This thesis deals with a method for thruster's and sensor's fault diagnosis for upper stage launch vehicles. In order to protect the launch vehicle against the occurrence of faults, it is necessary to detect and identify the fault, as well as to reconfigure the controller of the vehicle Considering the upper stage launch vehicle using reaction control system, this thesis adopts different fault detection scheme according to the location of fault occurred, sensors and thrusters.
An analytical method is employed in order to detect the fault occurred in thruster. It makes use of Euler's rotational motion of equation, and generates the residual which is difference between nominal angular momentum and actual angular momentum. The nominal angular momentum term is obtained from the command to the thrusters, and the actual one from the measurements of sensors. The method for the fault accommodation changes only command mixing logic of thruster without reconfiguration of the controller of the vehicle. Since the residuals include the angular rate measured from the rate gyros, the sensor FDI is accomplished by the hardware redundancy method that gets along with mid-value selection voting. Results from PILS are provided to demonstrate the validity of this FDI scheme for the upper stage launch vehicle.
발사체 상단은 추력기를 사용하여 자세제어를 수행한다. 상단 내의 고장으로 인한 임무 수행의 장애를 막고 나아가 경제적 손실과 인명 피해를 막기 위해서는 고장을 감지하고 식별하여 제어계를 적절히 재구성하는 기법이 필수적이다. 본 논문에서는 발사체 상단이 RCS를 이용하여 자세 제어를 하는 경우를 고려하여 추력기의 고장 진단과 고장에 대응하는 기법과 함께 센서의 고장검출을 연구하였다.
추력기에 발생하는 고장을 검출하기 위해서 발사체의 동역학 모델을 이용하는 해석적 다중화 기법을 구성하였다. 이미 구성된 제어기를 그대로 사용하면서 추력기의 명령 분배 로직만을 재구성하여 고장에 대응하도록 하였다. 추력기의 고장검출에 사용되는 센서의 출력값으로 인한 오작동을 막기 위해서, 하드웨어 다중화 기법으로 센서의 고장을 검출하였다. 센서 시스템을 3중으로 설계하고 보팅 기법을 이용하여 고장난 센서가 다른 시스템에 영향을 미치지 않도록 하였다. 추력기와 센서의 고장 검출 알고리즘은 PILS를 이용하여 그 성능을 알아 보았다.
