KR101853591B1 - Method and system for detecting performance degradation of thruster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성에 대한 축 별로 마련된 복수의 추력기의 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기에 대한 제어 오차를 추정 함으로써, 추력기의 미세한 성능 저하를 용이하게 검출하기 위한 추력기 성능 저하 검출 방법 및 추력기 성능 저하 검출 장치에 관한 것이다.The present invention provides a thruster for easily detecting a fine performance degradation of a thruster by estimating a control error for each thruster by using an attitude control torque generated in the satellite according to operation of a plurality of thruster provided for each satellite on a satellite, A performance deterioration detecting method and a thruster performance deterioration detecting apparatus.
위성에는 복수의 추력기가 축 별로 장착되며, 각각의 축 별 추력기를 제어하는 것에 의해 위성의 자세제어가 수행되고 있다. 구체적으로, 전기적인 신호를 통해 솔레노이드 밸브를 구동하여 추력기를 열어 줌으로써 추력기를 축 별로 작동시키게 되며 이를 통해 위성의 자세제어가 수행될 수 있다.The satellites are equipped with a plurality of thrusters for each axis, and attitude control of the satellites is performed by controlling thrusters for the respective axes. Specifically, the solenoid valve is driven through an electrical signal to open the thruster, thereby operating the thruster according to the axis, and the attitude control of the satellite can be performed through the thruster.
지상에서는 위성의 상태에 관한 텔레메트리 신호를 주기적으로 수신하여, 추력기 구동에 따른 발생 온도, 추력기의 실제 동작 시간(가스의 분사 시간) 및 추력기 밸브의 온오프 횟수 등을 감지할 수 있으며, 이를 통해 추력기의 고장 여부를 검출할 수 있다.On the ground, the telemetry signal about the state of the satellite is periodically received, and it is possible to detect the occurrence temperature of the thruster, the actual operation time of the thruster (gas injection time), and the number of on / off times of the thruster valve. The failure of the thruster can be detected.
추력기의 고장 시 추력기 자체가 작동하지 않으므로 제어 되지 않을 뿐만 아니라 위성의 자세 오차가 증가할 수 있으며 이로 인해 위성은 안전 모드로 전환되어 예컨대 리던던트 모드로 복구될 때까지 임무 수행을 할 수 없게 된다.Since the thruster itself does not work when the thruster fails, it is not only uncontrolled but also the satellite's attitude error may be increased. As a result, the satellite is switched to the safety mode and can not perform the mission until it is restored, for example, to the redundant mode.
한편, 종래에는 추력기가 완전히 고장난 경우에만 텔레메트리 신호를 통해 추력기의 고장을 검출할 수 있지만, 추력기의 미세한 성능 저하를 검출하는 것은 어려울 수 있다.On the other hand, in the past, it is possible to detect the failure of the thruster through the telemetry signal only when the thruster has completely failed, but it may be difficult to detect the fine performance degradation of the thruster.
현재의 추력기 제어 및 구동 방식에 따르면, 추력기에 대한 제어 오차로부터, 각 축으로 인가되어야 하는 제어 입력을 계산하고, 축 별 추력기의 현재 레벨을 고려하여 추력기를 작동시키려는 시간을 계산하고, 그에 맞춰 추력기를 동작시킬 수 있다.According to the present thruster control and drive method, the control input to be applied to each axis is calculated from the control error of the thruster, the time to operate the thruster is calculated in consideration of the current level of the thruster per axis, Can be operated.
이때, 추력기가 완전히 고장난 것이 아니라, 추력기에 미세한 성능 저하가 발생하는 경우에는, 이로 인한 추력 손실이 위성 구동에 영향을 미치게 되어 상기 제어 오차에 반영되고 제어 입력이 증가하므로 성능 저하에도 불구하고 해당 추력기는 시간이 경과할수록 작동을 계속할 수 있게 되지만, 추력기의 특성이 반영된 최적 상태의 제어는 아니기 때문에, 제어 시간이 증가하고 이로 인해 연료 소모량이 커지는 문제점이 발생될 수 있다.In this case, when the thruster is not completely broken down but a fine performance deterioration occurs in the thruster, the thrust loss due to the thruster is affected by the satellite driving, reflected in the control error, and the control input is increased. However, since it is not an optimal control that reflects the characteristics of the thruster, the control time may increase and the fuel consumption may increase.
특히, 임의의 추력기에 구비된 밸브에서 추력기의 작동은 가능하게 할 정도의 미세한 오차가 발생될 경우에는, 해당 추력기의 추력에만 영향을 미치게 되므로, 개별 추력기 마다의 추력 발생의 영향을 분석할 필요성이 있다.Particularly, when a slight error to the extent that the operation of the thruster is enabled in a valve provided in an arbitrary thruster, only the thrust of the thruster is affected, it is necessary to analyze the influence of the thrust generation for each thruster have.
또한, 개별 추력기의 성능 저하로 추력이 저하되면 연료 소모량이 증가하여 연료탱크의 압력이 떨어지고 해당 연료탱크를 공유하는 복수의 추력기 전체적으로 추력이 저하되어 성능 저하가 확산될 수도 있다.Also, if the thrust is lowered due to the deterioration of the individual thrusters, the fuel consumption may increase and the pressure of the fuel tank may be lowered, and the thrust may be lowered throughout the plurality of thrusters sharing the fuel tank.
이러한 점을 고려하여, 개별 추력기의 미세한 성능 저하를 빠르게 검출하여 최적 상태의 추력기를 통한 위성의 자세제어가 정확하게 수행될 수 있도록 하기 위한 기술이 요구되고 있다.In consideration of this point, there is a need for a technique for quickly detecting minute performance degradation of individual thrusters and accurately performing attitude control of satellites through an optimal thruster.
본 발명의 실시예는 위성에 대한 축 별로 마련된 복수의 추력기의 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기에 대한 제어 오차를 추정 함으로써, 추력기의 미세한 성능 저하를 용이하게 검출하는 것을 목적으로 한다.The embodiment of the present invention estimates the control error for each thruster by using the attitude control torque generated in the satellite according to the operation of the plurality of thruster provided for each axis for the satellite, .
또한, 본 발명의 실시예는 일정 기간 동안의 학습 모델링을 이용하여 개별 추력기의 실제 작동 시간(분사 시간)을 추정하고, 제어명령과 연관된 입력시간과 실제 작동 시간 사이의 시간차가 임계치를 초과하는 개별 추력기에 대한 성능 저하를 판단하는 것을 목적으로 한다.The embodiments of the present invention also provide a method and system for estimating the actual operating time (injection time) of an individual thruster using learning modeling over a period of time, and estimating the actual operating time It is aimed to determine the performance degradation of the thruster.
또한, 본 발명의 실시예는 개별 추력기로의 제어명령과, 개별 추력기의 실제 작동 시간 및 추력기의 작동에 따른 위성 구동 시의 제어 정도를 파악하여, 개별 추력기의 점진적인 성능 저하를 검출하는 것을 목적으로 한다.Further, the embodiment of the present invention is intended to detect a gradual degradation of performance of the individual thruster by grasping the control command to the individual thruster, the actual operating time of the individual thruster, and the degree of control at the time of satellite driving according to the operation of the thruster do.
본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법은, 제어명령에 따라 작동되는 복수의 축 별 추력기에 대한 분사 시간을 확인하는 단계와, 상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하는 단계, 및 상기 제1 제어 오차가, 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해, 성능 저하를 판단하는 단계를 포함한다.A method for detecting a thruster performance deterioration according to an embodiment of the present invention includes the steps of confirming an injection time for a plurality of axial thruster actuators operated in accordance with a control command and determining a time difference between the injection time and an input time associated with the control command For each of the plurality of axial thrusters, and determining the performance degradation for the first thruster where the first control error exceeds a predetermined threshold .
