perform six-axis control on the platform. The first to sixth structures are attached to the first to sixth actuators, respectively.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 미소진동 에뮬레이터는 6개의 작동기를 입방체 형상으로 제어하여 6축 방향의 힘과 모멘트를 발생시킴으로써, 최적의 6축 제어를 제공할 수 있다. 센서를 이용한 피드백 동작을 통하여 힘과 모멘트가 정확하게 발생될 수 있도록 능동 제어함으로써, 정확하고 효율적으로 실제 미소진동 환경을 그대로 모사할 수 있다. 또한, 작동기의 종류 및/또는 스펙의 변경을 통하여 비용 증가 없이 매우 다양한 진동 환경을 모사할 수 있다.In the micro vibration emulator according to the above-described embodiments of the present invention, six actuators are controlled in a cubic shape to generate six-axis force and moment, thereby providing the optimum six-axis control. By actively controlling the force and moment to be accurately generated through the feedback operation using the sensor, the actual micro vibration environment can be accurately and efficiently simulated. Further, by changing the type and / or specification of the actuator, it is possible to simulate a wide variety of vibration environments without increasing the cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 미소진동 에뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3, 4, 5, 6a 및 6b는 도 1의 미소진동 에뮬레이터에서 이용되는 미소진동 프로파일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 미소진동 에뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 모사 방법을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 시스템의 테스트 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a diagram illustrating a micro vibration emulator according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the operation of the micro vibration emulator of FIG.
FIGS. 3, 4, 5, 6A and 6B are diagrams for explaining a method for determining a micro-vibration profile used in the micro-vibration emulator of FIG.
7 is a diagram illustrating a micro vibration emulator according to another embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining the operation of the micro vibration emulator of FIG.
9 is a block diagram illustrating a micro vibration simulation method according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram illustrating a testing apparatus for a satellite system according to an embodiment of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, if an embodiment is otherwise feasible, the functions or operations specified in a particular block may occur differently from the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be performed at substantially the same time, and depending on the associated function or operation, the blocks may be performed backwards.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터를 나타내는 도면이다. 도 1은 미소진동 에뮬레이터(100)의 구성요소들의 배치를 개념적으로 도시한 사시도이다.1 is a diagram illustrating a micro vibration emulator according to an embodiment of the present invention. 1 is a perspective view conceptually showing the arrangement of components of the
도 1을 참조하면, 미소진동 에뮬레이터(100)는 플랫폼(platform)(110), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f) 및 제1 내지 제6 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 포함한다. 미소진동 에뮬레이터(100)는 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.1, the
플랫폼(110)은 정육면체(즉, 입방체(cube)) 형상을 가진다. 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 동작에 따라 플랫폼(110)에 미소진동(microvibration)이 발생할 수 있으며, 상기와 같이 플랫폼(110)이 정육면체 형상을 가지는 경우에 모든 방향으로 가장 크고 일정한 제어를 수행하고 수직하여 분리된 제어를 수행할 수 있어, 리던던시(redundancy) 없이 최소한의 자원으로 6축 제어를 수행할 수 있다.The
제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)은 플랫폼(110)의 제1 내지 제6 면(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f)에 각각 부착된다. 예를 들어, 제1 작동기(120a)는 플랫폼(110)의 제1 면(예를 들어, 우측면)(112a)에 부착될 수 있다. 제2 작동기(120b)는 플랫폼(110)의 제1 면(112a)에 대향하는 플랫폼(110)의 제2 면(예를 들어, 좌측면)(112b)에 부착될 수 있다. 제3 작동기(120c)는 플랫폼(110)의 제1 면(112a)에 인접하는 플랫폼(110)의 제3 면(예를 들어, 하면)(112c)에 부착될 수 있다. 제4 작동기(120d)는 플랫폼(110)의 제3 면(112c)에 대향하는 플랫폼(110)의 제4 면(예를 들어, 상면)(112d)에 부착될 수 있다. 제5 작동기(120e)는 플랫폼(110)의 제1 면(112a) 및 제3 면(112c)에 인접하는 플랫폼(110)의 제5 면(예를 들어, 전면)(112e)에 부착될 수 있다. 제6 작동기(120f)는 플랫폼(110)의 제5 면(112e)에 대향하는 플랫폼(110)의 제6 면(예를 들어, 후면)(112f)에 부착될 수 있다.The first to
제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)은 구동 신호에 기초하여 플랫폼(110)을 미소진동시키고 플랫폼(110)에 대한 6축 제어를 수행한다. 예를 들어, 제1 작동기(120a) 및 제2 작동기(120b)에 기초하여 플랫폼(110)이 제1 축 방향으로 병진운동할 수 있다. 제3 작동기(120c) 및 제4 작동기(120d)에 기초하여 플랫폼(110)이 상기 제1 축에 수직하는 제2 축 방향으로 병진운동할 수 있다. 제5 작동기(120e) 및 제6 작동기(120f)에 기초하여 플랫폼(110)이 상기 제1 및 제2 축들에 수직하는 제3 축 방향으로 병진운동할 수 있다. 제3 작동기(120c), 제4 작동기(120d), 제5 작동기(120e) 및 제6 작동기(120f)에 기초하여 플랫폼(110)이 상기 제1 축에 대하여 회전운동할 수 있다. 제1 작동기(120a), 제2 작동기(120b), 제5 작동기(120e) 및 제6 작동기(120f)에 기초하여 플랫폼(110)이 상기 제2 축에 대하여 회전운동할 수 있다. 제1 작동기(120a), 제2 작동기(120b), 제3 작동기(120c) 및 제4 작동기(120d)에 기초하여 플랫폼(110)이 상기 제3 축에 대하여 회전운동할 수 있다.The first to
일 실시예에서, 제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)은 압전 액츄에이터(piezoelectric actuator), 보이스 코일 액츄에이터(voice coil actuator), 프루프-매스 액츄에이터(proof-mass actuator) 등과 같은 다양한 액츄에이터 중 하나일 수 있다. 제1 및 제2 작동기들(120a, 120b)은 서로 반대 방향을 향하고 상기 제1 축과 평행하도록 부착될 수 있다. 제3 및 제4 작동기들(120c, 120d)은 서로 반대 방향을 향하고 상기 제2 축과 평행하도록 부착될 수 있다. 제5 및 제6 작동기들(120e, 120f)은 서로 반대 방향을 향하고 상기 제3 축과 평행하도록 부착될 수 있다.In one embodiment, the first to
