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주익이 손상된 전익형 무인기를 위한 신경회로망 적응제어기법에 관한 연구
김대혁(DaeHyuk Kim),김낙완(Nakwan Kim),석진영(Jinyoung Suk),김병수(Byungsoo Kim) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.5
무인항공기가 외형손상을 입는 경우, 비행역학 특성이 변하기 때문에 손상 이전 설계된 제어기는 더 이상 안정적인 제어성능을 보장하지 않는다. 본 논문에서는 주익의 손상이 일어난 무인항공기에 대해서도 강건한 제어성능을 보장하는 신경회로망 적응제어기법을 소개한다. 구동기의 특성에 의한 제어기의 성능저하를 방지하기 위해 Pseudo Control Hedging(PCH)를 추가적으로 사용하였다. 기체고정좌표계의 중심이 항공기의 무게중심에 위치하지 않는 비대칭 동역학을 사용하였으며, 전익형 무인기를 대상 비행체로 하였다. 날개가 손상되지 않은 모델과 손상된 모델의 풍동시험을 통해 얻은 공력데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션의 결과를 통해 제안된 제어기법이 주익의 손상이 발생한 항공기에 대해서도 여전히 안정적인 조종성능을 보장하는 제어기법임을 검증하였다. A damage imposed on an unmanned aerial vehicle changes the flight dynamic characteristics, and makes difficult for a conventional controller based on undamaged dynamics to stabilize the vehicle with damage. This paper presents a neural network based adaptive control method that guarantees stable control performance for an unmanned aerial vehicle even with damage on the main wing. Additionally, Pseudo Control Hedging (PCH) is combined to prevent control performance degradation by actuator characteristics. Asymmetric dynamic equations for an aircraft are chosen to describe motions of a vehicle with damage. Aerodynamic data from wind tunnel test for an undamaged model and a damaged model are used for numerical validation of the proposed control method. The numerical simulation has shown that the proposed control method has robust control performance in the presence of wing damage.
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초고해상도 둥지격자 수치모델을 이용한 울릉도-독도 해역 해양순환 모의
김대혁(Daehyuk Kim),신홍렬(Hong-Ryeol Shin),최민범(Min-bum Choi),최영진(Young-Jin Choi),최병주(Byoung-Ju Choi),서광호(Gwang-Ho Seo),권석재(Seok-Jae Kwon),강분순(Boonsoon Kang) 한국해안해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.6
지역해양수치모델(ROMS)을 이용하여 동해 및 울릉도-독도 해역의 해양순환을 모의하였다. 동해 3 km 격자 수치모델과 HYCOM 9 km 격자 자료를 사용하여 울릉도 1 km 격자 수치모델, 울릉도-독도 300 m 격자 수치모델들을 서로 단방향 둥지격자화 기법으로 구축하였다. 그 과정에서 상위모델과는 다른 수심 자료 및 내·외삽 방법에 의해 나타날 수 있는 개방 경계자료의 왜곡에 대한 보정방법을 제시하였다. 구축한 시스템을 이용하여, 2018년 울릉도-독도 지역에서 수평해상도가 300 m인 초고해상도 해양순환 모의 결과를 산출하였다. 초고해상도 수치모델은 같은 조건임에도 불구하고 초기장 및 개방 경계자료에 따라 서로 다른 특징이 나타났다. 따라서 수치모델 결과를 인공위성 고도계 자료로 추정한 유속 자료 및 국립수산과학원의 수온 관측자료를 사용하여 비교 검증하였다. 검증결과 HYCOM 자료를 경계장으로 사용한 둥지격자기법 결과는 1km 격자모델 보다 300 m 격자모델 결과에서 RMSE, Mean Bias, Pattern Correlation, Vector Correlation이 전반적으로 향상되었다. 그러나 동해 3 km 수치모델을 사용한 결과에서는 1 km 모델의 결과가 300 m 결과보다 우수하게 나타났다. 수온 수직단면도에서는 수평해상도가 고해상도 일수록, 등온선의 골과 마루의 수직구조가 뚜렷해지는 경향이 나타났다. 또한 울릉도-독도 300 m 모델은 상위모델에서 재현되지 않았던 섬의 지형 효과에 따른 카르만 와열이 나타났다. The ocean circulation was simulated in the East Sea and Ulleungdo-Dokdo region using ROMS (Regional Ocean Modeling System) model. By adopting the East Sea 3 km model and the HYCOM 9 km data, Ulleungdo 1 km model and Ulleungdo-Dokdo 300 m model were constructed with one-way grid nesting method. During the model development, a correction method was proposed for the distortion of the open boundary data which may be caused by the bathymetry data difference between the mother and child models and the interpolation/extrapolation method. Using this model, a super-high resolution ocean circulation with a horizontal resolution of 300 m near the Ulleungdo and Dokdo region was simulated for year 2018. In spite of applying the same conditions except for the initial and boundary data, the numerical models result indicated significantly different characteristics in the study area. Therefore, these results were compared and verified by using the surface current data estimated by satellites altimeter data and temperature data from NIFS (National Institute of Fisheries Science). They suggest that in general, the improvement of the one-way grid nesting with the HYCOM data on RMSE, Mean Bias, Pattern correlation and Vector correlation is greater in 300 m model than in the 1 km model. However, the nesting results of using East Sea 3 km model showed that simulations of the 1 km model were better than 300 m model. The models better resolved distinct ridge/trough structures of isotherms in the vertical sections of water temperature when using the higher horizontal resolution. Furthermore, Karman vortex street was simulated in Ulleungdo-Dokdo 300 m model due to the terrain effect of th islands that was not shown in the Ulleungdo 1 km model.
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신홍렬,김인권,김대혁,김철호,강분순,이은일,SHIN, HONG-RYEOL,KIM, INGWON,KIM, DAEHYUK,KIM, CHEOL-HO,KANG, BOONSOON,LEE, EUNIL 한국해양학회 2019 바다 Vol.24 No.2
울릉 난수성 소용돌이의 물리적 특성 및 동한난류와의 관계를 울릉분지 주변 해역에서 1993년부터 2017년까지의 CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) 위성 고도계 자료 및 국립수산과학원(NIFS)의 CTD 자료를 사용하여 분석하였다. 울릉 난수성 소용돌이가 동한난류와 연결되어 있는 분포는 전체 소용돌이 숫자의 81%를 차지하며, 울릉 난수성 소용돌이가 동한난류로부터 완전히 분리되어 있는 형태는 7%에 불과하다. 울릉 난수성 소용돌이는 동한난류로부터 형성될 당시에는 그 내부에 고온, 고염의 대마난류의 해수특성을 보유하지만, 월동을 하는 경우에는 내부구조가 크게 변한다. 겨울에는 해수면 냉각에 의한 수직 대류에 의해 소용돌이의 내부에 $10^{\circ}C$, 34.2 psu의 표층 균질층이 만들어지며, 초봄에 최대 약 250 m 수심까지 깊어진다. 여름에는 소용돌이는 수심 100 m 이내의 상층에 성층구조, 하층에는 겨울철에 만들어진 균질층이 남아있는 구조로 변화한다. 1993년부터 25년 동안 62개의 울릉 난수성 소용돌이가 생성되었다. 매년 평균 2.5개의 울릉 난수성 소용돌이가 발생하였고, 평균 수명은 259일(약 8.6개월) 이었다. 울릉 난수성 소용돌이의 평균 크기는 동서방향으로 약 97 km, 남북방향으로 약 109 km 이다. 위성 고도계 자료를 사용한 경우의 울릉 난수성 소용돌이의 평균 크기가 CTD 수온 단면 자료를 사용한 경우보다 1~25 km 작게 산정된다. The physical characteristics of the Ulleung Warm Eddy (UWE) and its relationship with the East Korea Warm Current (EKWC) were analyzed using the CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) satellite altimetry data and the CTD data of the National Institute of Fisheries Science (NIFS) near the Ulleung Basin from 1993 to 2017. The distribution of the UWEs coupled with EKWC accounts for 81% of the total number of the UWEs. Only 7% of the total eddies are completely separated from the EKWC. The UWE has the characteristics of high temperature and high salinity water inside of it when it is formed from the EKWC. However, when the UWE is wintering, its internal structure changes greatly. In the winter, surface homogeneous layer of $10^{\circ}C$ and 34.2 psu inside of the UWE is produced by vertical convection from sea-surface cooling, and deepened to a maximum depth of approximately 250 m in early spring. In summer, the UWE changes into a structure with a stratified structure in the upper layer within a depth of 100 m and a homogeneous layer made in winter in the lower layer. 62 UWEs were produced for 25 years from 1993 to 2017. on average, 2.5 UWEs were formed annually, and the average life span was 259 days (approximately 8.6 months). The average size of the UWEs is 98 km in the east-west direction and 109 km in the north-south direction. The average size of UWE using satellite altimetric data is estimated to be 1~25 km smaller than that using water temperature cross-sectional data.
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