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치는, 제어명령에 따라 작동되는 복수의 축 별 추력기에 대한 분사 시간을 확인하는 확인부와, 상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하는 연산부, 및 상기 제1 제어 오차가, 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해, 성능 저하를 판단하는 처리부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a thruster performance deterioration, comprising: a confirmation unit for confirming an injection time for a plurality of thruster units operated in accordance with a control command; A first control error calculating section for calculating a first control error including a time difference between the first and second thrusts with each of the plurality of axial thrusters; .
본 발명의 일실시예에 따르면, 위성에 대한 축 별로 마련된 복수의 추력기의 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기에 대한 제어 오차를 추정 함으로써, 추력기의 미세한 성능 저하를 용이하게 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a control error of an individual thruster is estimated using an attitude control torque generated in the satellite according to the operation of a plurality of thrusters provided for each satellite on a satellite, It can be easily detected.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부의 동작 명령 시간과 실제 추력기 동작 시간의 차이에 따른 오차를 자세 제어 토크를 이용하여 추정하여 추력기 별로 실제 작동 시간을 판단할 수 있으며, 학습데이터를 이용해 모델링하여 미세한 성능 저하를 간편하게 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an error according to a difference between an operation command time of the controller and an actual thruster operation time can be estimated using an attitude control torque to determine an actual operation time for each thruster, It is possible to easily detect fine performance degradation by modeling.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 개별 추력기로의 제어명령과, 개별 추력기의 실제 작동 시간 및 추력기의 작동에 따른 위성 구동 시의 제어 정도를 파악하여, 개별 추력기의 점진적인 성능 저하를 검출할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the control command to the individual thruster, the actual operation time of the individual thruster, and the degree of control at the time of the satellite driving according to the operation of the thruster, are detected to detect the gradual degradation of the individual thruster .
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 추력기의 특성이 반영된 최적 제어에 의해 위성의 자세제어를 보다 정확하게 수행할 수 있다.Also, according to the embodiment of the present invention, the attitude control of the satellite can be performed more accurately by the optimal control reflecting the characteristics of the thruster.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치와, 위성과 축 별 추력기 및 연료탱크 간의 전체적인 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 위성 구동에 따른 축 별 추력기의 성능 저하를 검출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 자세제어 토크 모델의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 시간 경과에 따른 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델을 업데이트 하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, and an overall connection relation between a satellite, a thruster, and a fuel tank.
2 is a block diagram showing the configuration of a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of detecting performance degradation of an axial thruster according to satellite driving in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of an attitude control torque model in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of updating an attitude control torque model in consideration of a decrease in attitude control torque over time in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a procedure of a thruster performance deterioration detecting method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a procedure of a thruster performance deterioration detecting method according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 응용프로그램 업데이트 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, an apparatus and method for updating an application program according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치와, 위성과 축 별 추력기 및 연료탱크 간의 전체적인 연결 관계를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, and an overall connection relation between a satellite, a thruster, and a fuel tank.
도 1을 참조하면, 위성 자세제어 시스템은, 위성(101)을 기준으로 한 복수의 축(예, x축, y축, z축) 별로 장착된 다수의 추력기(110)를 제어하는 것에 의해 위성(101)의 자세제어를 수행할 수 있다.1, the satellite attitude control system is configured to control a plurality of
이때, 위성 자세제어 시스템은, 제어명령의 입력에 따라, 동작시키려는 추력기(110)와 연결된 밸브(111)를 열어 연료탱크(120)에 유지되는 연료가 해당 추력기(110)로 유입되도록 함으로써 추력기(110)에서 가스 분사를 통해 원하는 만큼의 추력이 발생되도록 할 수 있다.At this time, according to the input of the control command, the satellite attitude control system opens the
여기서, 밸브(111)로의 입력값(Input)은, 축 별 추력기(110)를 작동시키려는 지정시간을 포함한 제어명령이 될 수 있고, 축 별 추력기(110)의 출력값(Output)은 추력기(110)의 실제 분사 시간일 수 있다.The input value Input to the
또한, 위성 자세제어 시스템은, 각 축(예, x축, y축, z축)에 대한 제어 오차를 고려하여 추력기(110)를 축 별로 작동시킴으로써 위성(101)의 자세를 조정할 수 있다.The satellite attitude control system can adjust the attitude of the
도시된 것처럼, 축 별 추력기(110)는 연료탱크(120) 내의 연료를 공통으로 사용하여 작동하게 되므로, 연료탱크(120)의 압력이 높을수록 각 추력기(110)의 추력이 강해지는 반면, 추력기(110)의 작동에 따라 연료 소모량이 커져 연료탱크(120)의 압력이 떨어질 경우, 연료탱크(120)를 공유하는 모든 추력기(110)에서 출력되는 추력이 저하될 수 있다.As shown in the figure, since the
또한, 임의의 하나의 밸브(111)에서 추력기(110)의 작동은 가능하게 할 정도의 미세한 오차가 발생되면, 해당 추력기(110)의 추력에만 영향을 미칠 수도 있다.In addition, if a slight error is generated to enable the operation of the
추력기(110)에 미세한 성능 저하가 발생할 경우, 추력기(110)에서 분사가 개시되는 시간에 영향을 받게 되어 전체적으로 분사 시간이 줄어들 수 있다. 이로 인해, 추력기(110)는 제어명령과 연관된 입력시간(또는 제어명령 내의 지정시간) 동안 작동하지 못하고, 실제로 추력기(110)가 작동하게 되는 분사 시간과, 상기 입력시간(지정시간) 사이에 시간차가 발생할 수 있다.When the performance of the
추력기 성능 저하 검출 장치(100)는, 위성 자세제어 시스템(제어기)에서 제어명령 입력 시 입력시간(지정시간)과, 추력기(110)의 실제 분사 시간을 비교하고, 비교 결과 두 시간 간의 시간차가 임계치 보다 큰 개별 추력기(110)를 성능 저하로 판단할 수 있다.The thruster performance
추력기 성능 저하 검출 장치(100)는, 추력기(110)의 작동으로 인해 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 해당 추력기(110)의 실제 작동 시간(분사 시간)을 추정하여 확인할 수 있다.The thruster performance
여기서, 자세제어 토크는, 추력기(110)의 작동에 따른 위성(101)의 자세 변화량을 이용하여 아래 수식(1)에 따라 계산될 수 있다.Here, the attitude control torque can be calculated according to the following equation (1) using the attitude change amount of the
자세제어 토크 = {위성자세(N) - 위성자세(N-1)} / (시간) (1)Attitude control torque = {satellite posture (N) - satellite posture (N-1)} / (time) (1)
이와 같이, 추력기 성능 저하 검출 장치(100)는, 작동은 가능하지만 추력이 저하되는 추력기(110)를 축 별로 검출할 수 있고, 특정 추력기(110)의 추력 저하로 인한 타 추력기(110)의 추력 저하를 방지하여 점진적인 성능 저하의 가능성을 사전에 차단할 수 있다.In this way, the thruster performance
또한, 추력기 성능 저하 검출 장치(100)는, 임의의 하나의 밸브(111)에서 추력기(110)의 작동은 가능하게 할 정도의 미세한 오차가 발생되면, 해당 추력기(110)의 추력에만 영향을 미치게 되므로, 개별 추력기(110) 마다 추력 발생의 영향을 분석할 수 있다.The thruster performance
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 확인부(210), 연산부(220) 및 처리부(230)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 생성부(240) 데이터베이스(250)를 각각 추가하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the thruster performance
확인부(210)는 제어명령에 따라 작동되는 복수의 축 별 추력기에 대한 분사 시간을 확인한다.The
위성을 기준으로 한 복수의 축(예컨대, x축, y축, z축) 별로 다수의 추력기가 장착될 수 있으며, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 제어명령의 입력을 통해 축 별로 추력기에서 추력을 발생시켜 위성의 자세제어를 수행할 수 있다. 확인부(210)는 상기 제어명령에 따라 실제로 추력기가 작동하여 가스가 분사되는 분사 시간을, 개별 추력기 마다 축 별로 확인할 수 있다.A plurality of thrusters may be mounted on a plurality of axes (for example, x axis, y axis, and z axis) based on satellites, and the thruster performance
일례로, 확인부(210)는 위성으로부터 수신되는 기존의 텔레메트리 신호로부터, 개별 추력기의 분사 시간(실제 작동 시간)을 알 수 없으므로, 추력기의 작동 시, 추력기와 위성의 무게중심 간의 차이로 인해 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기의 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.For example, since the
여기서, 상기 자세제어 토크는, 축 별 추력기의 작동에 따른 위성의 자세 변화량을 이용하여 아래 수식(1)에 따라 계산될 수 있다.Here, the attitude control torque can be calculated according to the following equation (1) using the attitude change amount of the satellite according to the operation of the axial thruster.