제1 내지 제6 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)은 제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)에 각각 부착된다. 예를 들어, 제1 구조물(130a)은 제1 작동기(120a)에 부착되고, 제2 구조물(130b)은 제2 작동기(120b)에 부착되고, 제3 구조물(130c)은 제3 작동기(120c)에 부착되고, 제4 구조물(130d)은 제4 작동기(120d)에 부착되고, 제5 구조물(130e)은 제5 작동기(120e)에 부착되며, 제6 구조물(130f)은 제6 작동기(120f)에 부착될 수 있다. 한편, 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)은 플랫폼(110)과는 직접적으로 부착되지 않을 수 있다. 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)은 질량을 가지는 임의의 물체일 수 있으며, 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)이 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 가속시켜 얻어지는 반작용 힘이 플랫폼(110)에 전달됨으로써 플랫폼(110)에 미소진동이 발생할 수 있다.The first to
제어부(150)는 미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다. 도 1에서는 제어부(150)가 플랫폼(110)의 외부에 배치되는 것으로 도시하였지만, 실시예에 따라서 제어부는 플랫폼(110)의 내부에 배치될 수도 있다.The
도 2는 도 1의 미소진동 에뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1의 미소진동 에뮬레이터(100)의 구동을 위한 데이터 및/또는 신호의 흐름을 개념적으로 도시한 블록도이다.2 is a diagram for explaining the operation of the micro vibration emulator of FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the flow of data and / or signals for driving the
도 1 및 2를 참조하면, 제어부(150)는 프로세서(152) 및 구동 드라이버(154)를 포함할 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 제어부(150)는 전원 공급 블록을 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
프로세서(152)는 미소진동 프로파일(153)에 기초하여 구동 제어 신호(DCON)를 발생할 수 있다. 프로세서(152)는 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP) 또는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다. 미소진동 프로파일(153)은 미소진동 에뮬레이터(100)가 모사하고자 하는, 미소진동을 발생시키는 진동원에서 발생되는 실제 교란력(disturbance force)에 상응할 수 있으며, 상기 진동원에 대한 모델링을 수행하여 획득된 파라미터들(PARA)에 기초하여 결정될 수 있다. 다만, 진동원의 교란력을 정확하게 모델링하기 어려우므로, 실험을 통해 교란력에 상응하는 전달력(transmitted force)을 획득하고 상기 전달력에 기초하여 미소진동 프로파일(153)이 결정될 수 있다. 미소진동 프로파일(153)을 결정하는 구체적인 방법에 대해서는 도 3, 4, 5, 6a 및 6b를 참조하여 후술하도록 한다.The
구동 드라이버(154)는 구동 제어 신호(DCON)에 기초하여 구동 신호(DRV)를 발생할 수 있다. 구동 신호(DRV)는 전압 신호 또는 전류 신호와 같은 전기적인 신호일 수 있다. 예를 들어, 플랫폼(110)을 상기 제1 축 방향으로 병진운동 시키려는 경우에 구동 드라이버(154)는 구동 신호(DRV)에 기초하여 제1 및 제2 작동기들(120a, 120b)만을 구동시킬 수 있고, 플랫폼(110)을 상기 제1 축에 대하여 회전운동 시키려는 경우에 구동 드라이버(154)는 구동 신호(DRV)에 기초하여 제3 내지 제6 작동기들(120c, 120d, 120e, 120f)만을 구동시킬 수 있다. The driving
실시예에 따라서, 미소진동 에뮬레이터(100)는 인공위성 시스템에 포함되는 반작용 휠(Reaction Wheel Assembly; RWA)에 의한 미소진동을 모사할 수 있다. 즉, 미소진동 에뮬레이터(100)가 모사하고자 하는 미소진동을 발생시키는 진동원은 인공위성 시스템에 포함되는 반작용 휠일 수 있다. 이 경우, 파라미터들(PARA)은 상기 반작용 휠에 대한 모델링을 통하여 획득된 상기 반작용 휠의 구동 주파수, 조화가진력 계수 및 조화수를 포함할 수 있으며, 상기 반작용 휠의 구동 주파수, 조화가진력 계수 및 조화수에 기초하여 미소진동 프로파일(153)이 결정될 수 있다.According to the embodiment, the
이하에서는 반작용 휠에 대한 모델링의 일 예를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터에서 미소진동 프로파일을 결정하는 방법을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of determining a micro-vibration profile in a micro-vibration emulator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to an example of modeling of a reaction wheel.
도 3, 4, 5, 6a 및 6b는 도 1의 미소진동 에뮬레이터에서 이용되는 미소진동 프로파일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. FIGS. 3, 4, 5, 6A and 6B are diagrams for explaining a method for determining a micro-vibration profile used in the micro-vibration emulator of FIG.
도 3은 반작용 휠에 의해 발생되는 전달력을 측정하는 장치를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 장치에 의해 측정된 전달력을 주파수 도메인에 대하여 도시한 그래프이다. 도 5는 반작용 휠에 대한 모델링 결과를 나타내는 도면이다. 도 6a 및 6b는 반작용 휠에 의해 발생되는 힘과 모멘트에 대한 미소진동 프로파일을 나타내는 그래프들이다.3 is a view showing an apparatus for measuring a transfer force generated by a reaction wheel. FIG. 4 is a graph showing frequency distribution of the transmission force measured by the apparatus of FIG. 3; FIG. 5 is a diagram showing a modeling result for a reaction wheel. 6A and 6B are graphs showing the microvibration profile for the force and moment generated by the reaction wheel.
인공위성 시스템에 사용되는 반작용 휠은 플라이 휠(flywheel)의 회전을 이용하여 위성의 자세를 제어하는 중요한 구동기이다. 자세 유지를 위해 플라이 휠을 일정한 속도로 회전시키다가 자세를 변화하고자 하는 경우에 회전 속도를 가속 또는 감속시키는 원리로 반작용 휠이 작동되며, 이 때 위성 임무 중 반작용 휠의 등속 회전은 위성의 다른 탑재체에 지속적인 가진원으로 작용할 수 있다. 반작용 휠의 구동에 의해 발생되는 교란력은 크게 정적 불균형(static imbalance) 및 동적 불균형(dynamic imbalance)에 의한 교란(fundamental harmonic)과, 베어링의 마모, 모터의 토크 리플 및 코깅 등에 의한 고주파 교란(higher imbalance)의 조합으로 표현될 수 있다. 정적 불균형 및 동적 불균형에 의한 교란은 수학적으로 모델링하기 쉬우나, 고주파 교란은 수학적으로 모델링하기 쉽지 않으며 실험 데이터에 의해 경험적으로 결정될 수 있다. 따라서, 정적 및 동적 불균형에 의한 교란과 관련된 해석적(analytical) 모델링과 고주파 교란과 관련된 실험적(empirical) 모델링을 수행하고 상기 두 개의 모델링을 통합하여 미소진동 프로파일을 결정할 수 있다.The reaction wheel used in the satellite system is an important driver for controlling the attitude of the satellite using the rotation of the flywheel. In order to maintain the posture, the reaction wheel is operated on the principle of accelerating or decelerating the rotation speed when rotating the flywheel at a constant speed and changing the posture. At this time, Can act as a constant source of energy. The disturbance forces generated by the driving of the reaction wheel are largely affected by the fundamental harmonic due to static imbalance and dynamic imbalance, the wear of the bearing, the high frequency disturbance caused by the torque ripple and cogging of the motor, imbalance). Disturbances due to static and dynamic imbalances are easy to model mathematically, but high frequency disturbances are not easily mathematically modeled and can be determined empirically by experimental data. Thus, analytical modeling related to disturbances due to static and dynamic imbalances, and empirical modeling related to high frequency disturbances can be performed, and the two models can be integrated to determine the microvibration profile.
