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L₁ 적응 제어 기법을 이용한 멀티로터 무인 항공기의 궤적 추종 기법 설계
정연득(Yeundeuk Jung),조성욱(Sungwook Cho),심현철(Hyunchul Shim) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.10
본 논문은 예측하지 못한 외부 환경 요소 변화로 인해 저하되는 비행 성능을 L₁ 적응제어 기법으로 보상하는 궤적 추종 기법을 제안하였다. 제안된 궤적 추종 기법은 상대 거리를 이용하여 속도 명령을 생성하는 유도 법칙과 속도 명령을 추종하는 적응 제어 루프로 구성되어 있다. 경로 추종 성능을 향상시키기 위하여, 유도 법칙에서 생성한 속도 명령이 적응 제어기의 기준 입력이 되도록 설계하였다. 유도 법칙에서는 목표 궤적과 상대 거리와 그 변화량에 따른 가속도 명령이 생성되며, 이를 적분하여 속도 명령을 생성한다. L₁적응 제어 루프는 불확실성이 존재하는 환경에서 정밀한 경로 추종 성능을 보장한다. 제안된 경로 추종 시스템은 쿼드로터 항공기를 사용하여 수직 이착륙 및 이동 표적 추종과 같은 비행 실험으로 검증하였다. This paper presents a trajectory tracking controller for rotorcraft UAVs to improve the tracking performances in the presence of various uncertainties. The proposed tracking method consists of a velocity guidance law based on the relative distance and L₁ adaptive augmentation loop for tracking the velocity commands. In the proposed structure, the desired velocity generated by the guidance law is the reference value of the adaptive controller for accurate path tracking. In the guidance law, the desired acceleration is generated based on the relative distance and its derivatives, and then the velocity command of the inner control loop is calculated by integrating the accelerations. L₁ augmentation loop supplements the linear controller to guarantee the flight performances such as a tracking accuracy in the presence of the uncertainties. The proposed controller was validated in actual flight tests to successfully demonstrate its capability using a quadrotor UAV.
컨벡스 최적화 기법 기반 전기추진 수직이착륙 무인기의 추진 시스템 고장 대처를 위한 회전익 모드 믹서 설계
정연득(Yeondeuk Jung),최형식(Hyungsik Choi) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.9
본 논문은 전기 추진 수직이착륙 무인기의 형상에 적합하도록 회전익 모드에서 추진시스템이 고장난 상황을 대처하기 위한 컨벡스 최적화 기법 기반의 믹서를 제시한다. 각 모터 및 프로펠러의 고장 영향성을 분석하기 위하여 컨벡스 함수 성질을 이용하여 가용 조종력 집합을 계산하였으며 이를 도시하는 방법을 기술하였다. 조종력 할당을 최적화 문제로 정의하고, 실시간으로 최적해를 구하기 위하여 컨벡스 함수로 문제를 재정의하였다. 컨벡스 최적화 솔버를 사용하여 수직 이착륙 비행 모드의 믹서를 구현하였으며 조종력 할당 기법들의 성능을 가용 조종력 범위 집합으로 비교하였다. 최종적으로 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통하여 타기법(의사역행렬 기법, 재분배의사역행렬 기법)과 비교 분석하였다. An actuator mixer design using convex optimization technique situation where the propulsion system of an electric VTOL UAV during vertical take-off and landing maneuvers is proposed. The attainable control set to analyze the impact from failure of each motor and propeller can be calculated and illustrated using the properties of the convex function. The control allocation can be defined as a convex function optimization problem to obtain an optimal solution in real time. The mixer is implemented using a convex optimization solver, and the performance of the control allocation methods is compared to the attainable control set. Finally, the proposed mixer is compared with other techniques with nonlinear sux degree-of-freedom simulation.