International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권4호
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pp.395-404
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2006
The objective of this paper is to generate a desired flight path to be followed by an autonomous airship. The space is supposed without obstacles. As there are six degrees of freedom and only three inputs for the LSC AS200 airship, three equality constraints appear due to the under-actuation.
The airship is starting to receive new highlights as a stable floating platform. A floating platform can serve as a telecommunication relay station or an environmental outpost. Much of these operations require unmanned autonomous operation on the airship. Due to difficulties in modelling and identifying the airship, controlling the airship is not an easy task. Different from the normal aircraft, the airship is affected by "added mass" and buoyancy. The added mass is the additional mass felt required to move the object in a fluid. As we are searching for a stable floating platform, controlling the airship to keep station is critical. We use a simple airship model with added mass for simulation. Classical controller is used to find acceptable airship performances.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제6권2호
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pp.64-75
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2005
The Stratospheric Airship Platform (SAP) has a capability of performing the autonomous and guidance flight to satisfy given missions. To be used as the High Altitude Platforms (HAPs), the capabilities of controlling platform's accurate position and keeping the station point are the most important features. Under this circumstances Autonomous Flight Control System (AFCS) is a critical system and plays a key role in achieving the given requirements and succeeding in missions. In this paper, the design and analysis results of the AFCS algorithms and controller are presented. The brief summary of the AFCS hardware structure is also explained. The autopilot controller and guidance logics were designed based on the linear dynamics of the unmanned airship platform and the full nonlinear dynamics was considered to evaluate and verify their performances.
The flight control system designed for an unmanned airship, which is under development by KARI, is in reduced. First, the dynamic characteristics of the airship are addressed, which are fairly different from those of the nominal aircraft. In order to implement autonomous flight for the unmanned airship, flight control logic is designed including autopilot and guidance law. The autopilot is designed under consideration of the velocity region of the unmanned airship. The guidance laws are implemented in main operational modes such as point navigation, station keeping and spiral up/down for emergency return. Their simulation results are also presented in order to validate performances of the flight control system.
In this paper, a waypoint guidance law Line Tracking algorithm is designed for testing an Unmanned Airship. In order to verify, we develop an autonomous flight control and test system of unmanned airship. The flight test system is composed FCC (Flight Control Computer), GCS (Ground Control System), Autopilot & Guidance program, GUI (Graphic User Interface) based analysis program, and Test Log Sheet for the management of flight test data. It contains flight test results of single-path & multi-path following, one point continuation turn, LOS guidance, and safe mode for emergency.
For long time, the takeoff and landing control of airship was worked by human handling. With the development of the autonomous control system, the exact controls during the takeoff and landing were required and lots of methods and algorithms were suggested. This paper presents the result of airship take-off and landing by buoyancy control using air ballonet volume change and performance control of pitch angle for stable flight within the desired altitude. For the complexity of airship's dynamics, firstly, simple PID controller was applied. Due to the various atmospheric conditions, this controller didn’t give satisfactory results. Therefore, new control method was designed to reduce rapidly the error between designed trajectory and actual trajectory by learning algorithm using an artificial neural network. Generally, ANN has various weaknesses such as large training time, selection of neuron and hidden layer numbers required to deal with complex problem. To overcome these drawbacks, in this paper, the RBFN (radial basis function network) controller developed.
오랜기간 비행선의 이착륙은 사람에 의한 수동으로 이루어졌으나, 자동제어시스템의 개발과 함께 이를 비행선에 적용하여 보다 정확한 이착륙의 필요성이 대두되었으며, 많은 알고리즘이 개발되고 있다. 본 논문에서는 기낭의 압력제어에 의한 비행선의 이착륙제어를 다룬다. 비행선의 운동방정식은 비선형 방정식으로 매우 복잡하여 우선 간단한 PID제어기에 의한 해법을 제시하였다. 그러나, 운항시 대기조건이 빠르게 변하므로 변하는 예측 불가능한 외란에 대해서는 만족스런 성능을 보이지 못하였다. 따라서, 본지에서는 인공 신경망을 이용한 학습알고리즘을 토대로 원하는 궤적에 빠르게 추종하도록 설계하였다. 일반적으로 인공신경망은 복잡한 문제에 있어서 많은 수의 은닉층과 뉴런이 필요하고 또한 훈련시간이 많이 걸리는 단점이 있기에 이를 해결하기 위해 비행선 이착륙 문제에 대한 일반적인 인공신경망 적용에 대해 연구하였다. 본지에서는 RBFN(radial basis function network)제어기를 설계하였고, 신경 회로망의 가중치는 외란이 인가되거나 부하특성이 비선형적으로 변화되는 것을 고려하도록 기준입력과 실제 비행선 모델의 출력사이의 오차를 최소화하는 방향으로 학습을 진행하였다. 그 결과 최대 15m의 오차를 보이는 PID제어기보다 양호한 결과를 얻었다.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제5권2호
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pp.1-7
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2018
This study examines the history of Korean aviation industry and presents the investment strategy based on the evidence and the 4th industrial revolution. Looking at the evolution of the Korean aviation industry and its technological development will be a great help to support industrial and technological innovation in the future. The modern aviation industry is divided into stages of development, focusing on maintenance of equipment introduced in advanced countries, localization through license assembly, production of products based on technology, and international joint development. The development of aeronautics technology has been progressing towards a general improvement of economic efficiency, aircraft safety efficiency through environmental-friendliness, unmanned operation, and downsizing. The Korea Aerospace Research Institute has secured key technologies through development of several aircrafts such as Experimental Aircraft Kachi, EXPO Unmanned Airship, Twin-engine Composite Aircraft, Canard Aircraft, Multi-Purpose Stratosphere unmanned-airship, Medium Aerostats, Smart UAV, Surion, EAV-2H, KC-100, and OPV. The development strategy is discussed at the level of the evidence-based investment strategy that is currently being discussed, and so the investment priorities in aircraft is high. Current drone usage and development direction are not only producing parts using 3D printer, but also autonomous flight, communication (IoT, 5G), information processing (big data, machine learning). Therefore, the aviation industry is expected to lead the fourth industrial revolution.
This paper presents the wall following control of a small indoor airship (blimp). The purpose of the wall following control is that a blimp maintains its position and pose and flies along the wall. A blimp has great inertia and it is affected by temperature, atmospheric pressure, disturbance and air flow around blimp. In order to fly indoors, a volume of blimp should be small. The volume of a blimp becomes small then the buoyancy of a blimp should be smaller. Therefore, it is difficult to attach additional equipments on the blimp which are necessary to control blimp. For these reasons, it is difficult to control the pose and position of the blimp during the wall following. In our research, to cope with its defects, we developed new blimp. Generally, a blimp is controlled by using rudders and elevators, however our developed blimp has no rudders and elevators, and it has faster responses than general blimps. Our developed blimp is designed to smoothly follow the wall by using low-cost small ultra sonic sensors instead of high-cost sensors. Finally, the controller is designed to robustly control the pose and position of the blimp which could control in spite of arbitrary disturbance during the wall following, and the effectiveness of the controller is verified by experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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