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틸트로터 항공기의 경로점 추종 비행유도제어 알고리즘 설계 : 헬리콥터 비행모드
하철근,윤한수,Ha, Cheol-Keun,Yun, Han-Soo 제어로봇시스템학회 2005 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.11 No.3
This paper deals with an autonomous flight guidance and control algorithm design for TR301 tilt-rotor airplane under development by Korea Aerospace Research Institute for simulation purpose. The objective of this study is to design autonomous flight algorithm in which the tilt-rotor airplane should follow the given waypoints precisely. The approach to this objective in this study is that, first of all, model-based inversion is applied to the highly nonlinear tilt-rotor dynamics, where the tilt-rotor airplane is assumed to fly at helicopter flight mode(nacelle angle=0 deg), and then the control algorithm, based on classical control, is designed to satisfy overall system stabilization and precise waypoint following performance. Especially, model uncertainties due to the tiltrotor model itself and inversion process are adaptively compensated in a simple neural network(Sigma-Phi NN) for performance robustness. The designed algorithm is evaluated in the tilt-rotor nonlinear airplane in helicopter flight mode to analyze the following performance for given waypoints. The simulation results show that the waypoint following responses for this algorithm are satisfactory, and control input responses are within control limits without saturation.
김성수(Sung-Su Kim),오태인(Tae-In Oh),최기영(Kee-Young Choi),박춘배(Choon-Bae Park),하철근(Cheol-Keun Ha) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.6
무인기의 운용이 점차 보편화되면서 무인기의 기본 요구도에 많은 변화가 생기고 있다. 기존의 시스템은 기능 구현을 주목적으로 하였으나 현재의 무인기는 이를 넘어서 가용성에도 큰 무게를 둔다. 따라서 무인기 분야 선진 각국에서는 시스템의 신뢰도 분석 방법과 자료 수집에 많은 노력을 기울이고, 또 그 결과를 설계에 반영한다. 본 논문에서는 이러한 신뢰성 분석 기법을 소개하고 이를 기초로 현재 개발 중인 무인기 탑재시스템을 대상으로 신뢰성을 분석하여 그 결과를 제시함으로써 무인기 개발 및 운용 과정에서의 효율성 증대를 도모하였다. As usage of UAV becomes more common, a basic requirements on the system are changing. Existent system did function embodiment by major object, but current UAV puts bigger weight to availability. Therefore, all the advanced countries in UAV technologies put great efforts in reliability analysis techniques and source collection of system, and reflect the result in design. The authors are developing a flight control system for a UAV and using the reliability analysis techniques in the process. This paper introduces basic reliability analysis techniques and results of analysis for a small UAV flight control system that is developing present. The result plans efficiency enlargement UAV development and operation process.
단위 모듈 기반의 하드웨어 중복구조 신뢰도 분석 도구 개발
김성수(Sung-su Kim),박상혁(Sanghyuk Park),김성환(Sung-Hwan Kim),최기영(Keeyoung Choi),하철근(Cheol-Keun Ha),박춘배(Choon-Bae Park) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.6
높은 신뢰도를 요구하는 비행제어 시스템은 복잡한 중복구조로 구성된다. 이러한 중복구조는 시스템의 내고장성(fault tolerant)을 향상시킬 수 있다. 따라서 시스템 설계자는 다양하게 구성될 수 있는 중복구조의 정량적 데이터를 바탕으로 적절한 구조를 선택할 수 있다. 본 논문에서는 중복구조의 특징을 분석하고 신뢰도 해석을 위해 필요한 수학적 모델을 정의하였다. 이렇게 정의된 해석 모델을 적용하여 Simulink 블록 기반의 Reliability Block Diagram 해석 도구를 구성하고, 상용으로 사용되고 있는 도구를 이용하여 분석도구의 타당성을 검증하였다. A flight control system for high reliability consists of complicated redundant structures. This redundancy can improve fault tolerant characteristics of system. So, a system manager is able to choose a suitable structure using analyzed quantitative data of various redundant structures. In this paper, we analyzed redundant characteristics and reliability. We defined necessary mathematical model for analysis tool. Then we compose a reliability block diagram analysis tool applying such defined analysis model using Simulink blocks. Finally we verified the analysis tool using a commercial tool.
다중구조관리자 특성이 반영된 확률모델 기반의 몬테카를로 신뢰도 해석 기법 연구
김성수(Sung-Su Kim),박상혁(SangHyuk Park),김성환(Sung-Hwan Kim),최기영(Keeyoung Choi),박춘배(Choon-Bae Park),하철근(Cheol-Keun Ha) 제어로봇시스템학회 2011 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.17 No.11
Critical systems with high reliability feature fault tolerant redundancy. Conventional analytical reliability analysis methods that use the Reliability Block Diagram do not adequately reflect characteristics of the redundancy management system and are not suitable for this applications. This paper uses Monte-Carlo method to calculate the reliability of complicated redundant systems. The method was first validated for cases with analytical solutions. Then, the tool was successfully applied to analyze reliability of the flight control systems with a voter as redundancy management system.
Simulink 가상모듈을 이용한 “dual-master” 이중구조 비행제어시스템 검증
김성수(Sung-Su Kim),김성환(Sung-Hwan Kim),장세아(Se-ah Jang),최기영(Keeyoung Choi),박춘배(Choon-Bae Park),이인석(Ihnseok Rhee),하철근(Cheol-Keun Ha) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.9
모델 기반의 가상 비행제어 시스템 구성은 동시공학이 중요시되는 개발환경에서 FBW 비행제어 시스템 검증 및 확인에 매우 유용하게 사용된다. 본 논문에서는 가상 비행제어 시스템을 구성하기 위한 이중구조 개념에 대해서 살펴보고, 고고도 정찰용 무인기에 적용된 이중구조 시스템에 대해서 분석하였다. 마지막으로, 분석된 비행제어 시스템을 바탕으로 Simulink 기반의 가상 비행제어 시스템을 구성하였고, 치명적인 고장모드에 대한 시스템의 동작 상태를 검증하였다. Model based virtual Flight Control System construction is essential for Fly-by-Wire Flight Control System verification & validation(V&V) of concurrent engineering base. We researched the concept of dual-architecture system for virtual system construction, and analyzed Flight Control System that is applied to high altitude long endurance(HAE) UAS. Finally, we constructed the model based virtual Flight Control System with system analysis and achieved system verification about flight critical failure modes. Analysis target is RQ-4A.
하철근 울산대학교 1994 공학연구논문집 Vol.25 No.2
본 논문은 샘플데이타 제어시스템을 위한 새로운 직접설계방법(Direct Design method)을 제안한다. 그 제안된 기법은 아날로그 제어기설계 방법을 직접적으로 디지탈 제어기설계에 응용한 것으로 이는 w-Domain에서의 근궤적법을 이용한 하나의 고전기법이다. 고전기법으로 부터 얻은 아날로그 제어기설계 경험을 살려 샘플데이타 제어시스템을 설계하기 위해 우선 w-Domain이라는 새로운 복소수 영역과 안정성 판별기준을 정의하고그 영역에서 상태방정식으로 표현된 샘플데이타 시스템을 제안한다. 또한 그 영역에서 근궤적법으로 설계된 제어기를 디지탈 제어기로 구현하기 위해 이득변환식(Gain Transformation Formulus)이 고안된다. 본 논문에서 제안된 방법을 안테나 방위각 제어문제에 적용해 보임으로써, 아날로그 제어기설계 경험과 기술이 디지탈 제어기 설계를 위한 직접설계방법에 응용될 수 있음을 보여준다. This paper presents a new direct design method for sampled-data control systems. The proposed synthesis method utilizes a design method of analog control system to design a digital controller using direct design method, which is a classical root-locus method in the w-domain. To adopt the valuable experiences obtained from design of analog controllers in classical design methods to design of sampled-data control systems, first of all, in this paper a new complex domain, what we call w-domain, and stability criterion in the domain are defined. Then a sampled-data system in the w-domain is proposed, which is represented in state space. To realize a unique digital controller synthesized in the w-domain, exact gain transformation formulus is invented. Through an illustrative example of antenna azimuth control in the proposed approach, any experts to analog designs can easily take advantage of their valuable knowledge and skill to design sampled-data control systems in direct design method.