매틀랩을 이용한 허블우주망원경 제어 공학 설계

소개글

매틀랩을 이용한 허블우주망원경 제어 공학 설계

목차

개요 및 시스템 설계목표

제어 시스템
-제어시스템 정의
-표준형 2차 시스템
-오버슈트 최고점 시간
-정착시간 상승시간
-Routh-Hurwitz 법을 통합 시스템 안정성 분석
-절대 안정도와 상대안정도
나이퀴스트 선도를 이용한 gain값 산출

최종설계
-계산값정리
-matlab을 이용한 분석
-simulink를 활용한 시스템 구성
-데이트 분석 및 결과

본문내용

허블우주망원경 [Hubble space telescope]

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 되어 개발한 우주망원경으로 무게 12.2t, 주 거울 지름 2.5m, 경통 길이 약 13m의 반사망원경이다. 1990년 4월 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구상공 610km 궤도에 진입하여 우주관측활동을 시작하였다. 관찰 가능한 파장영역은 110∼1,100nm이며,

주어진 시스템의 블록선도를 살펴보면 아래 그림과 같다.

:증폭기
: 망원경 동역학
: Feedback gain (단위귀환 피드백)

설계 조건은 첫 번째, 단위계단 입력에 대한 출력의 최대 오버슈트를 10% 이내로 하며,
두 번째로는 경사입력이 대한 정상상태 오차를 최소화 시키는데 있다.

1) 제어 시스템이란?

제어 시스템(Control System)은 현대 사회에서 중요한 역할을 하는 한 부분이다, 로켓을 쏘아 올리고 우주 왕복선을 지구 궤도에 진입시키며, 냉각수를 분사시키면서 금속을 자동 가공하는 일과 항공기 조립 공장에서 작업장


일반적으로 n차 계통의 특성방정식 을 에 관한 n차 방정식으로 정의하며, 특성방정식의 계수가 2차일 때의 시스템을 2차 시스템이라고 한다.




4) 데이터 분석 및 결과
시스템의 성능 규격에는 앞서 제시한 이론들에서 설명했듯이 오버슈트(PO), 최고점 시간(Tp), 정착시간(Ts), 정상상태오차(), 오차상수 등이 있다. 각 시스템마다 요구되어지는 성능 규격이 다르기 때문에 특별히 정해진 기준은 없지만, 일반적으로 낮은 오버슈트와 빠른 응답, 그리고 정상상태오차가 없는 성능규격이 요구된다.
L, M, N 은 만족해야 할 성능 규격들이다.
우리 조는 퍼센트 오버슈트(PO)를 기준으로 하여 정착시간, 상승시간, 최고점시간, 정상상태 오차를 고유진동수()에 따라 실험하였고 그에 따른 데이터를 밑에 표에 기록하였다. 그 결과 [실험1]의 데이터가 정착시간을 제외한 나머지 값들이 [실험2]에 비해 더 나은 것을 확인 할 수 있었다. 초기에 주어진 조건 2개 중 일단 정상상태 오차 최소화를 우선시 하고 최대 오버슈트 10% 이내도 만족하는 [실험1]값을 택하였다. 고유 진동수 값을 더 높게 잡으면 정상상태 오차를 더 줄일 수 있지만 현재 택한 값도 충분히 0에 가까운 값을 만들어 냈으므로 K값은 106, K1값은 1184로 선정하였다.

참고 자료

없음