도 3 및 4를 참조하면, 전달력 측정 장치(10)는 반작용 휠(20), 전달력 측정부(30), 지지부(40) 및 데이터 처리부(50)를 포함할 수 있다. 전달력 측정 장치(10)는 키슬러(Kistler) 테이블의 형태로 구현될 수 있다.3 and 4, the calendar
반작용 휠(20)은 커맨드 신호(CMD)에 기초하여 구동될 수 있다. 예를 들어, 반작용 휠(20)은 Ithaco사의 B타입 반작용 휠일 수 있다. 전달력 측정부(30)는 반작용 휠(20)의 구동에 의한 교란력에 상응하는 전달력에 대한 정보를 포함하는 출력 신호(FOUT)를 발생할 수 있다. 예를 들어, 전달력 측정부(30)는 키슬러 힘 플랫폼(Kistler force platform)일 수 있다. 지지부(40)는 전달력 측정부(30)를 지지하며, 대리석(marble, 42), 절연체(insulator, 44) 및 대형 판(seismic floor, 46)을 포함할 수 있다. 데이터 처리부(50)는 커맨드 신호(CMD)를 제공하고 출력 신호(FOUT)를 처리하며, 출력 신호(FOUT)에 기초하여 반작용 휠(20)에 대한 피드백 동작을 수행할 수 있다.The
전달력 측정부(30)에서 출력되는 출력 신호(FOUT)에 기초하여 6축 전달력을 시간 도메인에서 구할 수가 있고, 주파수 성분을 확인하기 위하여 도 4에 도시된 것처럼 주파수 도메인의 워터폴(waterfall) 그래프를 그릴 수 있다.The six-axis transmission force can be obtained in the time domain based on the output signal FOUT output from the
고주파 교란에 의한 교란력은 휠의 회전 속도(즉, 휠의 구동 주파수)의 제곱에 비례하는 특성을 가지지만, 휠의 회전 속도에 대한 정수 배 또는 비정수 배의 조화가진으로 나타나기 때문에 수학적으로 모델링하기 어렵다. 고주파 교란에 의한 교란력의 크기(즉, 교란 힘과 모멘트)는 하기의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.The disturbance due to the high frequency disturbance has a characteristic proportional to the square of the rotational speed of the wheel (that is, the driving frequency of the wheel), but since it appears as an integral multiple or an integer multiple of the rotational speed of the wheel, It is difficult to do. The magnitude of the disturbance force due to the high frequency disturbance (i.e., the disturbance force and the moment) can be expressed by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
상기의 [수학식 1]에서, 상기 m(t)는 시간(t)에 따른 교란력(또는 교란 토크)을 나타내고, 상기 n은 조화수(harmonic number)의 개수를 나타내고, 상기 Ci는 i번째 조화가진력 계수를 나타내고, 상기 hi는 i번째 조화수를 나타내며, 상기 Ω는 휠의 구동 주파수를 나타낸다.In the above equation (1), m (t) denotes a disturbance force (or disturbance torque) according to time t, n denotes the number of harmonic numbers, C i denotes i Th harmonic excitation coefficient, h i represents the i-th harmonic number, and? Represents the driving frequency of the wheel.
상기의 [수학식 1]에서, 조화가진력 계수(Ci) 및 조화수(hi)는 반작용 휠의 종류마다 각각 다른 값을 가지며, 해석적 모델링이 쉽지 않아 실험 데이터에 의해 경험적으로 결정된다. Ithaco사의 B타입 반작용 휠에 대한 조화가진력 계수 및 조화수는 도 3의 전달력 측정 장치(10)를 이용한 실험을 통하여 하기의 [표 1]과 같이 획득될 수 있다.In the above equation (1), the harmonic excitation force coefficient C i and the harmonic number h i have different values for each type of reaction wheel, and it is difficult to perform analytical modeling so that they are determined empirically by experimental data. The harmonic excitation force coefficient and harmonic number for the B type reaction wheel of Ithaco Co. can be obtained as shown in [Table 1] through experiments using the transfer
[표 1][Table 1]
도 5를 참조하면, 반작용 휠은 내부의 플라이 휠(21)이 회전축을 기준으로 대칭을 이루고 있으며, 무게중심에 위치하고 회전축에 평행한 회전축 고정좌표를 기준으로 3개의 병진과 3개의 회전으로 이루어진 6자유도 동역학 모델로 모델링될 수 있다. 수식의 단순화를 위하여 병진자유도(z) 및 회전자유도(Ω)를 제외한 4자유도에 대한 반작용 휠 모델링을 수행하였다. 정적 불균형(23)에 의한 질량 및 동적 불균형(25a, 25b)에 의한 질량은 플라이 휠(21)의 가장자리에 위치하도록 모델링하였다.Referring to FIG. 5, the reaction wheel is symmetric with respect to the rotational axis of the
정적 및 동적 불균형을 고려한 반작용 휠의 동역학적 모델은 에너지법을 이용하여 x축과 y축에 대한 병진운동 및 회전운동 방정식으로 하기의 [수학식 2] 및 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있으며, 하기의 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 표기된 일부 계수들은 하기의 [수학식 4], [수학식 5]. [수학식 6] 및 [수학식 7]을 만족할 수 있다.The kinetic model of the reaction wheel considering the static and dynamic imbalances can be expressed as the following equations (2) and (3) as the translational and rotational equations for the x and y axes using the energy method , And some coefficients shown in the following equations (2) and (3) are expressed by the following equations (4) and (5). (6) and (7) can be satisfied.
[수학식 2]&Quot; (2) "
[수학식 3]&Quot; (3) "
[수학식 4]&Quot; (4) "
[수학식 5]&Quot; (5) "
[수학식 6]&Quot; (6) "
[수학식 7]&Quot; (7) "
상기의 [수학식 2] 내지 [수학식 7]에서, 상기 M은 플라이 휠(21)의 질량을 나타내고, 상기 ms는 정적 불균형(23)에 의한 질량을 나타내고, 상기 md는 동적 불균형(25a, 25b)에 의한 질량을 나타내고, 상기 rs, rd는 각각 플라이 휠(21)의 반지름을 나타내고, 상기 Irr, Izz는 각각 플라이 휠(21)의 관성(inertia)을 나타내고, 상기 k는 스프링(SP)의 계수를 나타내고, 상기 dk는 플라이 휠(21)과 스프링(SP)의 거리를 나타내고, 상기 c는 댐퍼(DP)의 계수를 나타내고, 상기 dc는 플라이 휠(21)과 댐퍼(DP)의 거리를 나타낸다.In the above equations (2) to (7), M represents the mass of the
도 3 및 4를 참조하여 설명한 실험적 모델링과 도 5를 참조하여 설명한 해석적 모델링을 통합하여 반작용 휠의 운동방정식을 풀고 반작용 휠의 구조응답에 의한 전달력을 계산할 수 있다. 상기 반작용 휠의 구조응답에 의한 전달력은 하기의 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있으며, 이 힘이 최종적으로 미소진동 에뮬레이터(100)에서 발생되어야 하는 힘일 수 있다.By integrating the experimental modeling described with reference to FIGS. 3 and 4 and the analytical modeling described with reference to FIG. 5, the kinetic equations of the reaction wheel can be solved and the transfer force by the structural response of the reaction wheel can be calculated. The transfer force due to the structural response of the reaction wheel may be expressed as Equation (8) below, and this force may be the force that must ultimately be generated in the micro vibration emulator (100).
