• 한국항행학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.574-579
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• 2016

쿼드로터는 일반 무인항공기와 달리 구조가 단순하고 그 활용 가치가 매우 높아 많은 사람들의 관심을 받고 있다. 하지만 드론에 대한 관심이 높아짐에 따라 항공 안전사고 또는 분실에 대비한 비행체의 안정성과 위치파악의 중요성이 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 쿼드로터의 모델링을 수식적으로 유도하여 이를 선형화시켜 간단한 제어기로 모델을 안정화시키고 다양한 센서로부터 얻은 데이터를 필터를 거쳐 기울어진 정도를 파악하여 보다 안정한 호버링이 가능한 추적 시스템을 제안하였다. 개발된 추적시스템은 비행 중인 쿼드로터의 위치를 컴퓨터로 전송해 이를 경로로 나타내어 비행경로를 파악할 수 있고 비행속도, 고도 등의 다양한 정보를 동시에 확인할 수 있게 하였다. 그리고 실제 쿼드로터에 사용되는 센서는 외란과 진동에 의해 정확한 센서 값을 측정할 수 없기 때문에 칼만필터와 상보필터를 통한 센서 결합으로 이를 극복하여 쿼드로터 호버링의 안정성을 PID 제어를 통해 구현하였다. 이를 모의 실험을 통하여 쿼드로터의 속도, 위치, 고도 등의 다양한 정보를 실시간으로 확인하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권1호
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• pp.10-18
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• 2010

The purpose of this paper deals with direct multiple-shooting method (DMS) to resolve helicopter maneuver problems of helicopters. The maneuver problem is transformed into nonlinear problems and solved DMS technique. The DMS method is easy in handling constraints and it has large convergence radius compared to other strategies. When parameterized with piecewise constant controls, the problems become most effectively tractable because the search direction is easily estimated by solving the structured Karush-Kuhn-Tucker (KKT) system. However, generally the computation of function, gradients and Hessian matrices has considerably time-consuming for complex system such as helicopter. This study focused on the approximation of the KKT system using the matrix exponential and its integrals. The propose method is validated by solving optimal control problems for the linear system where the KKT system is exactly expressed with the matrix exponential and its integrals. The trajectory tracking problem of various maneuvers like bob up, sidestep near hovering flight speed and hurdle hop, slalom, transient turn, acceleration and deceleration are analyzed to investigate the effects of algorithmic details. The results show the matrix exponential approach to compute gradients and the Hessian matrix is most efficient among the implemented methods when combined with the mixed time integration method for the system dynamics. The analyses with the proposed method show good convergence and capability of tracking the prescribed trajectory. Therefore, it can be used to solve critical areas of helicopter flight dynamic problems.

• 융합보안논문지
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• 제18권5_2호
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• pp.3-10
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• 2018

드론은 지상에서 전파를 사용하여 조종, 제어가 가능한 무인 항공기로 조종사가 탑승하지 않고 무인으로 움직인다. 무인항공기의 역사는 군사용에서 시작되었는데 1917년 미국에서 제작된 '스페리 에어리얼 토페도' 드론이 폭탄을 싣고 최초로 비행에 성공한 것이 첫 무인항공의 시작이었다. 무인항공 기술의 발달로 군사용 드론의 용도는 더욱 넓은 분야로 확대되었다. 최근 드론의 용도는 농업, 산업, 물류, 방송, 안전 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 그에 따른 시장의 규모도 점차 확대되고 있다. 드론은 우리의 실생활에 깊이 파고들어 없어서는 안 될 존재로 부각되고 있지만 사용자의 용도에 따라 나쁜 목적으로 사용될 수 있고 이로 인한 위험요소는 간과되고 있는 현실이다. 따라서 드론과 관련한 기술적인 결함과 조종자의 실수로 발생될 수 있는 사고까지 완벽하게 예방할 수 없지만 드론을 불법하게 사용하여 발생될 수 있는 사생활 침해, 보안 유출, 테러 등은 사전에 차단되어야만 드론산업 발전의 저해가 되지 않고 가속화를 가져올 것으로 본다.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.527-532
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• 2020

인천국제공항과 김포국제공항을 포함하는 서울 접근 관제 구역은 하루 1,000여 대의 항공기가 운용되어 혼잡할 뿐만 아니라 북쪽으로 공역이 제한되어있기 때문에, 항공기 간의 적절한 분리 유지를 통한 안전관리가 까다롭고 관제사의 업무 부하가 높은 편이다. 본 연구에서는 최근 3년간의 ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) 항적 데이터를 기반으로, 관제사의 벡터링이 추가되지 않은 원래 비행계획 상의 항로와 절차를 예측하고, 이를 이용하여 서울 접근 관제 구역 내 항공기 운용의 구조적인 안전도를 분석하였다. 안전 지표로서는 대형 무인항공기의 탐지 및 회피 시스템에 적용하기 위해 개발된 DWC (detect and avoid well clear) 지표가 사용되었으며, 이를 통하여 가장 위험도가 높은 지역들을 판별하였다. 활주로 방향에 무관하게 인천국제공항의 서쪽 지역을 사용하는 이/착륙 절차 주변이 가장 위험도가 높게 나타났다. 이외에 도착 절차들의 합류 지점과 출/도착 절차들의 교차 지점이 상대적으로 위험도가 높게 나타났다.

