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비행정보를 이용한 초음속 엔진의 공기유량 추정 및 불확도 평가
박익수(Iksoo Park),박정우(Jungwoo Park),박창규(Changgyu Park),황기영(Kiyoung Hwang) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
초음속 엔진을 제어하는데 필요한 엔진으로 유입되는 공기유량의 추정기법에 대해 제안하였다. 비행 중 획득 가능한 정보를 활용하기 위하여 공기유량 계산에 관한 일반식을 측정 가능한 변수를 포함하는 식으로 변경하였고, 각각의 측정 변수 기여도를 평가하였다. 기여도 및 복잡성을 고려하여 선정한 간단한 구조의 공기유량 추정 시스템에 대하여 측정 불확도를 분석하였다. 아울러 임의로 가정한 센서의 정확도가 추정 정확도에 미치는 영향을 평가함으로써 시스템 성능 요구에 따라 공기유량을 추정할 수 있는 시스템 선정의 참고자료를 제시하였다. The estimation law of air mass flow rate entering engine for supersonic engine control is suggested. The mass conservation equation is modified to include variables which can be obtained during supersonic flight condition and the contribution of the variables to the estimation accuracy is evaluated. Simplified estimation methods which are selected considering the contribution and complexity are suggested and the uncertainty is evaluated. Also, the reference data for selection guide of estimation methods from the performance requirement are suggested with the sensor effects.
박익수(Iksoo Park),홍석현(Seokhyun Hong),기태석(Taeseok Ki),박정우(Jungwoo Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
고체 추진제를 연료로 사용하는 DACS의 압력 및 추력을 동시에 제어하기 위한 제어기법을 제안하였다. 두 제어변수를 효과적으로 제어하기 위하여 각 변수의 물리적 특성을 고려한 연속형 루프 닫힘구조를 적용하였고, 부정정 구조를 가진 제어명령의 분배를 효율적으로 해결하기 위하여 가중벡터를 이용한 의사 역행열 기법을 적용하였다. 아울러 높은 가속도를 안정적으로 획득하기 위하여 압력 유도기법을 종말 호밍구간에 적용함으로써 추력과 압력에 관한 명령 분배의 효용성을 입증하였다. The control law for simultaneous pressure and thrust control of solid DACS is suggested. To regulate the two variables effectively, the control structure of sequential loop closer is applied to the system considering the physical characteristics of each variable and the weighted pseudo-inverse method is designed to allocate effective command for indeterminate system. Also, the pressure guidance law for safe and high acceleration is applied to the homing stage to verify the effectiveness of the command distribution.
박익수(Iksoo Park),박주원(Joowon Park),최호진(Hojin Choi),황용석(Yongseok Hwang),진유인(Yooin Jin),윤현걸(Hyungull Yoon) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
2차 연료 분사장치를 이용한 연구용 연소기의 연소불안정 능동 제어장치를 설계하였다. Cambridge Combustor 모델을 이용하여 제어 가능함을 보였고, 적용한 적응제어 알고리즘에 대한 제어장치의 요구조건을 도출하였다. 적응제어 법칙을 구현하기 위하여 주파수 추정기가 가져야 할 성능과 연료제어 밸브의 주파수 대역에 대하여 제어장치를 이용하여 실험적으로 검증하였다. 시험 결과 대역폭 150Hz 이하의 연소 불안정 모드에 대하여 귀환제어 방식의 연소불안정 능동제어기로 사용 가능함을 보였다. Digital control system for active combustion control of lab-scale combustor equipped with secondary fuel injection is designed. Controllability with adaptive law is revealed with the Cambridge Combustor model and the requirement for control system is derived. The input and output requirements of frequency estimator and fuel supply actuator for the adaptive control law is verified with cold tests. The system can be used as digital based active combustion controller having 150Hz combustion instability.
비행중 대기 외란을 고려한 초음속 엔진 제어용 모델링 기법 연구
박익수(Iksoo Park),박정우(Jungwoo Park),탁민제(Minjea Tahk),김선경(Sunkyeong Kim),김성진(Sungjin Kim),성홍계(Honggye Sung) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
제어법칙 설계를 위한 초음속 엔진의 동적 모델링을 수행하였다. 초음속 유동장과 연소 유동장에 대한 적절한 보존 방정식을 이용하여 관심 있는 위치에서의 유동 특성을 관측할 수 있도록 모델을 구성하였고, 제어기 설계 후 대기 외란에 의한 제어 안정성을 평가하기 위하여 비행 중 엔진이 받게 되는 공기의 외란을 모델링하였다. 모델링 결과 CFD에 의해 비교 검토된 성능해석 모델과 정상상태 성능이 매우 일치한 결과를 보였으며 자유흐름의 외란 특성이 엔진 모델과 결합하여 엔진 유동장의 다양한 형태로 표현됨을 확인 하였다. Dynamic model for supersonic engine is proposed to design control law. The model structure is constructed to capture the local characteristics of supersonic and subsonic flow by using conservation equations. To evaluate the stability of control law under the disturbances, the air turbulence model is incorporated with the engine model. The combined model shows analogous results compared to performance analysis model which is good coincidence with CFD results and disturbance effects.
박익수(Iksoo Park),이재윤(Jaeyoon Lee),최호진(Hojin Choi),윤현걸(Hyungull Yoon),임진식(JinShik Lim) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
가스 발생기의 유량을 조절하기 위한 압력제어 법칙을 제안하였다. 고체 연료의 연소속도 모델과 가스발생기의 연소가스 보존방정식을 이용하여 내부 압력에 관한 동적 모델링을 하였고, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 내탄도 해석 및 시험결과와 비교하였다. 비교 결과 모델은 연소압력을 매우 정확히 모의할 수 있는 모델임이 밝혀졌고, 같은 모델을 이용하여 고전 제어기법을 적용하여 제어 가능성과 문제점을 시뮬레이션을 통해 식별하였다. 고전 제어기가 보여준 시변 시스템에서의 성능저하를 극복하기 위하여 비선형 적응형 제어 기법을 제안하였으며, 수치 시뮬레이션 결과 우수한 추종 성능을 보였다. A pressure control law to regulate mass flow rate of gas generator is suggested. The governing equation is modeled by considering the burning rate of solid propellant and the conservation equation of gas generator. And then, a classical control law is applied after verifying the accuracy of dynamic model through comparing with ground test and internal ballistic results. The results show degradation of performance as shown in typical time varying system. To overcome this problem, an adaptive scheme is suggested and the performance is verified through numerical simulation.
박익수(Iksoo Park),최종호(Jongho Choi),윤현걸(Hyungull Yoon),임진식(Jinshik Lim) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5
초음속 흡입구의 충격파 안정성과 높은 압축효율을 획득하기 위한 버즈여유 결정기법을 제안하였다. 충격파 평형 방정식을 이용하여 자유흐름 및 배압에 의한 종말 충격파 위치의 민감도를 유도하였고, 외란의 크기를 통계적 방법에 의해 정량화 하였다. 수치적 계산결과 종말 충격파의 운동은 마하수에 비례하는 민감도 특성을 보였고, 후단 배압에 의한 그 영향이 가능 큰 것으로 나타났다. A technology for buzz margin determination is suggested to obtain stable shock structure and high compression efficiency of supersonic intake. By using the shock equilibrium equation of supersonic intake, sensitivity equation of terminal shock position for free stream and back pressure is induced and disturbances are quantified through statistical approach. Numerical results show that the sensitivity of shock position for disturbances is proportional to Mach number and the back pressure is dominant for variance of terminal shock position.