[수학식 8]&Quot; (8) "
도 6a 및 6b를 참조하면, 상기의 [수학식 8]에 기초하여 미소진동 프로파일이 결정될 수 있다. 도 6a는 힘(force)에 대한 프로파일을 나타내고, 도 6b는 모멘트(torque)에 대한 프로파일을 나타낸다. 상기와 같은 미소진동 프로파일에 상응하도록 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 구동 주파수 및 구동 전압을 설정하고, 설정된 구동 주파수 및 구동 전압을 기초로 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)을 구동하여 플랫폼(110)을 미소진동시킬 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B, the micro-oscillation profile can be determined based on the above-mentioned equation (8). Figure 6a shows the profile for force and Figure 6b shows the profile for torque. 120b, 120c, 120d, 120e, 120f so as to correspond to the micro-vibration profile as described above, and sets the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소진동 에뮬레이터를 나타내는 도면이다. 도 7은 미소진동 에뮬레이터(100a)의 구성요소들의 배치를 개념적으로 도시한 사시도이다.7 is a diagram illustrating a micro vibration emulator according to another embodiment of the present invention. 7 is a perspective view conceptually showing the arrangement of components of the
도 7을 참조하면, 미소진동 에뮬레이터(100a)는 플랫폼(platform)(110), 제1 내지 제6 작동기(actuator)들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f) 및 제1 내지 제6 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)을 포함한다. 미소진동 에뮬레이터(100a)는 센싱부(140) 및 제어부(150a)를 더 포함할 수 있다.7, the
도 1의 미소진동 에뮬레이터(100)와 비교하였을 때, 도 7의 미소진동 에뮬레이터(100a)는 센싱부(140)를 더 포함하며, 그에 따라 제어부(150a)의 구성이 변경될 수 있다. 도 7의 미소진동 에뮬레이터(100a)에 포함된 플랫폼(110), 제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f) 및 제1 내지 제6 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)의 구성 및 동작은 도 1의 미소진동 에뮬레이터(100)에 포함된 플랫폼(110), 제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f) 및 제1 내지 제6 구조물들(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)과 실질적으로 동일할 수 있다.Compared with the
센싱부(140)는 제1 내지 제6 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)에 의한 플랫폼(110)의 미소진동을 감지하여 감지 신호를 발생할 수 있다. 실시예에 따라서, 센싱부(140)는 3축 가속도 센서 및 3축 자이로 센서와 같이 적어도 두 개의 센서를 포함하여 구현될 수도 있고, 6축 힘 센서와 같이 하나의 센서를 포함하여 구현될 수도 있다.The
제어부(150a)는 상기 감지 신호 및 미리 정해진 미소진동 프로파일에 기초하여 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)을 구동하기 위한 구동 신호를 발생할 수 있다. 즉, 도 7의 제어부(150a)는 상기 감지 신호에 기초하여 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)에 대한 피드백 동작을 더 수행할 수 있다.The
도 8은 도 7의 미소진동 에뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7의 미소진동 에뮬레이터(100a)의 구동을 위한 데이터 및/또는 신호의 흐름을 개념적으로 도시한 블록도이다.8 is a diagram for explaining the operation of the micro vibration emulator of FIG. 8 is a block diagram conceptually showing the flow of data and / or signals for driving the
도 7 및 8을 참조하면, 제어부(150a)는 증폭기(151), 프로세서(152) 및 구동 드라이버(154)를 포함할 수 있다.7 and 8, the
증폭기(151)는 센싱부(140)에서 발생되는 감지 신호(SS)를 증폭하여 피드백 신호(FS)를 발생할 수 있다. 피드백 신호(FS)는 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 현재 구동 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있다.The
프로세서(152)는 피드백 신호(FS) 및 미소진동 프로파일(153)에 기초하여 구동 제어 신호(DCON)를 발생할 수 있다. 구동 드라이버(154)는 구동 제어 신호(DCON)에 기초하여 구동 신호(DRV)를 발생할 수 있다. 즉, 프로세서(152) 및 구동 드라이버(154)는 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)이 미소진동 프로파일(153)에 따라 동작하도록 구동 신호(DRV)를 발생하며, 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 현재 구동 상태와 미소진동 프로파일(153)을 비교하여 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)이 미소진동 프로파일(153)과 다르게 동작하는 경우에 작동기들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)이 미소진동 프로파일(153)에 따라 동작하도록 구동 신호(DRV)를 조절할 수 있다.The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 모사 방법을 나타내는 블록도이다.9 is a block diagram illustrating a micro vibration simulation method according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소진동 모사 방법에서는, 진동원에 대한 모델링을 수행하여 미소진동 프로파일을 결정한다(단계 S100). 예를 들어, 상기 진동원은 인공위성 시스템에 포함되는 반작용 휠일 수 있다. 상기 미소진동 프로파일은 도 3, 4, 5, 6a 및 6b를 참조하여 설명한 것처럼, 상기 진동원(예를 들어, 반작용 휠)에 대한 실험적 모델링을 수행하여 고주파 교란 특성을 획득하고, 상기 진동원에 대한 해석적 모델링을 수행하여 동적 및 정적 불균형에 의한 교란 특성을 획득하고, 상기 실험적 모델링과 상기 해석적 모델링의 결과를 통합하여 반작용 휠의 구조응답에 의한 전달력을 계산하며, 상기 전달력에 기초하여 상기 미소진동 프로파일을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 9, in the micro vibration modeling method according to the embodiment of the present invention, the micro vibration profile is determined by modeling the vibration source (step S100). For example, the oscillation source may be a reaction wheel included in the satellite system. The microvibration profile may be obtained by performing experimental modeling on the vibrating source (e.g., a reaction wheel) to obtain high frequency perturbation characteristics as described with reference to Figures 3, 4, 5, 6a and 6b, The disturbance characteristic due to dynamic and static imbalance is obtained by performing analytical modeling on the response wheel, and the propagation force due to the structural response of the reaction wheel is integrated by integrating the results of the experimental modeling and the analytical modeling, The microvibration profile can be determined.
상기 미소진동 프로파일을 기초로 미소진동 에뮬레이터를 구동한다(단계 S200). 상기 미소진동 에뮬레이터는 도 1의 미소진동 에뮬레이터(100) 또는 도 7의 미소진동 에뮬레이터(100a)일 수 있다. 즉, 상기 미소진동 에뮬레이터는 정육면체 형상의 플랫폼, 상기 플랫폼에 부착되어 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행하는 제1 내지 제6 작동기들, 및 상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착되는 제1 내지 제6 구조물들을 포함할 수 있다.The micro vibration emulator is driven based on the micro vibration profile (step S200). The
상기 미소진동 에뮬레이터를 구동하는데 있어서, 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 신호를 발생할 수 있다(단계 S210). 예를 들어, 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생하고, 상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생할 수 있다. 실시예에 따라서, 상기 미소진동 에뮬레이터가 센싱부를 더 포함하는 경우에, 상기 센싱부에서 제공되는 감지 신호 및 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생할 수도 있다.In driving the micro vibration emulator, a drive signal may be generated based on the micro vibration profile (step S210). For example, it is possible to generate a drive control signal based on the microscopic vibration profile, and generate the drive signal based on the drive control signal. According to an embodiment, when the micro vibration emulator further includes a sensing unit, a drive control signal may be generated based on the sensing signal and the microscopic vibration profile provided by the sensing unit.