자세제어 토크 = {위성자세(N) - 위성자세(N-1)} / (시간) (1)Attitude control torque = {satellite posture (N) - satellite posture (N-1)} / (time) (1)
다른 일례로, 확인부(210)는 학습데이터를 이용해 도출한 축 별 추력기의 분사 시간에 관한 표준 모델을 이용하여 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.As another example, the
실시예에 따라, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 생성부(240) 및 데이터베이스(250)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the thruster performance
생성부(240)는 상기 복수의 축 별 추력기와 관련하여, 정해진 기간 동안 연산된 다수의 제1 제어 오차를 수집하고, 상기 다수의 제1 제어 오차 사이의 변화량을 고려하여, 상기 기간 흐름에 따른 상기 분사 시간에 관한 표준 모델을 생성한다.The generating
데이터베이스(250)는 축 별 추력기 마다 수집한 다수의 제1 제어 오차를 유지한다. 예를 들어, 데이터베이스(250)는 제어 오차의 변화량과, 그때 계산된 추력기 별 실제 분사 시간의 쌍을 유지할 수 있다.The
확인부(210)는 상기 제어명령의 입력에 연동하여, 상기 표준 모델을 통한 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.The
예를 들어, 확인부(210)는 데이터베이스(250)로부터, 제어 오차의 변화량과, 그때 계산된 추력기 별 분사 시간의 쌍 「제어 오차의 변화량이 '0.2'일 때 분사 시간이 '5초'」, 「제어 오차의 변화량이 '0.15'일 때 분사 시간이 '3초'」, 「제어 오차의 변화량이 '0.1' 일 때 분사 시간이 '1초'」을 복수개 리드하여 기간 흐름에 따라 나열함으로써 제어 오차의 변화량에 따른 분사 시간에 관한 표준 모델을 도출하고, 상기 표준 모델로부터 제어 오차의 변화량을 추정하여, 그에 따른 분사 시간을 추정할 수 있다.For example, when the amount of change in the control error and the calculated injection time per thruster are " 0.2, " the injection time is " 5 seconds & , The injection time is "3 seconds" when the variation amount of the control error is "0.15", and the injection time is "1 second" when the variation amount of the control error is "0.1" It is possible to derive a standard model related to the injection time according to the variation amount of the control error, estimate the variation amount of the control error from the standard model, and estimate the injection time accordingly.
다른 실시예로, 생성부(240)는 상기 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인한 위성의 자세 변화량을, 시간 변화량으로 나누어, 상기 위성에 대한 자세제어 토크를 계산하고, 상기 자세제어 토크를, 상기 복수의 축 별 추력기의 분사 시간에 연관시켜, 상기 자세제어 토크 모델을 생성할 수 있다.In another embodiment, the
여기서, 자세제어 토크 모델은 추력기의 분사 시간에 대해 자세제어 토크가 발생되는 양을 정의한 모델로서, 추력기 성능 저하를 판단하기 위해 사용될 수 있다.Here, the attitude control torque model is a model that defines the amount of attitude control torque generated with respect to the injection time of the thruster, and can be used to determine the performance degradation of the thruster.
일례로, 제어명령의 입력에 따라, 축 별 추력기에서 가스가 분사되어 추력이 발생되면, 추력기와 위성의 무게중심 간의 차이로 인해 자세제어 토크가 발생될 수 있으나, 각 추력기의 분사 특성이 상이한 경우 개별 추력기 마다 발생되는 자세제어 토크가 차이가 날 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 생성부(240)는 지상 시험을 통하여 계산한 자세제어 토크의 평균값을 이용하여 자세제어 토크 모델을 생성할 수 있다.For example, when thrust is generated by injecting gas in the axial thruster according to the input of the control command, the attitude control torque may be generated due to the difference between the center of gravity of the thruster and the satellite. However, The attitude control torque generated for each individual thrusters may be different. In consideration of this point, the
예를 들어, 생성부(240)는 위성의 x축에 대해 설치된 '추력기 1'에 대한 지상 시험 데이터를 이용하여 제1 자세제어 토크 모델을 생성하고, 마찬가지로 위성의 x축에 대해 설치된 '추력기 2'에 대한 지상 시험 데이터를 이용하여 제2 자세제어 토크 모델을 생성하고, 각각의 자세제어 토크 모델을 평균하여 위성의 x축에 설치된 추력기에 대한 평균적인 자세제어 토크 모델(410)을 도출할 수 있다.For example, the
또한, 확인부(210)는 상기 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크에 관한 데이터가 입력될 경우, 상기 자세제어 토크 모델의 역함수를 이용하여, 상기 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인할 수도 있다.When the data related to the attitude control torque generated in the satellite is inputted according to the operation, the
연산부(220)는 상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산한다.The
여기서, 제어명령과 연관된 입력시간은, 추력기에서 제어명령이 입력됨에 따라 작동하도록 디폴트로 설정되어 있는 시간을 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 추력기는 제어명령이 입력되면 예컨대, '5초간' 가스 분사를 실행할 수 있다.Here, the input time associated with the control command may refer to a time at which the thruster is set to the default to operate as the control command is input. For example, when the control command is input, the thruster may, for example, The injection can be executed.
