• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.3
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• pp.217-225
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• 2013

Typical quadrotor aircraft use four differential thrust vectors to control the motion. In this study, we design a quadrotor aircraft using collective and cyclic control to improve the shortcomings of existing quadrotor aircraft. The quadrotor aircraft with cyclic control can fly at various attitudes due to the excessive control degrees of freedom. Hence the quadrotor aircraft with cyclic control is suitable as high performance aircraft. In this study, modeling and stability analysis of the quadrotor aircraft have been performed using FLIGHTLAB. LQR control systems were designed using linear models at various flight conditions and verified through nonlinear simulations using MATLAB.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1922-1923
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• 2011

본 눈문은 쿼드로터 무인항공기의 모델링 및 제어기 설계에 대해서 논의한다. 라그랑지안 방정식을 이용하여 쿼드로터 무인항공기 시스템을 모델링하며, 실험을 통해 모델 파라미터를 결정한다. 쿼드로터 모델과 구해진 파라미터 값을 PID 제어 기법과 동적표면제어기법을 이용하여 쿼드로터 무인항공기의 제어기를 설계한다. 마지막으로, 모의실험을 통해 PID 제어기와 본 논문에서 제안한 동적표면 제어기의 성능을 비교하고, 제안한 제어기의 우수성을 입증한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.4
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• pp.305-316
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• 2014

As avionics and mechanical devices have been developed, the size of unmanned aerial vehicle (UAV) is getting smaller. However, the complicated and accurate missions are provided to the UAV. Among various types of UAVs, quadrotors are widely used for their availability by virtue of simple structure and hovering function. However, the control of quadrotor is highly constrained, because the quadrotor is an under-actuated system which has only 4 actuator inputs. To deal with this under-actuated problem, a new quadrotor model with two more actuators in addition to the 4 propeller inputs is provided to make the system fully-actuated. For the proposed model, a controller is designed using feedback linearization methods. To validate the model and to verify the performance of the proposed controller, numerical simulation is performed.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2013.05a
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• pp.219-222
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• 2013

최근 몇 년간 무인항공기(UAV) 시장이 점차 커지면서 군뿐만 아니라 민간, 상업적으로도 무인항공기의 수요가 증가하고 있다. 이에 무인항공기의 한 종류인 에어드론(AR.Drone)을 활용한 실시간 원격 쿼드로터(Quadrotor) 퓨전제어기법을 제안하였다. 특히, 본 논문에서는 아이폰(i-phone) 기반의 제어기법이 아닌, 안드로이드(Android) 기반의 퓨전제어기법을 통하여 에어드론을 실시간으로 원격조정가능하게 했는데, 이는 아이폰 App 개발 시 제공되는 API와 PC 기반의 쿼드로터 제어기법을 퓨전하는 방식으로 쿼드로터의 비행제어와 영상처리를 분리시켜 기존의 방식보다 영상처리 속도를 향상시키는 방식이다. 그리고 제안된 퓨전제어기법의 우수성을 보여주기 위해, 기존의 방식들과 영상처리 속도를 비교분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2012.05a
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• pp.539-540
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• 2012

최근까지 무인 항공기는 군사적인 목적으로 활용하기 위해 활발하게 연구 되어 왔다. 근래에 들어 레저용, 또는 상업용으로 활용도가 급격히 증대되고 있다. 이에 국내외의 대학 및 연구기간에서 무인항공기의 자동비행 제어시스템을 위한 연구를 활발히 진행되고 있다. 최근 들어 무인항공기로 제어하기가 쉽고 활용도가 높은 쿼드로터 비행체가 각광을 받고 있는데 이미 많은 연구가 진행되어 왔다. 이러한 쿼드로터는 4개의 로터의 속도 제어로 비행체의 위치제어가 가능하다. 쿼드로터의 구조적인 이점으로 제어가 쉬운 반면 바람과 같은 외란에 매우 취약하다는 단점이 있어 실제 위치 제어가 쉽지가 않다. 본 논문에서는 외란(disturbance)에 취약한 쿼드로터의 위치제어를 안정하게 제어하기 위해 비행체의 자세 측정 센서인 관성측정장치(Inertial Measurement Unit)를 만들어 비행체의 자세를 측정 할 수 있도록 하였다. IMU는 자이로(Gyro)와 가속도(Accelerometer) 센서를 융합하여 비행체의 Roll, Pitch, Yaw 자세를 계측할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 일반적인 PID 제어기법을 적용하여 기존의 쿼드로터의 비행체에 대한 제어 성능을 실험을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1329-1330
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• 2015