상기 구동 신호를 기초로 상기 제1 내지 제6 작동기들 중 적어도 하나를 구동하여 상기 플랫폼을 미소진동시킬 수 있다(단계 S220). 예를 들어, 상기 제1 내지 제6 작동기들 중 두 개를 구동하여 상기 플랫폼을 제1 축, 제2 축 또는 제3 축 방향으로 병진운동시킬 수 있고, 상기 제1 내지 제6 작동기들 중 두 개를 구동하여 상기 플랫폼을 상기 제1 축, 상기 제2 축 또는 상기 제3 축에 대하여 회전운동시킬 수 있다.The platform may be micro-vibrated by driving at least one of the first to sixth actuators based on the drive signal (step S220). For example, two of the first through sixth actuators may be driven to translate the platform in a first axis, a second axis, or a third axis, and two of the first through sixth actuators The platform can be rotated about the first axis, the second axis, or the third axis by driving the dog.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 시스템의 테스트 장치를 나타내는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a testing apparatus for a satellite system according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 인공위성 시스템의 테스트 장치(200)는 복수의 에뮬레이터들(212a, 212b, ..., 212n) 및 제어 회로(220)를 포함한다.Referring to FIG. 10, a
복수의 에뮬레이터들(212a, 212b, ..., 212n)은 인공위성 시스템에 포함되는 구성요소들의 동작을 모사한다. 복수의 에뮬레이터들(212a, 212b, ..., 212n)은 모사부(210)를 구성할 수 있다.The plurality of emulators 212a, 212b, ..., 212n simulate the operation of the components included in the satellite system. The plurality of emulators 212a, 212b, ..., 212n may constitute a
복수의 에뮬레이터들(212a, 212b, ..., 212n) 중 제1 에뮬레이터(212a)는 상기 인공위성 시스템에 포함되는 구성요소들 중 진동원에 의한 미소진동 환경을 모사한다. 예를 들어, 제1 에뮬레이터(212a)는 도 1 및 도 7의 미소진동 에뮬레이터들(100, 100a) 중 하나일 수 있다. 상기 진동원은 반작용 휠일 수 있다.The
제어 회로(220)는 복수의 에뮬레이터들(212a, 212b, ..., 212n)을 제어한다. 제어 회로(220)는 복수의 제어부들(222a, 222b, ..., 222n)을 포함할 수 있다. 제1 제어부(222a)는 제1 에뮬레이터(212a)를 제어할 수 있다.The
실시예에 따라서, 제1 에뮬레이터(212a) 및 제1 제어부(222a)는 별개의 소자로 구현되거나 하나의 소자로 구현될 수 있다.According to the embodiment, the
도 11 내지 16은 본 발명의 실시예들에 따른 미소진동 에뮬레이터의 구체적인 구현 예를 설명하기 위한 도면들이다.11 to 16 are diagrams for explaining a specific implementation example of a micro vibration emulator according to the embodiments of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 미소진동 에뮬레이터는 플랫폼(6), 작동기(2), 구조물(1), 스프링(4) 및 댐퍼(5)를 이용하여 구현될 수 있다. 작동기(2)는 보이스 코일 액츄에이터이며, 도 11의 미소진동 에뮬레이터는 편의상 1차원적으로 구현하였다.11, the micro vibration emulator of the present invention can be implemented by using the
상기 보이스 코일 액츄에이터는 페러데이(Faraday)의 법칙에 의해 자기력을 발생시킬 수 있다. 상기 보이스 코일 액츄에이터의 자기력에 대응하는 외부 힘은 자기장의 변화를 상쇄시키기 위해서 발생되는 힘으로서 하기의 [수학식 9]와 같이 표현될 수 있다.The voice coil actuator can generate a magnetic force according to the Faraday's law. The external force corresponding to the magnetic force of the voice coil actuator can be expressed as the following equation (9) as a force generated in order to cancel the change of the magnetic field.
[수학식 9]&Quot; (9) "
상기의 [수학식 9]에서, 상기 f는 상기 보이스 코일 액츄에이터의 자기력에 대응하는 외부 힘을 나타내고, 상기 i는 상기 보이스 코일 액츄에이터의 코일에 흐르는 전류를 나타내고, 상기 2πnr은 자속에 노출된 코일의 총 길이를 나타내고, 상기 B는 자속밀도를 나타내며, 상기 T는 상기 보이스 코일 액츄에이터의 힘 상수를 나타낸다.In Equation (9), f represents an external force corresponding to the magnetic force of the voice coil actuator, i represents a current flowing in the coil of the voice coil actuator, and 2nr represents a current of the coil exposed to the magnetic flux B represents the magnetic flux density, and T represents the force constant of the voice coil actuator.
도 11의 미소진동 에뮬레이터를 스프링-댐퍼 시스템으로 모델링할 수 있다. 이 경우, 도 11의 미소진동 에뮬레이터에 대한 운동 방정식은 하기의 [수학식 10]과 같이 표현될 수 있으며, 이를 라플라스 변환하여 하기의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다.The micro-vibration emulator of Fig. 11 can be modeled as a spring-damper system. In this case, the equation of motion for the micro vibration emulator of FIG. 11 can be expressed as the following equation (10), which can be expressed by the following equation (11).
[수학식 10]&Quot; (10) "
[수학식 11]&Quot; (11) "
상기의 [수학식 10] 및 [수학식 11]에서, 상기 m은 구조물(1)의 질량을 나타내고, 상기 c는 댐퍼(5)의 계수를 나타내며, 상기 k는 스프링(4)의 상수를 나타낸다.In the above equations (10) and (11), m represents the mass of the structure (1), c represents the coefficient of the damper (5), and k represents the constant of the spring .
상기 미소진동 에뮬레이터의 플랫폼(6)에 전달되는 전체 힘은 구조물(1)에 전달되는 힘과 크기는 같고 방향은 반대가 된다. 즉, 플랫폼(6)에 전달되는 상기 전체 힘은 하기의 [수학식 12]와 같이 표현될 수 있으며, 이에 기초하여 상기 보이스 코일 액츄에이터에 흐르는 전류와 상기 전체 힘 사이의 전달함수를 하기의 [수학식 13]과 같이 표현할 수 있다.The total force transmitted to the
[수학식 12]&Quot; (12) "
[수학식 13]&Quot; (13) "
상기의 [수학식 12] 및 [수학식 13]에서, 상기 F는 플랫폼(6)에 전달되는 상기 전체 힘을 나타낸다.In the above equations (12) and (13), F represents the total force transmitted to the platform (6).
한편, 도 11의 미소진동 에뮬레이터에 대한 전압-전류 방정식은 하기의 [수학식 14]와 같이 표현될 수 있으며, 이를 라플라스 변환하여 상기 보이스 코일 액츄에이터의 전압과 상기 전체 힘 사이의 전달함수를 하기의 [수학식 15]와 같이 표현할 수 있다.The voltage-current equation for the micro-oscillation emulator of FIG. 11 can be expressed as Equation (14) below, and the transfer function between the voltage of the voice coil actuator and the total force can be expressed by the following equation Can be expressed as: " (15) "
[수학식 14]&Quot; (14) "
[수학식 15]&Quot; (15) "
상기의 [수학식 14] 및 [수학식 15]에서, 상기 V는 상기 보이스 코일 액츄에이터의 전압을 나타내고, 상기 L은 상기 보이스 코일 액츄에이터의 인덕턴스를 나타내며, 상기 R은 상기 보이스 코일 액츄에이터의 저항값을 나타낸다.V denotes the voltage of the voice coil actuator, L denotes the inductance of the voice coil actuator, R denotes the resistance value of the voice coil actuator, and V denotes the inductance of the voice coil actuator. In the equations (14) and (15) .