일례로, 추력기에 미세한 성능 저하가 발생할 경우, 추력기에서 가스 분사가 개시되는 시간이 지연되어 실제로 가스 분사가 발생되는 분사 시간이 줄어들 수 있다. 이로 인해, 해당 추력기는 상기 입력시간 동안 작동하지 못하게 되므로, 실제로 추력기에서 가스가 분사되는 분사 시간과, 상기 입력시간 간에 시간차가 발생할 수 있다. 연산부(220)는 상기 제어명령의 입력에 따라, 상기 입력시간과, 개별 추력기가 실제로 작동한 분사 시간 사이의 시간차(제1 제어 오차)를 축 별로 연산할 수 있다.For example, when the thruster is subjected to a slight deterioration, the time for starting the gas injection in the thruster is delayed, so that the injection time in which the gas injection is actually generated can be reduced. As a result, the thruster does not operate during the input time, so that a time difference may occur between the injection time at which the gas is actually injected in the thruster and the input time. The
또한, 연산부(220)는 복수의 축 별 추력기의 작동에 따른 위성의 구동 제어 정도에 관한 차이를 더 포함하여, 상기 제1 제어 오차를 연산할 수도 있다.In addition, the calculating
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 개별 추력기로의 제어명령과, 개별 추력기의 실제 작동 시간 및 추력기의 작동에 따른 위성 구동 시의 제어 정도를 파악하여, 개별 추력기의 성능 저하를 정확하게 검출할 수 있게 된다.That is, according to an embodiment of the present invention, the control command to the individual thruster, the actual operating time of the individual thruster, and the degree of control at the time of satellite driving according to the operation of the thruster are grasped to accurately detect the performance degradation of the individual thruster .
또한, 연산부(220)는 상기 제어명령 내에, 상기 복수의 축 별 추력기를 작동시키려는 지정시간이 포함되는 경우, 상기 분사 시간과, 상기 지정시간 간의 시간차를 포함하여, 상기 제2 제어 오차를 연산할 수도 있다.The
여기서, 제어명령에 포함된 지정시간은, 추력기에서 제어명령이 입력됨에 따라 작동하도록 디폴트로 설정되어 있는 입력시간과 달리, 관리자에 의해 해당 추력기에 한하여 새롭게 지정된 시간을 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 추력기는 제어명령이 입력되면 제어명령 내의 지정시간 예컨대, '10초간' 가스 분사를 실행할 수 있다.Here, the designation time included in the control command may refer to a newly designated time only for the thruster by the manager, unlike the input time which is set to be defaulted to operate according to the input of the control command in the thruster, , The thruster can execute the gas injection for a predetermined time in the control command, for example, '10 seconds', when the control command is input.
처리부(230)는 상기 제1 제어 오차가, 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해, 성능 저하를 판단한다.The
일례로, 상기 제어명령 내에, 상기 복수의 축 별 추력기를 작동시키려는 지정시간이 포함되는 경우, 연산부(220)는 상기 분사 시간과, 상기 지정시간 간의 시간차를 포함하여, 상기 제2 제어 오차를 연산하고, 처리부(230)는 상기 제2 제어 오차가 상기 임계치를 초과할 경우, 제2 추력기에 대해 성능 저하를 판단할 수도 있다.For example, when the control command includes a designation time for operating the plurality of axial thrusters, the
이때, 처리부(230)는 상기 제1 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단되면서, 상기 제2 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단된 추력기를, 성능 저하로 확정할 수도 있다.At this time, the
이 경우, 처리부(230)는 제1 제어 오차 및 제2 제어 오차를 모두 이용하여 개별 추력기에 대한 성능 저하를 높은 정확도로 판단할 수 있다.In this case, the
다른 일례로, 연산부(220)는 일정 시간 간격으로, 상기 제1 제어 오차의 변화량을 각 축 별로 계산하고, 처리부(230)는 상기 제1 제어 오차의 변화량이 모든 축에서 선정된 임계치를 초과하는, 상기 제1 추력기를, 성능 저하로 확정할 수 있다.In another example, the calculating
다시 말해, 연산부(220)는 어느 하나의 축에서 제어 오차의 변화량이 임계치를 초과할 경우에는, 해당 추력기에 대해 미세한 성능 저하의 가능성을 판단할 수 있고, 모든 축에서 임계치를 초과할 경우에는, 해당 제1 추력기에 대해 성능 저하로 확정하여, 성능 저하가 확실한 제1 추력기를 우선적으로 관리자에게 안내할 수 있도록 할 수 있다.In other words, when the change amount of the control error in one axis exceeds the threshold value, the
실시예에 따라, 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인해 상기 각 추력기와 연결된 연료탱크의 압력이 떨어지는 경우, 자세제어 토크의 감소치가 측정될 수 있다.According to the embodiment, when the pressure of the fuel tank connected to each of the thrusters is lowered due to the operation of the plurality of thrusters, the decrease value of the attitude control torque can be measured.
예를 들어, 도 5의 (ⅰ)에 도시된 그래프를 참조하면, 추력기에서 가스가 분사 됨에 따라 연료탱크의 압력이 저하되면 추력이 저하되므로, 결과적으로, 전체 추력기를 이용한 자세제어 토크는, 도시된 것처럼, 추력기 운영 시간의 경과에 따라 감소하는 경향을 나타낼 수 있다.For example, referring to the graph shown in FIG. 5 (i), as the pressure of the fuel tank decreases as the gas is injected in the thruster, the thrust is lowered. As a result, As a result, the tendency to decrease with the lapse of the operating time of the thruster can be shown.
이에 따라, 생성부(240)는 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크의 감소치가 측정되면, 상기 감소치를 고려하여, 상기 자세제어 토크 모델을 업데이트 할 수 있다.Accordingly, when the decrease value of the attitude control torque generated in the satellite is measured, the generating
예를 들어, 생성부(240)는 도 5의 (ⅰ)에 도시된 그래프의 A시간에서 추정된 분사 시간을 이용하여, 초기의 자세제어 토크 모델(410)을 도출한 이후 지속적으로 자세제어 토크의 감소치가 측정되면, B시간에서 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델(421)로 업데이트하고, 자세제어 토크가 더 감소하는 C시간에서 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델(422)로 다시 업데이트 할 수 있다.For example, after generating the initial posture
이와 같이, 생성부(240)는 초기 생성한 자세제어 토크 모델을 기반으로 측정된 위성의 자제제어 토크, 추정된 분사 시간을 이용하여 측정되는 자세제어 토크의 크기에 비례하여 초기의 자세제어 토크 모델(410)을 단계적으로 업데이트 할 수 있으며, 처리부(230)는 자세제어 토크 모델에서 확인한 제1 추력기의 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차가 상기 임계치를 초과할 경우, 상기 제1 추력기에 대해 성능 저하로 확정할 수 있다.As described above, the
또한, 처리부(230)는 상기 복수의 축 별 추력기 중, 성능 저하로 판단되는 제1 추력기 및 상기 제1 추력기에 연결된 밸브(Valve)에 대한 정보를 관리자에게 안내할 수 있다.In addition, the
이때, 처리부(230)는 성능 저하로 확정된 제1 추력기 또는 해당 제1 추력기에 연결된 밸브에 대한 정보를 우선적으로 관리자에게 안내할 수 있다.At this time, the
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 위성에 대한 축 별로 마련된 복수의 추력기의 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기에 대한 제어 오차를 추정 함으로써, 추력기의 미세한 성능 저하를 용이하게 검출할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by using the attitude control torque generated in the satellite according to the operation of the plurality of thrusters provided for each axis for the satellite, the control error for the individual thrusters is estimated, The performance degradation can be detected easily.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부의 동작 명령 시간과 실제 추력기 동작 시간의 차이에 따른 오차를 자세 제어 토크를 이용하여 추정하여 추력기 별로 실제 작동 시간을 판단할 수 있으며, 학습데이터를 이용해 모델링하여 미세한 성능 저하를 간편하게 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an error according to a difference between an operation command time of the controller and an actual thruster operation time can be estimated using an attitude control torque to determine an actual operation time for each thruster, It is possible to easily detect fine performance degradation by modeling.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 개별 추력기로의 제어명령과, 개별 추력기의 실제 작동 시간 및 추력기의 작동에 따른 위성 구동 시의 제어 정도를 파악하여, 개별 추력기의 점진적인 성능 저하를 검출할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the control command to the individual thruster, the actual operation time of the individual thruster, and the degree of control at the time of the satellite driving according to the operation of the thruster, are detected to detect the gradual degradation of the individual thruster .