• 한국항행학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.95-101
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• 2024

본 논문에서는 다양한 eVTOL (electric vertical take-off and landing) 항공기의 안전성 평가 수행을 위한 가변형 시뮬레이션 환경을 구축하고자 한다. eVTOL 항공기마다 적용되는 Inceptor, 항공기 동역학 모델, 제어기가 상이하므로, 이를 가변형으로 구성하여 eVTOL 항공기마다 안전성 시험 평가 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성하였다. eVTOL 항공기의 안전성 평가 수행을 위한 시험 항목 및 성능 지표를 설정하였으며, 시험 항목별 시험절차에 따라 안전성 시험 평가 시 필요한 지상보조설비를 구상하여 시뮬레이션 환경에 구현하였다. 또한, 시뮬레이션 내 eVTOL 항공기의 데이터를 활용한 안전성 성능 분석을 위해 MATLAB/Simulink 기반의 시뮬레이션 비행데이터 수집 환경을 구축하고, 안전성 성능 분석을 위한 툴을 구현하였다. 최종적으로 본 논문에서 구현한 가변형 시뮬레이션 환경에서의 안전성 시험 비행 수행 및 성능 분석을 수행하였으며, 정상적으로 수행되는 것을 확인함으로써 시뮬레이션 환경을 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권8호
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• pp.583-593
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• 2018

자연 대기에서 발생하는 낙뢰는 항공기에 용융, 소손 및 아크 등의 물리적인 손상을 발생시킬 뿐만 아니라, 낙뢰의 관통 과정에서 발생하는 기체 외부의 자기장은 기체 내부의 전자장비 및 배선에 전압 및 전류 과도현상을 발생시킨다. 이러한 효과는 항공기 내부의 항공전자시스템에 유도낙뢰를 발생시켜 안전한 비행을 불가능하게 한다. 본 논문에서는 표준감항인증 요구도를 만족하는 보호회로 설계 기법과 공인인증된 시험 결과를 소개하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권10호
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• pp.988-995
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• 2008

본 논문에서는 궤환선형화를 이용한 일치기법을 사용하여 다수 무인기의 편대비행 제어기를 설계하였다. 제안한 기법은 한 대의 리더기를 중심으로 하는 집중형 방식이 아닌 분산형 방식으로, 각 개체의 제어입력은 인접한 개체만의 정보만을 이용하여 설계된다. 라플라시안 행렬을 이용하여 개체 간의 정보 교류를 정의한 후, 궤환선형화 과정을 거친 비행체에 적용하였다. 또한, 본 논문에서 제안한 제어기의 안정성 해석을 수행하였다. 또한 제안한 제어기의 성능을 검증하기 위해서 회전익 무인기 비행체 모델에 대한 수치 시뮬레이션을 수행하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제7권1호
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• pp.1-17
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• 2020

In this paper, a new model-based Fault Detection and Diagnosis (FDD) method for an agile supersonic flight vehicle is presented. A nonlinear model, controlled by a classical closed loop controller and proportional navigation guidance in interception scenario, describes the behavior of the vehicle. The proposed FDD method employs the Inertial Navigation System (INS) data and nonlinear dynamic model of the vehicle to inform fins damage to the controller before leading to an undesired performance or mission failure. Broken, burnt, unactuated or not opened control surfaces cause a drastic change in aerodynamic coefficients and consequently in the dynamic model. Therefore, in addition to the changes in the control forces and moments, system dynamics will change too, leading to the failure detection process being encountered with difficulty. To this purpose, an equivalent aerodynamic model is proposed to express the dynamics of the vehicle, and the health of each fin is monitored by the value of a parameter which is estimated using an adaptive robust filter. The proposed method detects and isolates fins damages in a few seconds with good accuracy.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권4호
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• pp.338-344
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• 2010

This paper discusses the development of the control system of a mini quadrotor in Konkuk University for indoor applications. The attitude control system consists of a stability augmentation system, which acts as the inner loop control, and a modern control approach based on modeling will be implemented as the outer loop. The inner loop control was experimentally satisfied by a proportional-derivative controller; this was used to support the flight test in order to validate the modeling. This paper introduces the mathematical model for the simulation and design of the optimal control on the outer loop control. To perform the experimental tests, basic electronic hardware was developed using simple configurations; a microcontroller used as the embedded controller, a low-cost 100 Hz inertial sensors used for the inertial sensing, infra-red sensors were employed for horizontal ranging, an ultrasonic sensor was used for ground ranging and a high performance propeller system built on an quadrotor airframe was also employed. The results acquired from this compilation of hardware produced an automatic hovering ability of the system with ground control system support for the monitoring and fail-safe system.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.67-74
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• 2005

본 논문에서는 3단형 발사체의 TVC 자세제어설계 및 벤딩필터 설계 결과를 제시하였다. TVC 자세제어기로 사용된 비례미분 제어기의 이득을 안정성 여유 조건을 토대로 제어루프의 고유주파수의 함수 형태로 결정되도록 하였으며, 유연모드 안정화를 위한 벤딩필터의 계수는 파라미터 최적화 기법을 이용해서 주어진 안정성 구속조건을 만족시키도록 결정하였다. 설계된 TVC 제어기와 벤딩필터의 타당성 및 성능에 대한 최종적인 분석은 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통하여 수행되었다.