도 12를 참조하면, 전압(V)과 외부 힘(F) 사이의 전달함수를 구하기 위하여 다양한 입력 전압(예를 들어, 약 10~100mV)에 대한 주파수 스윕(sweep)(예를 들어, 약 0~200Hz)을 수행하였다. 도 12에 도시된 것처럼, 모든 입력 전압에 대한 전달함수가 겹쳐져서 그려지며, 이에 기초하여 도 11의 미소진동 에뮬레이터 시스템의 선형성을 확인할 수 있다.12, a frequency sweep (e.g., about 0 to about 100 mV) is applied to various input voltages (e.g., about 10 to 100 mV) to obtain a transfer function between voltage (V) ~ 200 Hz). As shown in FIG. 12, transfer functions for all input voltages are plotted, and on this basis, the linearity of the microvibration emulator system of FIG. 11 can be confirmed.
도 13을 참조하면, 도 11의 미소진동 에뮬레이터 시스템의 전달함수를 수학적으로 모델링하기 위해 커브 피팅(curve fitting)을 수행하였다.Referring to FIG. 13, curve fitting is performed to mathematically model the transfer function of the micro vibration emulator system of FIG.
상기의 [수학식 15]에 기초하여, 전압과 힘 사이의 전달함수에 대한 수학적 모델링 결과를 하기의 [수학식 16]과 같이 표현할 수 있다.Based on Equation (15), the mathematical modeling result of the transfer function between voltage and force can be expressed as Equation (16) below.
[수학식 16]&Quot; (16) "
상기의 [수학식 16]에서, 상기 TF(f)는 상기 전압과 힘 사이의 전달함수를 나타내고, 상기 gain은 미소진동 에뮬레이터 시스템 상에서 결정된 이득 값을 나타낸다.In the above equation (16), TF (f) represents a transfer function between the voltage and the force, and the gain represents a gain value determined on the micro vibration emulator system.
예를 들어, 상기 보이스 코일 액츄에이터의 힘 상수(T)가 약 6.9N/A로 결정되고, 상기 보이스 코일 액츄에이터의 저항값(R)이 약 1.7Ω으로 결정되고, 상기 보이스 코일 액츄에이터의 인덕턴스(L)가 약 0.6mH로 결정되며, 구조물(1)의 질량이 약 730g으로 결정될 수 있다. 이 경우, 도 13의 커브 피팅 수행 결과에 기초하여, 미소진동 에뮬레이터 시스템 상의 이득(gain)은 약 10.92로 결정되고, 스프링(4)의 상수(k)는 약 9481N/m로 결정되며, 댐퍼(5)의 계수(c)는 약 1.571로 결정될 수 있다.For example, when the force constant T of the voice coil actuator is determined to be about 6.9 N / A, the resistance value R of the voice coil actuator is determined to be about 1.7 ?, and the inductance L of the voice coil actuator ) Is determined to be about 0.6 mH, and the mass of the structure (1) can be determined to be about 730 g. In this case, the gain on the micro vibration emulator system is determined to be about 10.92, the constant k of the spring 4 is determined to be about 9481 N / m, and the damper 5) can be determined to be about 1.571.
도 14를 참조하면, 상기와 같이 결정된 전압과 힘 사이의 전달함수 및 도 6a 및 6b와 같이 결정된 미소진동 프로파일(즉, 힘과 모멘트에 대한 프로파일)에 기초하여 미소진동 에뮬레이터의 입력 전압 프로파일을 결정한다.Referring to Fig. 14, the input voltage profile of the micro vibration emulator is determined based on the determined transfer function between the voltage and the force and the determined micro-vibration profile (i.e., the profile for the force and moment), as shown in Figs. 6A and 6B do.
구체적으로, 먼저 도 6a 및 6b와 같이 시간 도메인에서 반작용 휠로부터 측정된 교란력의 크기를 측정한다. 다음에, 힘을 전달함수로 나누면 시간 도메인에서 에뮬레이터에 인가되는 입력 전압을 구할 수 있지만, 전달함수는 주파수 함수이기 때문에 도 6a 및 6b에서 측정된 시간 도메인의 교란력을 주파수 도메인의 교란력으로 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT) 과정을 통해 변환시킨다. 주파수 도메인으로 변환 후에 전달함수로 나누게 되면 주파수 도메인에서의 에뮬레이터의 입력 전압 프로파일을 구할 수 있다. 최종적으로, 상기 입력 전압 프로파일을 역 고속 푸리에 변환(inverse FFT) 과정을 통하여 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 바꿔주면 시간 도메인에서의 에뮬레이터의 입력 전압 프로파일을 획득할 수 있다.Specifically, first, the magnitude of disturbance force measured from the reaction wheel in the time domain is measured as shown in FIGS. 6A and 6B. Next, the input voltage to be applied to the emulator in the time domain can be obtained by dividing the force by the transfer function. However, since the transfer function is a frequency function, the disturbance force of the time domain measured in FIGS. And is transformed through a Fast Fourier Transform (FFT) process. After converting to the frequency domain, the input voltage profile of the emulator in the frequency domain can be obtained by dividing it by the transfer function. Finally, if the input voltage profile is changed from the frequency domain to the time domain through an inverse fast Fourier transform (FFT) process, the input voltage profile of the emulator in the time domain can be obtained.
도 15를 참조하면, 상기와 같이 획득된 입력 전압 프로파일을 에뮬레이터에 입력시키면 센서로 측정한 시간 도메인과 주파수 도메인에서의 반작용 휠과 에뮬레이터의 교란력 크기를 비교할 수 있다. 도 15의 오른쪽 상단의 타겟(target)은 반작용 휠의 워터폴 그래프이고, 오른쪽 하단의 생성(generated)은 도 11의 미소진동 에뮬레이터의 워터폴 그래프이다. 도 15에 도시된 것처럼, 발생되는 교란력의 크기와 반작용 휠의 실제 교란력과 실질적으로 동일함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 15, when the input voltage profile obtained as described above is input to the emulator, it is possible to compare disturbance forces between the reaction wheel and the emulator in the time domain and frequency domain measured by the sensor. The target at the top right of FIG. 15 is the waterfall graph of the reaction wheel, and the waveform at the bottom right is the waterfall graph of the micro vibration emulator of FIG. As shown in FIG. 15, it can be confirmed that the magnitude of the disturbance force generated is substantially the same as the actual disturbance force of the reaction wheel.
도 16을 참조하면, 도 11의 미소진동 에뮬레이터 3개를 3차원적으로 결합하여 미소진동 에뮬레이터를 구현할 수 있다. 상기와 같이 3차원적으로 구현된 미소진동 에뮬레이터는 실제 미소진동 환경을 더욱 효과적으로 모사할 수 있다.Referring to FIG. 16, three micro vibration emulators of FIG. 11 are three-dimensionally combined to realize a micro vibration emulator. The three-dimensionally implemented micro vibration emulator can more effectively simulate the actual micro vibration environment.
본 발명의 실시예들에 따른 미소진동 에뮬레이터는 진동원에 의한 미소진동 환경을 모사하고 이를 분석함으로써, 진동원에서 발생되는 진동 수준을 저감시킬 수 있는 미세진동 절연장치 개발에 이용될 수 있다.The micro vibration emulator according to the embodiments of the present invention can be used for developing a micro vibration isolation device capable of reducing a vibration level generated in a vibration source by simulating and analyzing a micro vibration environment by a vibration source.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It will be understood.