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 추력기의 특성이 반영된 최적 제어에 의해 위성의 자세제어를 보다 정확하게 수행할 수 있다.Also, according to the embodiment of the present invention, the attitude control of the satellite can be performed more accurately by the optimal control reflecting the characteristics of the thruster.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 위성 구동에 따른 축 별 추력기의 성능 저하를 검출하는 과정을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of detecting performance degradation of an axial thruster according to satellite driving in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치는, 위성의 자세제어에 관한 제어명령이 입력되면 위성의 각 축(x축, y축, z축)에 대한 기동 명령을 입력하고(단계(301, 303, 306)), 추력기에 대한 제어 오차로부터, 각 축으로 인가되어야 하는 제어 입력을 계산하고(단계(302, 304, 307)), 축 별 추력기의 현재 레벨을 고려하여 추력기를 작동시키려는 분사 시간을 지정하고(단계(303, 305, 308)), 지정된 분사 시간 동안 축 별 추력기에서 추력을 발생시켜(단계(309)), 위성을 구동(제어)한다(단계(310)).Referring to FIG. 3, a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, when a control command related to attitude control of a satellite is input, generates a start command for each axis (x axis, y axis, z axis) (
추력기 성능 저하 검출 장치는, 위성 제어에 따른 자세제어 토크를 추정하여 각 축 별 추력기에 대한 실제 분사 시간을 확인하고, 상기 단계(303, 305, 308)에서 지정된 분사 시간과, 실제 분사 시간 간의 시간차(제1 제어 오차)가 임계치를 초과하는 개별 추력기에 대해 성능 저하를 판단한다(단계(311)).The thruster performance deterioration detecting device estimates the posture control torque according to the satellite control and confirms the actual injection time for each axis and sets the time difference between the injection time designated in the steps (303, 305, 308) (First control error) exceeds the threshold value (step 311).
이후, 추력기 성능 저하 검출 장치는, 상기 시간차를 각 축에 대한 제어 오차로 설정하여(단계(312, 313, 314)), 단계(301, 303, 306)에서 각 축에 대한 제어 입력 계산 시 사용한다.Thereafter, the thruster performance deterioration detecting device sets the time difference to the control error for each axis (
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 자세제어 토크 모델의 일례를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing an example of an attitude control torque model in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4에는, 추력기의 분사 시간에 따른, 위성에서 발생되는 자세제어 토크에 관한 자세제어 토크 모델이 도시되어 있다.Fig. 4 shows an attitude control torque model relating to the attitude control torque generated in the satellite according to the injection time of the thruster.
여기서, 자세제어 토크 모델은 추력기의 분사 시간에 대해 자세제어 토크가 발생되는 양을 정의한 모델로서, 추력기 성능 저하를 판단하기 위해 사용될 수 있다.Here, the attitude control torque model is a model that defines the amount of attitude control torque generated with respect to the injection time of the thruster, and can be used to determine the performance degradation of the thruster.
제어명령의 입력에 따라, 축 별 추력기에서 가스가 분사되어 추력이 발생되면, 추력기와 위성의 무게중심 간의 차이로 인해 자세제어 토크가 발생될 수 있다. 이때, 각 추력기의 분사 특성이 상이한 경우 발생되는 자세제어 토크가 차이가 날 수 있어, 지상 시험을 통하여 자세제어 토크의 평균값을 자세제어 토크 모델로 사용할 수 있다.When the thrust is generated by injecting gas in the axial thruster according to the input of the control command, the attitude control torque may be generated due to the difference between the center of gravity of the thruster and the satellite. At this time, the posture control torque generated when the injection characteristics of the respective thrusters are different may be different, and the average value of the posture control torque can be used as the posture control torque model through the ground test.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치는, 위성의 x축에 대해 설치된 '추력기 1'에 대한 지상 시험 데이터를 이용하여 자세제어 토크 모델(401)을 생성하고, 마찬가지로 위성의 x축에 대해 설치된 '추력기 2'에 대한 지상 시험 데이터를 이용하여 자세제어 토크 모델(402)을 생성하고, 각 자세제어 토크 모델(401, 402)을 평균하여 위성의 x축에 설치된 추력기에 대한 평균적인 자세제어 토크 모델(410)을 도출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention generates an attitude control torque model 401 using the ground test data for the 'thruster 1' installed on the x-axis of the satellite Similarly, the posture
이때, 추력기 성능 저하 검출 장치는, 자세제어 토크에 관한 데이터가 입력될 경우 자세제어 토크 모델(410)의 역함수를 이용하여 추력기의 분사 시간을 추정할 수 있다.At this time, the thruster performance deterioration detecting apparatus can estimate the injection time of the thruster by using the inverse function of the posture
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치에서, 시간 경과에 따른 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델을 업데이트 하는 일례를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of updating an attitude control torque model in consideration of a decrease in attitude control torque over time in a thruster performance deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (ⅰ)에 도시된 그래프는, 추력기 운영 시간에 따른 위성의 자세제어 토크가 도시되어 있다. 추력기에서 가스가 분사 됨에 따라 연료탱크의 압력이 저하되면 추력이 저하되므로, 결과적으로, 전체 추력기를 이용한 자세제어 토크는, 도시된 것처럼, 시간 경과에 따라 감소하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다.The graph shown in Fig. 5 (i) shows the attitude control torque of the satellite according to the thruster operating time. As the pressure of the fuel tank decreases as the gas is injected in the thruster, the thrust decreases. As a result, the attitude control torque using the entire thruster decreases as time elapses.
이에 따라, 추력기 성능 저하 검출 장치는, 시간이 지날수록 추력기 분사 시간에 대해 자세제어 토크가 감소하는 측정치를 생성하게 되며, 이를 고려하여 초기의 자세제어 토크 모델(도 4의 410)을 업데이트할 수 있다.As a result, the thruster performance deterioration detecting apparatus generates a measurement value in which the attitude control torque decreases with the thruster injection time over time, and it is possible to update the initial attitude control torque model (410 in Fig. 4) have.
도 5의 (ⅱ)에는, 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 업데이트한 자세제어 토크 모델(420)을 도시하고 있다.Fig. 5 (ii) shows the posture
추력기 성능 저하 검출 장치는, 초기 자세제어 토크 모델을 기반으로 측정된 위성의 자제제어 토크, 추정된 분사 시간을 이용하여 측정되는 자세제어 토크의 크기에 비례하여 초기의 자세제어 토크 모델(410)을 단계적으로 업데이트 할 수 있다.The thruster performance deterioration detecting device calculates the initial attitude
예를 들어, 추력기 성능 저하 검출 장치는, 도 5의 (ⅰ)에 도시된 그래프의 A시간에서 추정된 분사 시간을 이용하여, 초기의 자세제어 토크 모델(410)을 도출한 후, B시간에서 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델(421)로 업데이트하고, 자세제어 토크가 더 감소하는 C시간에서 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델(422)로 업데이트할 수 있다.For example, the thruster performance deterioration detecting device derives an initial posture
추력기 성능 저하 검출 장치는, 업데이트된 자세제어 토크 모델에서 구한 축 별 추력기 각각의 실제 분사 시간과, 제어명령의 입력시간을 비교하여, 시간차가 임계치 보다 큰 개별 추력기에 대해 미세한 성능 저하로 판단할 수 있다.The thruster performance deterioration detecting device compares the actual injection time of each axial thruster obtained from the updated attitude control torque model with the input time of the control command and judges that the performance of each thruster having a time difference larger than the threshold is small have.
