Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.7
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pp.641-647
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2015
This paper proposes a new strategy for a quad-rotor to track a moving object efficiently by using image processing and an extended Kalman filter. The goal of path planning for the quad-rotor is to design an optimal path from the start point to the destination point. To lengthen the freight time of the quad-rotor, an optimal path is required to reduce the energy consumption. To track a moving object, the mark signed on the moving object has been detected by a camera mounted first on the quad-rotor. The center coordinates of the mark and its area are calculated through the blob analysis which is one type of image processing. The mark coordinates are utilized to obtain information on the motion direction and the area of the mark is utilized to recognize whether the object moves backward or forward from the camera on the quad-rotor. In addition, an extended Kalman filter has been applied to predict the direction and speed of the dynamically moving object. Through these schemes, it is aimed that the quad-rotor can track the dynamic object efficiently in terms of flight distance and time. Through the two different route freights of the quad-rotor, the performance of the proposed system has been demonstrated.
Fuel cells are suitable for a power plant of a unmanned aerial vehicle (UAV) as it is not only environmentally friendly and quiet but also more efficient than an internal combustion engine. A fuel cell hybrid UAV has better performance in endurance than a fuel cell only or battery only UAV. One of the key purposes of making fuel cell hybrid UAVs is having long endurance and now maximum 26 hours of flight is possible. Because optimal design and control methods for fuel cell hybrid UAVs are absolutely needed for their long endurance we have to check the methods. The aircraft made by using application-integrated design method has less BOP mass and better performances. The optimal design and control methods are generally based on computer simulations or Hardware-In-The-Loop simulations by using dynamic models for their design and control. The Hardware-In-The-Loop simulation (HILS) is to use a hardware device like a fuel cell stack as well as a simulation program and it allows for making optimally designed applications. This paper introduce efficient methods of design, control and evaluation for the fuel cell hybrid UAVs.
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.
Cho, Jae Myung;Jang, Joon;Choi, Woo Chun;Bae, Jong In
Journal of Aerospace System Engineering
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v.13
no.3
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pp.32-39
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2019
Sensor pods mounted on the exterior of the aircraft used for tactical missions should have a fatigue life based on the expected load spectrum during operation. For mission equipment such as the sensor pod, the frequency fatigue life prediction method which applies the dynamic vibration environment condition is preferred due to the efficiency of the analysis. In this paper, a fatigue life prediction method in the frequency domain where stress due to static and dynamic loads is synthesized based on the actual flight load spectrum is proposed. After comparison with the existing analysis method, the fatigue life of the proposed analysis method was predicted conservatively. The proposed sensor pods satisfy the requirements of the fatigue life.
EOTS(Electro-Optical Tracking System) is utilized in acquiring visual information to assess a guided missile's performance. As the missile travels so fast, it is almost impossible for operator to re-capture the lost target. The RADAR or telemetry data are used to re-capture the lost target however facilities to receive real time data is required, which constrains selection of tracking site. Unlike aforementioned data, pre-calculated nominal trajectory can be used without communication facility. This paper proposes a method to predict lost target's state by employing nominal trajectory. Firstly, observed trajectory and nominal trajectory are compared using DTW and current target's state is predicted. The predicted state is used as observation in Kalman filter's correction phase to predict target's next state. The plausibility of the proposed method is verified by applying on actual missile trajectory.
The deep space orbit determination software (DSODS) is a part of a flight dynamic subsystem (FDS) for the Korean Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO), a lunar exploration mission expected to launch after 2018. The DSODS consists of several sub modules, of which the orbit determination (OD) module employs a weighted least squares algorithm for estimating the parameters related to the motion and the tracking system of the spacecraft, and subroutines for performance improvement and detailed analysis of the orbit solution. In this research, DSODS is demonstrated and validated at lunar orbit at an altitude of 100 km using actual Lunar Prospector tracking data. A set of a priori states are generated, and the robustness of DSODS to the a priori error is confirmed by the NASA planetary data system (PDS) orbit solutions. Furthermore, the accuracy of the orbit solutions is determined by solution comparison and overlap analysis as about tens of meters. Through these analyses, the ability of the DSODS to provide proper orbit solutions for the KPLO are proved.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.2
s.152
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pp.180-188
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2007
In this paper the longitudinal control problem for the large WIG(wing-in-ground effect) craft is considered in the sense of the control augmentation system(CAS) derived by control surface of elevator. In order to achieve longitudinally stable systems, two modes of CAS are applied to the control systems which are pitch rate hold mode and pitch hold mode for steady flight. Since the employed CASs include the dynamic properties of the actuator time delay and the low pass filter, it provides the possible solution to be applicable to real systems. Nonlinear model simulations are fulfilled to investigate the effectiveness of the applied CASs with wind disturbance.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.10
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pp.959-965
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2011
A modeling and power simulation of a small UAV's electric propulsion systems is described. Each power source is modeled and simulated in Matlab/Simulink and it is compared flight test data during 4 hr 30 min with simulation results about 200 W electric propulsion system using fuel cell and battery as a main power sources. In result, it is properly simulated performance and dynamic characteristic of each electric power source. Through this, it is revealed that the simulation is available as a means of predicting power characteristic variation for electric propulsion systems of different class.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.7
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pp.542-550
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2018
This paper presents design of a bearingless main rotor of SNUF (Seoul National University Flap) blade equipped with active trailing-edge flap to reduce the hub vibratory loads during helicopter forward flight. For that purpose, sectional design of the flexbeam is carried out using the thin-walled composite material rotating beam vibration analysis program (CORBA77_MEMB) in EDISON. Using the multi-body dynamics analysis program, DYMORE, blade dynamic characteristics and those of the loads control are examined using the active trailing-edge flap in terms of the flexbeam sectional design.
Aerial application using an unmanned agricultural helicopter would allow precise and timely spraying. The attitude of a helicopter depends on a number of dynamic variables for roll-balanced flight. Laterally tilting behavior of a helicopter is a physically intrinsic phenomenon while hovering and forwarding. In order to balance the fuselage, the rotor should be counter-tilted, resulting in the biased down-wash. The biased spraying toward right side causes uneven spray pattern. In this study, a raised tail rotor system for the roll-balanced helicopter was studied. Thrust of the tail rotor system was measured and theoretically estimated for the fundamental database of the roll-balanced helicopter design. The estimated tail thrust and roll-moment would be used to design the raising height of tail rotor and roll balancing dynamics. The unmanned agricultural helicopter required the tail rotor thrust of about 39.2 N (4.0 kgf) during hovering with a payload of 235.4 N (24 kgf). A raised tail rotor system would compensate for the physical tilt phenomena. A further attitude control system of helicopter would assist roll-balanced aerial spray application.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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