Claims (15)
상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행하는 제1 내지 제6 작동기(actuator)들;
상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착되는 제1 내지 제6 구조물들; 및
상기 제1 내지 제6 작동기들에 의한 상기 플랫폼의 미소진동을 감지하여 감지 신호를 발생하는 센싱부를 포함하는 미소진동 에뮬레이터.A platform having a cube shape;
First to sixth actuators attached to first to sixth surfaces of the platform, respectively, for micro-oscillating the platform based on a drive signal and performing six-axis control on the platform;
First to sixth structures respectively attached to the first to sixth actuators; And
And a sensing unit for sensing a minute vibration of the platform by the first to sixth actuators and generating a sensing signal.
상기 플랫폼의 제1 면에 부착된 상기 제1 작동기 및 상기 플랫폼의 제1 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제2 면에 부착된 제2 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 제1 축 방향으로 병진운동하고, 상기 플랫폼의 제1 면에 인접하는 상기 플랫폼의 제3 면에 부착된 제3 작동기 및 상기 플랫폼의 제3 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제4 면에 부착된 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 수직하는 제2 축 방향으로 병진운동하며, 상기 플랫폼의 제1 및 제3 면들에 인접하는 상기 플랫폼의 제5 면에 부착된 제5 작동기 및 상기 플랫폼의 제5 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제6 면에 부착된 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 및 제2 축들에 수직하는 제3 축 방향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 미소진동 에뮬레이터.The method according to claim 1,
The platform translates in a first axial direction based on a first actuator attached to a first side of the platform and a second actuator attached to a second side of the platform opposite the first side of the platform, Based on a third actuator attached to a third side of the platform adjacent a first side of the platform and a fourth actuator attached to a fourth side of the platform opposite the third side of the platform, A fifth actuator that translates in a second axial direction perpendicular to the first axis and is attached to a fifth side of the platform adjacent to the first and third sides of the platform and a second actuator that is opposite to the fifth side of the platform Wherein said platform translates in a third axial direction perpendicular to said first and second axes based on said sixth actuator attached to a sixth side of the platform.
상기 제3 작동기, 상기 제4 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 대하여 회전운동하고, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제2 축에 대하여 회전운동하며, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제3 작동기 및 상기 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제3 축에 대하여 회전운동하는 것을 특징으로 하는 미소진동 에뮬레이터.3. The method of claim 2,
Wherein the platform rotates about the first axis based on the third actuator, the fourth actuator, the fifth actuator, and the sixth actuator, and the first actuator, the second actuator, the fifth actuator, Wherein the platform rotates relative to the second axis based on the sixth actuator and the platform is positioned on the third axis based on the first actuator, the second actuator, the third actuator, and the fourth actuator, Wherein the rotating body is rotated with respect to the body.
미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생하는 프로세서; 및
상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소진동 에뮬레이터.The method according to claim 1,
Further comprising a control section for generating said drive signal based on a predetermined microscopic vibration profile,
Wherein,
A processor for generating a drive control signal based on the microscopic vibration profile; And
And a drive driver for generating the drive signal based on the drive control signal.
미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 감지 신호를 증폭하여 피드백 신호를 발생하는 증폭기;
상기 피드백 신호 및 상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생하는 프로세서; 및
상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소진동 에뮬레이터.The method according to claim 1,
Further comprising a control section for generating said drive signal based on a predetermined microscopic vibration profile,
Wherein,
An amplifier for amplifying the sensing signal to generate a feedback signal;
A processor for generating a drive control signal based on the feedback signal and the microvibration profile; And
And a drive driver for generating the drive signal based on the drive control signal.
상기 미소진동 에뮬레이터는 인공위성 시스템에 포함되는 반작용 휠에 의한 미소진동을 모사하며,
상기 반작용 휠에 대한 모델링을 통하여 획득된 상기 반작용 휠의 구동 주파수, 조화가진력 계수 및 조화수에 기초하여 상기 미소진동 프로파일이 결정되는 것을 특징으로 하는 미소진동 에뮬레이터.8. The method of claim 7,
The micro-vibration emulator simulates micro-vibrations by a reaction wheel included in a satellite system,
Wherein the microscopic vibration profile is determined based on the driving frequency, the harmonic excitation force coefficient, and the harmonic number of the reaction wheel obtained through modeling of the reaction wheel.
상기 복수의 에뮬레이터들을 제어하는 제어 회로를 포함하고,
상기 복수의 에뮬레이터들 중 제1 에뮬레이터는 상기 구성요소들 중 진동원에 의한 미소진동 환경을 모사하며, 상기 제1 에뮬레이터는,
정육면체 형상을 가지는 플랫폼(platform);
상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행하는 제1 내지 제6 작동기(actuator)들; 및
상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착되는 제1 내지 제6 구조물들을 포함하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.A plurality of emulators for simulating the operation of components included in the satellite system; And
And a control circuit for controlling the plurality of emulators,
Wherein the first emulator of the plurality of emulators simulates a micro vibration environment by a vibration source of the components,
A platform having a cube shape;
First to sixth actuators attached to first to sixth surfaces of the platform, respectively, for micro-oscillating the platform based on a drive signal and performing six-axis control on the platform; And
Wherein the first to sixth actuators are attached to the first to sixth actuators, respectively.
상기 플랫폼의 제1 면에 부착된 상기 제1 작동기 및 상기 플랫폼의 제1 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제2 면에 부착된 제2 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 제1 축 방향으로 병진운동하고, 상기 플랫폼의 제1 면에 인접하는 상기 플랫폼의 제3 면에 부착된 제3 작동기 및 상기 플랫폼의 제3 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제4 면에 부착된 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 수직하는 제2 축 방향으로 병진운동하며, 상기 플랫폼의 제1 및 제3 면들에 인접하는 상기 플랫폼의 제5 면에 부착된 제5 작동기 및 상기 플랫폼의 제5 면에 대향하는 상기 플랫폼의 제6 면에 부착된 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 및 제2 축들에 수직하는 제3 축 방향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.10. The method of claim 9,
The platform translates in a first axial direction based on a first actuator attached to a first side of the platform and a second actuator attached to a second side of the platform opposite the first side of the platform, Based on a third actuator attached to a third side of the platform adjacent a first side of the platform and a fourth actuator attached to a fourth side of the platform opposite the third side of the platform, A fifth actuator that translates in a second axial direction perpendicular to the first axis and is attached to a fifth side of the platform adjacent to the first and third sides of the platform and a second actuator that is opposite to the fifth side of the platform Wherein the platform translates in a third axial direction perpendicular to the first and second axes based on the sixth actuator attached to a sixth side of the platform.
상기 제3 작동기, 상기 제4 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제1 축에 대하여 회전운동하고, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제5 작동기 및 상기 제6 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제2 축에 대하여 회전운동하며, 상기 제1 작동기, 상기 제2 작동기, 상기 제3 작동기 및 상기 제4 작동기에 기초하여 상기 플랫폼이 상기 제3 축에 대하여 회전운동하는 것을 특징으로 하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the platform rotates about the first axis based on the third actuator, the fourth actuator, the fifth actuator, and the sixth actuator, and the first actuator, the second actuator, the fifth actuator, Wherein the platform rotates relative to the second axis based on the sixth actuator and the platform is positioned on the third axis based on the first actuator, the second actuator, the third actuator, and the fourth actuator, Wherein the rotating body is rotated with respect to the ground.
상기 제어 회로는 상기 제1 에뮬레이터를 제어하는 제1 제어부를 포함하고, 상기 제1 제어부는 미리 정해진 미소진동 프로파일(profile)에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the control circuit includes a first control unit for controlling the first emulator, and the first control unit generates the drive signal based on a predetermined microscopic profile.
상기 미소진동 프로파일에 기초하여 구동 제어 신호를 발생하는 프로세서; 및
상기 구동 제어 신호에 기초하여 상기 구동 신호를 발생하는 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.13. The apparatus according to claim 12,
A processor for generating a drive control signal based on the microscopic vibration profile; And
And a drive driver for generating the drive signal based on the drive control signal.
상기 제1 내지 제6 작동기들에 의한 상기 플랫폼의 미소진동을 감지하여 감지 신호를 발생하는 센싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성 시스템의 테스트 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the first emulator comprises:
Further comprising a sensing unit for sensing a minute vibration of the platform by the first to sixth actuators and generating a sensing signal.
상기 미소진동 프로파일을 기초로 미소진동 에뮬레이터를 구동하는 단계를 포함하고,
상기 미소진동 에뮬레이터는,
정육면체 형상을 가지는 플랫폼(platform);
상기 플랫폼의 제1 내지 제6 면에 각각 부착되며, 상기 미소진동 프로파일에 상응하는 구동 신호에 기초하여 상기 플랫폼을 미소진동시키고 상기 플랫폼에 대한 6축 제어를 수행하는 제1 내지 제6 작동기(actuator)들; 및
상기 제1 내지 제6 작동기들에 각각 부착되는 제1 내지 제6 구조물들을 포함하는 미소진동 모사 방법.
Performing modeling on the vibration source to determine a microvibration profile; And
And driving the micro vibration emulator based on the micro vibration profile,
In the micro vibration emulator,
A platform having a cube shape;
And first to sixth actuators attached to the first to sixth surfaces of the platform, respectively, for micro-oscillating the platform based on a drive signal corresponding to the micro-vibration profile and performing six- )field; And
Wherein the first to sixth actuators are attached to the first to sixth actuators, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120077203A KR101400137B1 (en) | 2012-07-16 | 2012-07-16 | Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120077203A KR101400137B1 (en) | 2012-07-16 | 2012-07-16 | Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140010256A KR20140010256A (en) | 2014-01-24 |
KR101400137B1 true KR101400137B1 (en) | 2014-05-28 |
Family
ID=50142987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120077203A KR101400137B1 (en) | 2012-07-16 | 2012-07-16 | Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101400137B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107941441A (en) * | 2017-11-14 | 2018-04-20 | 北京卫星环境工程研究所 | Determine the method that the in-orbit border of simulation influences the in-orbit dynamics of spacecraft |
CN108801574A (en) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 北京卫星环境工程研究所 | The verification system of spacecraft high score camera optical axis jitter performance |
CN110514286A (en) * | 2019-07-22 | 2019-11-29 | 北京空间机电研究所 | A kind of remote sensing satellite camera optical axis microvibration measuring method |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110146319B (en) * | 2019-05-30 | 2021-07-09 | 西北工业大学 | Cube-carried structure health monitoring experimental device and method |
CN111157208A (en) * | 2020-02-27 | 2020-05-15 | 广州大学 | Satellite micro-vibration isolation simulation measurement system and method |
CN114162354B (en) * | 2021-09-30 | 2024-03-29 | 哈尔滨工业大学 | Executing device for simulating Mars attraction |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0736160U (en) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | 仲成儀器股▲分▼有限公司 | Six-axis motion simulator |
KR100396020B1 (en) * | 2001-04-16 | 2003-08-27 | 박희재 | Ultra-precision positioning system |
-
2012
- 2012-07-16 KR KR1020120077203A patent/KR101400137B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0736160U (en) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | 仲成儀器股▲分▼有限公司 | Six-axis motion simulator |
KR100396020B1 (en) * | 2001-04-16 | 2003-08-27 | 박희재 | Ultra-precision positioning system |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107941441A (en) * | 2017-11-14 | 2018-04-20 | 北京卫星环境工程研究所 | Determine the method that the in-orbit border of simulation influences the in-orbit dynamics of spacecraft |
CN107941441B (en) * | 2017-11-14 | 2019-12-03 | 北京卫星环境工程研究所 | Determine the method that in-orbit boundary influences the in-orbit kinetic characteristics of spacecraft of simulating |
CN108801574A (en) * | 2018-06-15 | 2018-11-13 | 北京卫星环境工程研究所 | The verification system of spacecraft high score camera optical axis jitter performance |
CN110514286A (en) * | 2019-07-22 | 2019-11-29 | 北京空间机电研究所 | A kind of remote sensing satellite camera optical axis microvibration measuring method |
CN110514286B (en) * | 2019-07-22 | 2021-10-01 | 北京空间机电研究所 | Method for measuring micro-vibration of optical axis of remote sensing satellite camera |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140010256A (en) | 2014-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101400137B1 (en) | Microvibration emulator, test device of satellite system including the same, and method of emulating microvibration | |
Yuan et al. | Vibration analysis of cable-driven parallel robots based on the dynamic stiffness matrix method | |
Shin et al. | Three degrees of freedom active control of pneumatic vibration isolation table by pneumatic and time delay control technique | |
Wang et al. | Research on a six-degree-of-freedom disturbance force and moment simulator for space micro-vibration experiments | |
Vose et al. | Modeling, design, and control of 6-DoF flexure-based parallel mechanisms for vibratory manipulation | |
Misselhorn et al. | Investigation of hardware-in-the-loop for use in suspension development | |
Zhang et al. | Design and analysis of a moment control unit for agile satellite with high attitude stability requirement | |
Finozzi et al. | Parametric sub-structuring models of large space truss structures for structure/control co-design | |
Zhang et al. | Dynamic characteristics of vibration isolation platforms considering the joints of the struts | |
Blonk | Modeling and control of a ball-balancing robot | |
McChesney | Design of attitude control actuators for a simulated spacecraft | |
Verbaan et al. | Broadband damping of high-precision motion stages | |
Cui et al. | Experimental validation of complex non-minimum phase zeros in a flexure mechanism | |
Costa et al. | Simulation and validation of satellite attitude control algorithms in a spherical air bearing | |
He et al. | Design and testing of a parallel manipulator for space micro-vibration simulation | |
Oberndorfer et al. | GOCE closed-loop simulation | |
Li et al. | On the characteristic of a small-scale isolation mechanism with three-dimensional quasi-zero stiffness | |
Bartel et al. | Simulation, development, and testing of a triaxial vibration isolation platform | |
Johnson | Design of a control moment gyroscope attitude actuation system for the attitude control subsystem proving ground | |
Chen | DYNAMIC COUPLING OF SOFT-SUSPENSION REACTION WHEEL ASSEMBLY AND SATELLITE ATTITUDE CONTROL SYSTEM | |
Brusa et al. | Non-synchronous rotating damping effects in gyroscopic rotating systems | |
Vial | Space Rider System: GNC and System Model Improvements | |
Shepenkov | Vibration Modal Analysis of a Deployable Boom Integrated to a CubeSat | |
JPH08184525A (en) | Method for simulating aerodynamic vibration | |
Dolev et al. | A graduate laboratory experiment to study the dynamics of an acoustically levitated particle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180425 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190521 Year of fee payment: 6 |