이와 같이, 추력기 성능 저하 검출 장치는, 추력기의 작동에 따른 자세제어 토크의 감소치를 고려하여 자세제어 토크 모델을 지속적으로 업데이트 함으로써 개별 추력기의 성능 저하 판단의 정확성을 높일 수 있다.As described above, the thruster performance deterioration detecting apparatus can continuously improve the accuracy of determination of the performance degradation of the individual thruster by continuously updating the attitude control torque model in consideration of the decrease in the attitude control torque due to the operation of the thruster.
이하, 도 6 내지 도 7에서는 본 발명의 실시예들에 따른 추력기 성능 저하 검출 장치(200)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.6 to 7, the operation flow of the thruster performance
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a procedure of a thruster performance deterioration detecting method according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법은 상술한 추력기 성능 저하 검출 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.The thruster performance deterioration detecting method according to the present embodiment can be performed by the thruster performance
도 6을 참조하면, 단계(610)에서, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 제어명령에 따라 작동되는 복수의 축 별 추력기에 대한 분사 시간을 확인한다.Referring to FIG. 6, in
추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 제어명령에 따라 실제로 추력기가 작동하여 가스 분사가 이루어지는 분사 시간을, 위성을 기준으로 한 복수의 축(예컨대, x축, y축, z축) 별로 장착된 개별 추력기 마다 확인할 수 있다.The thruster performance
일례로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 위성으로부터 수신되는 기존의 텔레메트리 신호로부터, 개별 추력기의 분사 시간(실제 작동 시간)을 알 수 없으므로, 추력기의 작동 시, 추력기와 위성의 무게중심 간의 차이로 인해 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기의 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.For example, since the thruster performance
구체적으로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인한 위성의 자세 변화량을, 시간 변화량으로 나누어, 위성에 대한 자세제어 토크를 계산하고, 상기 자세제어 토크를, 복수의 축 별 추력기의 분사 시간에 연관시켜 자세제어 토크 모델을 생성하고, 축 별 추력기의 작동에 따라 위성에서 발생되는 자세제어 토크에 관한 데이터가 입력되면, 상기 자세제어 토크 모델의 역함수를 이용하여, 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.Specifically, the thruster performance
여기서, 자세제어 토크 모델은 추력기의 분사 시간에 대해 자세제어 토크가 발생되는 양을 정의한 모델로서, 각 추력기의 분사 특성이 상이한 경우 발생되는 자세제어 토크가 차이가 날 수 있으므로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 지상 시험을 통하여 자세제어 토크의 평균값을 자세제어 토크 모델로서 생성할 수 있다.Here, the posture control torque model is a model that defines the amount by which the posture control torque is generated with respect to the injection time of the thruster. Since the posture control torque generated when the injection characteristics of the respective thrusters are different may differ, The
다른 일례로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 학습데이터를 이용해 도출한 축 별 추력기의 분사 시간에 관한 표준 모델을 이용하여 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.As another example, the thruster performance
구체적으로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 복수의 축 별 추력기와 관련하여, 정해진 기간 동안 연산된 다수의 제1 제어 오차를 수집하고, 다수의 제1 제어 오차 사이의 변화량을 고려하여, 상기 기간 흐름에 따른 상기 분사 시간에 관한 표준 모델을 생성하고, 상기 표준 모델을 통한 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인할 수 있다.Specifically, the thruster performance
단계(620)에서, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산한다.In
추력기에 미세한 성능 저하가 발생할 경우, 가스 분사가 시작되는 시간이 지연되어 제어명령과 연관된 입력시간(또는 제어명령 내의 지정시간) 동안 추력기가 작동하지 못하게 되므로, 실제로 추력기가 작동하게 되는 분사 시간에 시간차가 발생될 수 있다. 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 입력시간과, 개별 추력기가 실제로 작동한 시간 사이의 시간차(제1 제어 오차)를 축 별로 연산할 수 있다. 이때, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 복수의 축 별 추력기의 작동에 따른 위성의 구동 제어 정도에 관한 차이를 더 포함하여, 상기 제1 제어 오차를 연산할 수도 있다.When the performance of the thruster is deteriorated, the time for starting the gas injection is delayed, so that the thruster does not operate during the input time (or the designated time in the control command) associated with the control command. May occur. The thruster performance
또한, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 제어명령 내에, 복수의 축 별 추력기를 작동시키려는 지정시간이 포함되는 경우, 상기 분사 시간과, 상기 지정시간 간의 시간차를 포함하여, 상기 제2 제어 오차를 연산할 수도 있다.In addition, the thruster performance
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 개별 추력기로의 제어명령과, 개별 추력기의 실제 작동 시간 및 추력기의 작동에 따른 위성 구동 시의 제어 정도를 파악하여, 개별 추력기의 성능 저하를 정확하게 검출할 수 있게 된다.That is, according to an embodiment of the present invention, the control command to the individual thruster, the actual operating time of the individual thruster, and the degree of control at the time of satellite driving according to the operation of the thruster are grasped to accurately detect the performance degradation of the individual thruster .
단계(630)에서, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 상기 제1 제어 오차가, 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해, 성능 저하를 판단한다.In
또한, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 제2 제어 오차가 상기 임계치를 초과하는 제2 추력기에 대해서도 성능 저하를 판단할 수 있다.Also, the thruster performance
이와 같이, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 추력기에 대한 미세한 성능 저하의 가능성을 개별 추력기의 실제 제어에 소요되는 분사 시간을 이용하여 손쉽게 판단할 수 있다.As described above, the thruster performance
또한, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 제1 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단되면서, 상기 제2 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단된 추력기를, 성능 저하로 확정할 수도 있다.Further, the thruster performance
이 경우, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 제1 제어 오차 및 제2 제어 오차를 모두 이용하여 개별 추력기에 대한 성능 저하를 높은 정확도로 판단할 수 있다.In this case, the thruster performance
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 위성에 대한 축 별로 마련된 복수의 추력기의 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크를 이용하여, 개별 추력기에 대한 제어 오차를 추정 함으로써, 추력기의 미세한 성능 저하를 용이하게 검출할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by using the attitude control torque generated in the satellite according to the operation of the plurality of thrusters provided for each axis for the satellite, the control error for the individual thrusters is estimated, The performance degradation can be detected easily.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a procedure of a thruster performance deterioration detecting method according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 추력기 성능 저하 검출 방법은 상술한 추력기 성능 저하 검출 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.The thruster performance deterioration detecting method according to the present embodiment can be performed by the thruster performance
도 7을 참조하면, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 제어명령이 입력 됨에 따라, 각 축 별 제어 오차의 변화량을 계산한다(단계(710 내지 720)).Referring to Fig. 7, the thruster performance
일례로, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 일정 시간 간격으로 제어 오차를 연산하고, 현재 시간(T)의 제어 오차로부터, 직전 시간(T-1)의 제어 오차를 차감하여, 각 축(x축, y축, z축) 별로 제어 오차의 변화량을 계산할 수 있다. 즉, 각 축 별 제어 오차의 변화량은 수식(2)에 의해 계산될 수 있다.For example, the thruster performance
제어 오차(T) - 제어 오차(T-1) (2)Control error (T) - Control error (T-1) (2)
여기서 계산된 제어 오차의 변화량은 이하의 표준 모델 생성을 위해 학습 데이터로서 데이터베이스 내에 유지될 수 있다.The calculated variation of the control error can be maintained in the database as learning data for the following standard model generation.