본 논문은 무인항공기의 한 종류인 쿼드로터의 고장허용 제어기를 제안한다. 라그랑지안 방정식을 이용하여 쿼드로터를 모델링하고 인접한 두 로터가 작동하지 않는 경우에 쿼드로터에 작용하는 힘을 고려한다. 두 로터가 작동하지 않는 경우에 몸체의 평형을 유지하기 위한 고장허용 제어기를 제안하고, 리아프노프 정리에 입각하여 제안한 제어기를 입력한 경우 쿼드로터가 점근적으로 안정하게 되는 것을 보인다. 두 로터가 작동하지 않는 쿼드로터에 제안한 제어기를 입력하여 모의실험을 시행하고, 이를 통해 제어기의 우수성을 입증한다.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.8 no.4
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• pp.9-18
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• 2017

UAVs began to be actively applied to so-called 3D jobs, including the autonomous exploration, investigation, mapping, search and rescue, etc. since the mid-2000s. With this global trend, having a precise controllability of the UAV will certainly revolutionize the life of the modern human in the aspect of tremendous applications of the UAV. In the first part, a simplified dynamic model of the UAV identified using system identification techniques is compared with the previously built time-discrete linear model. In the second part, the three parameters of the dynamic model are estimated using the batch and RLS methods. Angular acceleration data of the quadrotor UAV at the hovering maneuver are analyzed and shown to be converging at all time. Also, according to the quadrotor flight data from both experiments and MATLAB simulations, the batch estimation method turns out to be more accurate than the RLS estimation method based on the comparison of final parameter values.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.50 no.9
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• pp.639-646
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• 2022

Landing site searching algorithms are developed for a quadrotor using a depth map in unknown environment. Guidance and control system of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) consists of a trajectory planner, a position and an attitude controller. Landing site is selected based on the information of the depth map which is acquired by a stereo vision sensor attached on the gimbal system pointing downwards. Flatness information is obtained by the maximum depth difference of a predefined depth map region, and the distance from the UAV is also considered. This study proposes three landing methods and compares their performance using various indices such as UAV travel distance, map accuracy, obstacle response time etc.

• Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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• v.23 no.4
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• pp.185-193
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• 2022

This paper proposes an adaptive sliding mode control with radial basis function neural network(RBFNN) scheme to enhance the performance of position and attitude tracking control of quadrotor UAV. The RBFNN is utilized on the approximation of nonlinear function in the UAV dynmic model and the weights of the RBFNN are adjusted online according to adaptive law from the Lyapunov stability analysis to ensure the state hitting the sliding surface and sliding along it. In order to compensate the network approximation error and eliminate the existing chattering problems, the sliding mode control term is adjusted by adaptive laws, which can enhance the robust performance of the system. The simulation results of the proposed control method confirm the effectiveness of the proposed controller which applied for a nonlinear quadrotor UAV is presented. Form the results, it's shown that the developed control system is achieved satisfactory control performance and robustness.

• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.20 no.3
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• pp.196-202
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• 2016

In this paper, a stationary wavelet transform method is proposed for improving the altitude control performance of quadrotor UAV using an ultrasonic rangefinder. A ground tests are conducted using an ultrasonic rangefinder that is much used for vertical takeoff and landing. An ultrasonic rangefinder suffers from signal's spike due to specular reflectance and acoustic noise. The occurred spikes in short time span need to be analyzed at both sides time and frequency domain. It was known that stationary wavelet transform is the transferring solution to the problem occurred by down sampling from DWT also more efficient to remove noise than DWT. The analyzed spikes of the ultrasonic rangefinder using a stationary wavelet transform and experimental results show that it can effectively remove the spikes of the ultrasonic rangefinder.