항공기, 차량, 유도탄 등과 같은 동적인 플랫폼에서 표적을 추적하기 위해서는 시선을 안정화하는 외부의 추적루프와 내부의 속도 루프를 포함하는 서보 구조가 필요하다. 본 논문에서는 내부의 속도 루프인 안정화 루프에 큰 입력 전압이 인가되었을 때 구동기(Actuator) 포화 현상에 의해서 공간 안정화 루프 성능이 나빠지지 않게 와인드업 방지(Anti-windup) 기능을 가진 디지털 비례적분(Proportional Integral, PI) 제어기를 설계한다. 디지털 와인드업 방지 비례적분 제어기는 일반적으로 SISO 시스템 설계를 위한 방법으로 와인드업 방지 기능을 가진 R, S, T 다항식으로 표현되는 입출력 형태의 제어기를 이용하여 설계하였다. 설계된 제어기는 모델링에 의한 시뮬레이션 결과와 실험결과를 통해 성능을 분석하였다.
The Line-Of-Sight stabilization system is designed to minimize the error of Line-Of-Sight under the disturbing circumstances. In order to control this system more accurately and reduce the level of the disturbance, adding an isolator is mostly considered. However, it is difficult to predict the exact the behavior of the isolator and the effect of a stabilization Error. Therefore, the simulation model of the control system using co-simulation with Adams and matlab simulink is presented and the effects of the isolation properties are reviewed.
현대의 드론에 장착되고 있는 임무 장비들의 소형화되고, 감시, 정찰 등의 여러 임무를 수행한다. 이에 따라 임무 장비는 풍하중, 모터 회전 등에 외란에 노출이 되어있으며, EOTS 구동에 있어 불안정성을 야기할 수 있다. 특히 EOTS의 시선의 위치 변경에 있어 단순 Step 입력은 급격한 속도의 변화를 일으켜 오버슈트를 발생시키며 여러 외란과 함께 불안정성을 야기할 수 있다. 따라서 EOTS의 시선의 변경을 할 시에 각속도가 사다리꼴 형태로 움직일 수 있도록 프로파일을 설정하고, 이를 이중 루프 제어기를 설계하여 위치 피드백을 받는 외부 루프의 Input에 적용 후 시스템의 안정성 비교와 최대 속도, 최대 가속도를 변화시키면서, 시스템이 안정적인 범위 내에서 속도 프로파일의 최적화를 연구하였다.
We propose an adaptive nonlinear control algorithm for high precision tracking and stabilization of LOS(Line-of-Sight). The friction parameters of the LOS gimbal are estimated by off-line evolutionary strategy and the friction is compensated by estimated friction compensator. Especially, as the nonlinear control input in a small tracking error zone is enlarged by the nonlinear function, the steady state error is significantly reduced. The proposed algorithm is a direct adaptive control method based on the Lyapunov stability theory, and its convergence is guaranteed under the limited modeling error or torque disturbance. The performance of the pro-posed algorithm is verified by computer simulation on the LOS gimbal model of a moving vehicle.
In this paper, the vibration suppression scheme based on a model referece approach is proposed. The vibration results from the coupling of the system and its frequency are given by the mechanical factors. In the proposed scheme, a low frequency vibration mode is transferred to high one. And also its damping ratio can be increased without any mechanical redesign. Therefore, bandwidth and open loop gain of the plant are increased and the performance of the system can be improved. This paper analyzes the proposed vibration suppression scheme, which is compared with the conventional control scheme for mechanical resonance suppression. For proving the realistic validity, we apply the proposed scheme to a LOS(Line Of Sight) stabilization system which has vibration effect. Finally, the proposed scheme is verified through simulations and experiments.
The line-of-sight stabilization system is an equipment which is loaded on a vehicle and stabilizes the direction of the line-of-sight of the vision sensor to obtain a not-swayed image in the existence of external disturbances. To obtain accurate Euler angles and angular velocities simultaneously we usually need a control system which uses high-price inertial sensors including Vertical Gyro(VG) or Rate Integrating Gyro(RIG). In this paper, we design and implement a control system of a gimbal, which is a line-of-sight stabilization system using a low-cost mixed algorithm of a rate gyro and an accelerometer instead of a VG and a RIG. In the experiment where we laid the implemented line-of-sight stabilization system on the rate table. we can see the stabilized performance to external disturbances.
A stabilizing system of EOTS is constructed. This system has two major parts. One of them is for detecting the moving motion of a vehicle with electronic gyroscope. The other is for driving of two axes of the platform where the sensor is attached. The controller used in this paper is DSP(TMS320c31) and two BLDC DD motor are used.
Electro Otical Tracking System(EOTS) is required for a rapid movement as well as the stabilization of Line-Of-Sight(LOS). In order to achieve these two goals, this paper presents a position and velocity driving profile generation method from the constant acceleration and deceleration profile according to the current state, enabling a fast and smooth trajectory even if the target position changes during the movement of LOS. Simulation and experimental results reveal that the settling time could be reduced significantly by adopting the present position control scheme.
BTT 조종방식을 갖는 유도탄내에서 2축 김발형 탐색기가 그 기준축에 장착된 레이트 자이로를 사용하여 안정화되어질 때, BTT조종방식에 의한 Rolling에 따른 시선의 변화가 실제 시선변화량과 더불어 탐색기에서 측정되어진다. 이러한 동체운동 상관효과는 BTT 유도탄의 호밍루프내에서 주로 의사표적기동과 레이트자이로 정렬오차가 관계되어 있다는 것을 알 수 있었다. 본 논문에서는 이러한 각각의 동체운동 상관을 포함하는 탐색기모델과 간단한 선형 BTT 호밍루프 모델을 구축하였다. 그리고 이 모델에서 호밍루프 안정성에 대한 상관효과를 분석하였으며, 안정성 회복을 위한 선형 보상기를 제시한다.
Tracking and detecting targets by the millimeter wave seeker is affected by movement of platform. Stabilization equipments use an inertial sensor to compensate for disturbance of stabilizing gimbal or platform. In the direct line of sight stabilization system, an inertial sensor is mounted on inner gimbal to compensate the disturbance directly, so the performance is excellent and the implementation method is simple. However gimbal design requires somewhat larger volume. Since an inertial sensor is mounted on gimbal base in the indirect line of sight stabilization system, additional space of gimbal is not required for the gimbal design. However, this method does not directly compensate for the disturbance of the line of sight stabilization axis, which can degrade performance. In order to perform the tracking performance, two methods are analyzed for line of sight stabilization performance based on direct and indirect of a 2-axis gimbaled servo system for millimeter wave seeker in this study. The simulation and experimental results validate the performance comparison of two methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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