추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 각 축 별 추력기의 실제 분사 시간을 계산한다(단계(730)).The thruster performance
여기서, 각 축 별 추력기의 실제 분사 시간은, 수식(3)에 의해 계산될 수 있다. 수식(3)에서 '자세제어 토크'는, 도 4 또는 도 5에 도시한 자세제어 토크 모델을 통해 계산될 수 있다.Here, the actual injection time of the thruster for each axis can be calculated by Equation (3). The 'attitude control torque' in Equation (3) can be calculated through the attitude control torque model shown in FIG. 4 or FIG.
(제어 오차의 변화량)/(자세제어 토크) (3)(Change amount of control error) / (attitude control torque) (3)
여기서 계산된 추력기 별 실제 분사 시간 또한 표준 모델 생성을 위해 학습 데이터로서 데이터베이스 내에 유지될 수 있다.The calculated actual injection time per thruster can also be maintained in the database as learning data for standard model generation.
추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 제어 오차에 따른 각 축 별 추력기의 분사 시간에 관한 표준 모델을 생성하고(단계(740)), 상기 표준 모델을 통한, 각 축 별 추력기의 시간에 따른 변화량을 추정한다(단계(750)).The thruster performance
추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 상기 데이터베이스에 유지된 제어 오차의 변화량과, 그때 계산된 추력기 별 실제 분사 시간을 학습 데이터로서 활용하여, 기간 흐름에 따른 추력기의 분사 시간에 관한 표준 모델을 도출할 수 있다.The thruster performance
예를 들어, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 데이터베이스로부터, 제어 오차의 변화량과, 그때 계산된 추력기 별 분사 시간의 쌍 「제어 오차의 변화량이 '0.2'일 때 분사 시간이 '5초'」, 「제어 오차의 변화량이 '0.15'일 때 분사 시간이 '3초'」, 「제어 오차의 변화량이 '0.1'일 때 분사 시간이 '1초'」를 복수개 리드하여 표준 모델을 도출하고, 상기 표준 모델로부터, 제어 오차의 변화량을, 예컨대 감소 추세의 값('0.05')으로 추정할 수 있다.For example, the thruster performance
추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 상기 변화량이 임계치를 초과하는 제1 추력기를, 성능 저하로 판단한다(단계(760)).The thruster performance
예를 들어, 임계치(임계범위)가 '0.1 내지 0.25'로 선정되어 있는 경우, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는, 추정된 변화량('0.05')이 임계치를 벗어나는 특정의 제1 추력기에 대해 성능 저하로 판단할 수 있다.For example, when the threshold value (critical range) is selected as '0.1 to 0.25', the thruster performance
이와 같이, 추력기 성능 저하 검출 장치(200)는 개별 추력기의 미세한 성능 저하를 빠르게 검출할 수 있고, 이를 통해 언제나 최적 상태의 추력기를 이용하여 위성의 자세제어가 정확하게 수행될 수 있도록 지원할 수 있다.As described above, the thruster performance
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
200: 추력기 성능 저하 검출 장치
210: 확인부 220: 연산부
230: 처리부 240: 생성부
250: 데이터베이스200: Deterioration of thruster performance
210: confirmation unit 220:
230: processing section 240:
250: Database
Claims (15)
상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하는 단계; 및
상기 복수의 축 별 추력기 중에서, 상기 제1 제어 오차가 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해 성능 저하를 판단하는 단계
를 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.Confirming an injection time for a plurality of axial thruster actuators operated according to a control command;
Calculating a first control error including a time difference between the injection time and the input time associated with the control command by each of the plurality of axial thruster units; And
Determining a performance degradation with respect to a first thruster whose first control error exceeds a predetermined threshold among the plurality of thruster shunts,
Wherein the thruster performance degradation detection method comprises:
상기 제어명령 내에, 상기 복수의 축 별 추력기를 작동시키려는 지정시간이 포함되는 경우,
상기 분사 시간과, 상기 지정시간 간의 시간차를 포함하는 제2 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하는 단계; 및
상기 복수의 축 별 추력기 중에서, 상기 제2 제어 오차가 상기 임계치를 초과하는 제2 추력기에 대해 성능 저하를 판단하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
When the control command includes a designation time for operating the plurality of axial thrusters,
Calculating a second control error including a time difference between the injection time and the designated time by each of the plurality of axial thruster units; And
Determining a performance degradation with respect to a second thruster in which the second control error exceeds the threshold among the plurality of thruster shunts
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
상기 제1 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단되면서, 상기 제2 제어 오차에 의해 성능 저하가 판단된 추력기를, 성능 저하로 확정하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.3. The method of claim 2,
Determining a performance deterioration of the thruster determined to be degraded by the second control error while determining a performance deterioration by the first control error,
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
일정 시간 간격으로, 상기 제1 제어 오차의 변화량을 각 축 별로 계산하는 단계; 및
상기 제1 제어 오차의 변화량이 모든 축에서 선정된 임계치를 초과하는 상기 제1 추력기를, 성능 저하로 확정하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
Calculating a change amount of the first control error for each axis at regular time intervals; And
Determining a first thruster whose variation amount of the first control error exceeds a predetermined threshold value in all the axes as performance degradation
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
상기 성능 저하로 판단된 상기 제1 추력기에서 출력되는 추력이 저하되는 것으로 확인될 경우,
상기 추력 저하로 인해 상기 제1 추력기에 연결된 연료탱크의 압력이 떨어지면, 상기 제1 추력기와 연료탱크를 공유하는 추력기에 대해, 추력 저하로 예측하여 성능 저하를 판단하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
If it is determined that the thrust output from the first thrusters is determined to be degraded,
Determining a thruster deterioration predicted by the thruster sharing the fuel tank with the first thruster if the pressure of the fuel tank connected to the first thruster is lowered due to the decrease in thrust,
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
상기 분사 시간을 확인하는 단계 전에, 상기 복수의 축 별 추력기와 관련하여, 정해진 기간 동안 연산된 다수의 제1 제어 오차를 수집하는 단계; 및
상기 분사 시간을 확인하는 단계 전에, 상기 다수의 제1 제어 오차 사이의 변화량을 고려하여, 상기 기간의 흐름에 따른 상기 분사 시간에 관한 표준 모델을 생성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 분사 시간을 확인하는 단계는,
상기 제어명령의 입력에 연동하여, 상기 표준 모델을 통한 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인하는 단계
를 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
Collecting a plurality of first control errors calculated for a predetermined period in relation to the plurality of axial thrusters before confirming the injection time; And
Generating a standard model related to the injection time according to the flow of the period by considering the amount of change between the plurality of first control errors before the step of checking the injection time
Further comprising:
The step of confirming the injection time includes:
Estimating and confirming the injection time for each of the plurality of axial thrusters through the standard model in conjunction with the input of the control command
Wherein the thruster performance degradation detection method comprises:
상기 분사 시간을 확인하는 단계 전에, 상기 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인한 위성의 자세 변화량을, 시간 변화량으로 나누어, 상기 위성에 대한 자세제어 토크를 계산하는 단계; 및
상기 분사 시간을 확인하는 단계 전에, 상기 자세제어 토크를, 상기 복수의 축 별 추력기의 분사 시간에 연관시켜, 자세제어 토크 모델을 생성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크에 관한 데이터가 입력될 경우,
상기 분사 시간을 확인하는 단계는,
상기 자세제어 토크 모델의 역함수를 이용하여, 상기 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인하는 단계
를 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
Calculating an attitude control torque for the satellite by dividing an amount of attitude change of the satellite due to the operation of the plurality of axial thrusters by a time variation amount before confirming the injection time; And
Generating the posture control torque model by associating the posture control torque with the injection time of the plurality of axial thrusters before confirming the injection time
Further comprising:
When data regarding an attitude control torque generated in the satellite is input according to the operation,
The step of confirming the injection time includes:
Estimating and confirming the injection time for each of the plurality of axial thrusters using the inverse function of the posture control torque model
Wherein the thruster performance degradation detection method comprises:
상기 추력기 성능 저하 검출 방법은,
상기 분사 시간을 확인하는 단계 후에, 상기 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인해 상기 각 추력기와 연결된 연료탱크의 압력이 떨어지는 경우, 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크의 감소치가 측정되면, 상기 감소치를 고려하여, 상기 자세제어 토크 모델을 업데이트하는 단계; 및
상기 성능 저하를 판단하는 단계 후에, 상기 업데이트 된 자세제어 토크 모델에서 확인한 제1 추력기의 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차가 상기 임계치를 초과할 경우, 상기 제1 추력기를, 성능 저하로 확정하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.8. The method of claim 7,
In the thruster performance deterioration detecting method,
If the pressure of the fuel tank connected to each of the thrusters is lowered due to the operation of the plurality of thrusters after the step of checking the injection time and the decrease value of the attitude control torque generated in the satellite is measured, Updating the attitude control torque model; And
Wherein when the time difference between the injection time of the first thruster determined by the updated attitude control torque model and the input time associated with the control command exceeds the threshold value after the step of determining the performance degradation, Steps to be confirmed as degradation
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
상기 복수의 축 별 추력기 중, 성능 저하로 판단되는 제1 추력기 및 상기 제1 추력기에 연결된 밸브(Valve)에 대한 정보를 관리자에게 안내하는 단계
를 더 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
Guiding information on a first thruster determined to be inferior in performance and a valve connected to the first thruster among the plurality of thruster
Further comprising a step of detecting the performance degradation of the thruster.
