본 논문은 지대지 교전상황에서 유도탄 탐색기의 Field-of-View(FOV)와 가속도 제한을 고려하여 충돌각을 제어하는 시변 편향 비례항법 유도법칙(Time Varying Biased Proportional Navigation Guidance Law)을 제안하고 있다. 제안한 유도법칙은 FOV 제한을 고려하여 3단계로 구성이 되는데 각 단계에서 편향이 가속도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 편향을 생성하는데 있어서 단계가 넘어갈 때 전 단계의 마지막 편향이 다음 단계의 시작 편향이 되도록 하였다. 또한, 교전 상황과 물리적 구속조건을 고려하여 충돌각 도달 여부를 판단하는 로직 또한 설명하고 있다.
최근 개발된 비선형 자동조종 제어기를 사용하면 비행 환경에 무관하게 BTT 미사일의 입출력 동특성이 일정한 선형 시스템의 형대로 표현될 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 특성을 바탕으로 BTT 미사일이 목표물의 취약 지점을 정밀하게 요격할 수 있도록 자동조종장치 동역학의 시간 지연 효과를 고려하여 표적 충돌각을 최소화하는 최적 종말 유도 법칙을 설계하였다. 제안된 최적 종말 유도 법칙은 극좌표 변환을 사용하지 않기 때문에 가제어성을 보장하며, 가속도 편향값을 사용하지 않기 때문에 기존의 유도 법칙에 비하여 미사일의 기동성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
로봇 매니퓰레이터를 이용한 대부분의 작업은 환경과의 상호작용을 요구하며, 위치제어, 충돌제어 그리고 힘제어로 구성된다. 위치제어는 환경에 도착하는 방법을 의미하고, 환경에 접촉하는 순간은 충돌제어 문제를 야기하며, 힘제어는 환경과의 충돌후에 원하는 힘궤적을 유지하는 것이다. 이러한 세 가지 제어문제는 순차적으로 발생하므로, 각각의 제어 알고리즘은 독립적으로 개발되어야 한다. 특히 여자유도 매니퓰레이터에서 이러한 세 가지 제어문제는 독립된 중요한 연구 주제이다. 예를 들어, 관절 토크 최소화와 충격힘 최소화는 여자유도 매니퓰레이터의 대표적인 연구주제이다. 본 논문에서는 단일 작업을 통하여 세 가지 제어문제를 구성하였다. 위치제어는 각 관절의 토크와 토크변화 그리고 충돌 시의 충돌힘 최소화를 위하여 개발되었다. 따라서 충돌제어의 초기조건은 이전의 위치제어 알고리즘으로부터 최적화 되고, 그러한 제어 전략은 충돌제어의 결과를 개선시킨다. 유사하게, 힘제어 문제의 초기조건은 이전의 위치제어와 충돌제어로부터 간접적으로 최적화된다. 힘제어 알고리즘은 각 관절 토크와 힘외란 최소화시키는 개념을 사용하였다. 모의실험 결과는 제안된 알고리즘의 타당성을 보여준다.
This paper presents the features of an impact angle constrained open-loop optimal trajectory which is given by a function of initial conditions and optimal guidance gains. Using missile motion described by linearized kinematic equations and a proper form of performance index, an inverse optimal problem is suggested to investigate the gains related to the performance index. The flight trajectory and time-to-go can be shaped in terms of the optimal guidance gains. The results are evaluated by 3-DOF simulation.
현대 전함의 근접방어체계 기술이 발전함에 따라 대함유도탄의 생존성 향상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다수의 유도탄을 이용하여 목표물을 동시에 공격하는 것은 유도탄의 생존성 향상과 연관이 있으며 임무수행 성공확률을 향상시킬 수 있다. 이러한 이유로 동시 공격 또는 시간차 공격을 수행하기 위한 충돌시간 제어 유도법칙에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 충돌시간 제어 유도법칙 설계에 있어서 필요한 잔여비행시간(Time-to-go) 추정방법의 중요성에 대해 다루고자 한다. 3차원 환경에서 두 가지 잔여비행시간 추정방법을 소개하고, 각 잔여비행시간 추정방법에 대한 충돌시간 제어 유도법칙을 설계하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 잔여비행시간 추정방법에 따른 유도법칙의 결과를 확인하고 잔여비행시간 추정방법에 대해 논하였다.
이 연구에서는 선박이 군집을 이뤄 항해하는 방법으로, 추종 선박이 리더 선박의 궤적을 따라 항해하는 추종 알고리즘을 구현하고, 성능 검증을 위해 소형 RC 모형 보트를 사용하여 해상 실험을 수행하였다. 이 알고리즘은 추종 선박이 리더 선박의 궤적을 추종점으로 저장하고, 추종점까지의 목표 침로를 계산하여 추종하는 방법이다. 목표 침로는 시선각 유도법칙을 통해 계산하였으며, 목표 침로를 추종하기 위해 PD 제어를 적용한 침로 제어기를 구현하였다. 또한, 전방 선박과의 충돌을 방지하기 위해 전방 선박과의 거리에 따라 속력을 제어하는 알고리즘을 구현하였다. 구현된 알고리즘을 검증하기 위해 해상 실험을 진행하였으며, 결과를 분석하였다.
정보공유 기반의 네트워크 협업 유도탄에 대한 상대 충돌 각 유도기법을 불확실성과 외란이 존재하는 시스템에 적용했다. 협업 유도탄 시스템은 전이 축소 방향성 비순환 그래프로 표현되며, 그 구조에 따라 유도된 중앙집권형 및 분산형 유도기법을 소개했다. 또한, 소개된 유도기법을 유도탄의 통신 구조와 시스템 잡음 유무에 따라 비교하여 그 관계를 분석했다. 상대 충돌 각 제어 임무에서 분산형 정보공유 유도기법의 효과를 분석하기 위해 시스템 동역학에 잡음이 포함된 다수의 유도탄이 불확실성이 포함된 예상 요격 위치에 유도되는 상황을 가정하였다. 다양한 임무 환경에 대해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 정보공유의 유무와 구조가 시스템에 미치는 영향을 분석했다.
전광 네트워크(All-optical Network)에서 중요한 기능을 담당하는 전광 교환기는 전광 교환 소자 (All-optical Switching Element)로 이루어져 있는데, 각 교환 소자들은 스위칭 모듈(SM), 라우팅 제어 처리기(RCP), 헤더 처리 모듈(HPM), 그리고 입/출력 인터페이스 모듈(IIM, OIM)로 이루어져 있다. 스위칭 시스템 내에 도착하는 패킷은 원하는 스위치의 출력단에 도착하기 전에 많은 교환 소자(SE)들을 지나가게 되는데, 이 때 수많은 패킷들이 서로 충돌하게 되며, 이 과정에서 패킷이 손실된다. (중략)
비행중인 다른 항공기를 회피하며 항공기를 목표점까지 유도하는 문제를 2차원 평면에서 고려하였다. 항공기는 속도의 크기가 일정한 질점이며, 제어입력으로 측가속도를 사용하는 것으로 가정하였다. 이동장애물에는 척력 포텐셜함수를 목적점에는 인력 포텐셜함수를 인공적으로 부여하여 항공기에 척력과 인력이 작용하도록 하였다. 유도/회피명령은 이들 포텐셜력과 상대속도를 사용하여 실시간으로 구현 가능한 유도/회피법칙을 구현하였다. Log 형태의 포텐셜함수를 사용하면 구현된 유도법칙은 잘 알려진 비례항법유도법칙이 되며, 회피법칙은 장애물까지 도달시간에 반비례하고 시선각 변화의 반대 방향으로 항공기를 회전시킨다. 제안된 유도/회피법칙은 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.
This paper deals with the problem of precise impact angle control of an actual homing missile guided by biased proportional navigation (BPN). To do this, the BPN guidance loop including dynamic lag is modeled as the confluent hyper-geometric differential equation and its analytic solution is derived. Based on the solution, a systematic way to determine the bias constant is newly devised. Different from the existing BPN solution obtained by ignoring the dynamic lag, the proposed one can exactly describe the behavior missile before target interception. hence it is drastically improved the angle constrained terminal guidance performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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