달착륙선의 궤적 최적화와 유도 및 제어 시스템 설계

Abstract

추력기 기반 제어 시스템과 Schmitt Trigger에 대한 많은 연구가 수행되어 왔지만, 달착륙선에 Schmitt Trigger를 자세제어에 이용한 연구는 많지 않다. 본 논문에서는 달의 동력하강 단계에서 연료 소모량을 최소로 하기 위한 3차원 궤적 최적화를 하고, 궤적 최적화로부터 얻어진 값을 이용하여 아폴로 유도 알고리즘을 적용하였다. 아폴로 유도 법칙으로부터 생성된 자세 각을 추종하기 위한 제어기들 중 Bang-Bang with Dead Zone, Schmitt Trigger 그리고 Pulse-Width Pulse-Frequency Modulator을 소개하였고, 이 중 Schmitt Trigger 제어기를 Limit Cycle 분석을 통하여 설계하였다. 최종적으로 설계된 제어기와 유도 알고리즘을 적용한 시스템을 통합하여 시뮬레이션을 하였고, 본 시스템이 내부 파라미터 오차, 초기 값 오차 그리고 달 환경에서의 외란이 발생하여도 원하는 목표 지점에 잘 도달할 수 있음을 보였다.