상기 연산하는 단계는,
상기 복수의 축 별 추력기의 작동에 따른 위성의 구동 제어 정도에 관한 차이를 더 포함하여, 상기 제1 제어 오차를 연산하는 단계
를 포함하는 추력기 성능 저하 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the calculating comprises:
Calculating the first control error further including a difference in the driving control degree of the satellite according to the operation of the plurality of axial thruster units,
Wherein the thruster performance degradation detection method comprises:
상기 분사 시간과, 상기 제어명령과 연관된 입력시간 간의 시간차를 포함하는 제1 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하는 연산부; 및
상기 복수의 축 별 추력기 중에서, 상기 제1 제어 오차가 선정된 임계치를 초과하는 제1 추력기에 대해 성능 저하를 판단하는 처리부
를 포함하는 추력기 성능 저하 검출 장치.A confirmation unit for confirming an injection time for a plurality of axial thruster actuators operated according to a control command;
An arithmetic unit operable to calculate a first control error including a time difference between the injection time and an input time associated with the control command by each of the plurality of thruster units; And
A processor for determining a performance deterioration with respect to a first thruster having the first control error exceeding a predetermined threshold among the plurality of thruster units,
And a thruster performance deterioration detecting device.
상기 제어명령 내에, 상기 복수의 축 별 추력기를 작동시키려는 지정시간이 포함되는 경우,
상기 연산부는,
상기 분사 시간과, 상기 지정시간 간의 시간차를 포함하는 제2 제어 오차를, 상기 복수의 축 별 추력기 각각으로 연산하고,
상기 처리부는,
상기 복수의 축 별 추력기 중에서, 상기 제2 제어 오차가 상기 임계치를 초과하는 제2 추력기에 대해 성능 저하를 판단하는
추력기 성능 저하 검출 장치.12. The method of claim 11,
When the control command includes a designation time for operating the plurality of axial thrusters,
The operation unit,
A second control error including a time difference between the injection time and the designated time is calculated for each of the plurality of axial thruster units,
Wherein,
And a second thruster having the second control error exceeding the threshold among the plurality of thruster
Thruster performance deterioration detection device.
상기 연산부는,
일정 시간 간격으로, 상기 제1 제어 오차의 변화량을 각 축 별로 계산하고,
상기 처리부는,
상기 제1 제어 오차의 변화량이 모든 축에서 선정된 임계치를 초과하는, 상기 제1 추력기를, 성능 저하로 확정하는
추력기 성능 저하 검출 장치.12. The method of claim 11,
The operation unit,
Calculating a change amount of the first control error for each axis at predetermined time intervals,
Wherein,
Determining the first thruster as a performance degradation in which the amount of change in the first control error exceeds a predetermined threshold value in all axes
Thruster performance deterioration detection device.
상기 복수의 축 별 추력기와 관련하여, 정해진 기간 동안 연산된 다수의 제1 제어 오차를 수집하고, 상기 다수의 제1 제어 오차 사이의 변화량을 고려하여, 상기 기간의 흐름에 따른 상기 분사 시간에 관한 표준 모델을 생성하는 생성부
를 더 포함하고,
상기 확인부는,
상기 제어명령의 입력에 연동하여, 상기 표준 모델을 통한 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인하는
추력기 성능 저하 검출 장치.12. The method of claim 11,
And a control unit for collecting a plurality of first control errors calculated for a predetermined period in relation to the plurality of axial thruster units and for calculating a difference between the first and second control errors based on the injection time according to the flow of the period A generation unit that generates a standard model
Further comprising:
The checking unit,
In association with the input of the control command, the injection time for each of the plurality of axial thrusters via the standard model is estimated and confirmed
Thruster performance deterioration detection device.
상기 복수의 축 별 추력기의 작동으로 인한 위성의 자세 변화량을, 시간 변화량으로 나누어, 상기 위성에 대한 자세제어 토크를 계산하고, 상기 자세제어 토크를, 상기 복수의 축 별 추력기의 분사 시간에 연관시켜, 상기 자세제어 토크 모델을 생성하는 생성부
를 더 포함하고,
상기 작동에 따라 상기 위성에서 발생되는 자세제어 토크에 관한 데이터가 입력될 경우,
상기 확인부는,
상기 자세제어 토크 모델의 역함수를 이용하여, 상기 복수의 축 별 추력기 각각에 대한 분사 시간을 추정하여 확인하는
추력기 성능 저하 검출 장치.12. The method of claim 11,
Calculating an attitude control torque for the satellite by dividing the attitude change amount of the satellite due to the operation of the plurality of axial thrusters by a time variation amount and associating the attitude control torque with the injection time of the plurality of axial thrusters , A generating unit for generating the attitude control torque model
Further comprising:
When data regarding an attitude control torque generated in the satellite is input according to the operation,
The checking unit,
The injection time for each of the plurality of axial thrusters is estimated and confirmed using the inverse function of the attitude control torque model
Thruster performance deterioration detection device.
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---|---|---|---|
KR1020170142108A KR101853591B1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Method and system for detecting performance degradation of thruster |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2000255499A (en) | 1999-03-08 | 2000-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | Failure detecting device of thruster |
US7133815B2 (en) | 2002-02-20 | 2006-11-07 | Astrium Limited | Method and system for balancing thrust demands |
JP2008539071A (en) | 2005-04-26 | 2008-11-13 | スプレイング システムズ カンパニー | System and method for monitoring the performance of an injector |
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2017
- 2017-10-30 KR KR1020170142108A patent/KR101853591B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |