• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권10호
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• pp.1023-1030
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• 2015

The purpose of this paper is to present the basic mathematical modeling of a hexacopter, which could be used to develop proper methods for stabilization and trajectory control. A hexacopter consists of six rotors with three pairs of counter-rotating fixed-pitch blades. This mechanism is an under-actuated, dynamically unstable, six-degrees-of-freedom system. The whole motion of this object consists of translational and rotational motion in three dimensions, where the translational motion is created by changing the direction and magnitude of the upward propeller thrust. The hexacopter is controlled by adjusting the angular velocities of the rotors, which are spun by electric motors. It is assumed to be a rigid body; thus, the differential equation of the hexacopter dynamics can be derived from the Newton-Euler equation. The Euler-angle parametrization of the three-dimensional rotations contains singular points in the coordinate space that can cause failure of both the dynamical model and control. In order to avoid singularities, the rotations of the hexacopter are parametrized in terms of quaternions. This choice has been made considering the linearity of the quaternion formulation and their stability and efficiency. Further, control simulation of a hexacopter applying cascaded-PID control is also presented in this paper.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권7호
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• pp.519-523
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• 2016

This paper proposes a method of estimating the actuator faults of a hexacopter without using encoders when one or more of six actuators do not operate normally. In the case of the hexacopter, a Pseudo-Inverse matrix is generally used to obtain the rotational speed of the actuators because the matrix that transforms the rotational speed of the actuators into the thrust and torque of the body coordinate system is not a square matrix. However, the method based on the Pseudo-Inverse matrix cannot detect the actuator faults correctly because the Pseudo-Inverse matrix is approximate. In the proposed method, the actuator faults are estimated by modifying the transform matrix using the property that the actuators of the hexacopter are symmetrical. The simulation results show the effectiveness of the proposed method when faults occur in one or more of the six actuators.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.54-63
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• 2016

A novel attitude tacking control method using Time Delay Control (TDC) scheme is developed to provide robust controllability of a rigid hexacopter in case of single or multiple rotor faults. When the TDC scheme is developed, the rotor faults such as the abrupt and/or incipient rotor faults are considered as model uncertainties. The kinematics, modeling of rigid dynamics of hexacopter, and design of stability and controllability augmentation system (SCAS) are addressed rigorously in this paper. In order to compare the developed control scheme to a conventional control method, a nonlinear numerical simulation has been performed and the attitude tracking performance has been compared between the two methods considering the single and multiple rotor faults cases. The developed control scheme shows superior stability and robust controllability of a hexacopter that is subjected to one or multiple rotor faults and external disturbance, i.e., wind shear, gust, and turbulence.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.266-272
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• 2019

멀티콥터는 수직 이착륙 할 수 있다는 장점 때문에 활용이 증가하고 있으며 이러한 멀티콥터의 정상적인 동작을 위해서는 고장 검출과 분리 문제가 매우 중요하다. 본 논문에서는 해석적 방법에 기반하여 헥사콥터 구동기의 고장을 검출하고 분리하는 새로운 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 헥사콥터의 수학적 모델로부터 추정한 구동기의 각속도를 이용하여 잔차를 새롭게 정의하고 생성된 잔차와 문턱값을 비교하여 구동기의 고장을 검출한다. 고장이 검출되면 헥사콥터의 동역학 모델과 생성된 잔차를 결합하여 고장을 분리한다. 제안한 방법은 수학적 모델을 기반으로 하여 간단하면서도 효과적이다. 헥사콥터 구동기의 단일 고장 상황을 가정한 시뮬레이션을 통해 제안한 방법의 유효성을 검증하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권8호
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• pp.53-59
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• 2022

In this study, an experimental device was fabricated to evaluate the hovering flight performance of a single rotor on a hexacopter used for river surveillance, and a thrust performance test was conducted. In addition, the 3D profile of the propeller was extracted by 3D scanning and CFD analysis was performed using ANSYS CFD 14.5 based on the extracted 3D model of the propeller. The aerodynamic characteristics were compared with the results of the performance tests and CFD analysis, and the vortex structure corresponding to each motor rotational speed in revolutions per minute (rpm) was identified. In the future, we plan to provide valuable data for multicopter propeller design and performance verification.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.204-209
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• 2016

In this paper, an unmanned delivery service using drone was proposed and verified the feasibility. The multicopter has GPS for autopilot and a camera for remote control by human operator. The gripper for manipulation of delivery object was designed and evaluated. The multicopter flies to a given position automatically based on GPS, and approaches to the prepared delivery desk by remote control of human operator using the received image from the multicopter. GPS sensor verification and experimental PID tuning were performed to ensure the flight stability. The flight tests were carried out to verify the feasibility of delivery service.

• Telecommunications review
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• 제24권4호
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• pp.468-480
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• 2014

오늘날 개발되는 항공전자 시스템에서는 연합 구조(Federated Architecture)를 기반으로 전자장치들이 각각 하나의 소프트웨어 모듈이나 응용 프로그램을 수행하고 있으며 이들은 네트워크를 통해 연결된다. 이러한 연합 구조는 전체 시스템을 매우 복잡하게 하며 SWaP(Size, Weight and Power) 문제를 일으킬 수 있다. 본 논문은 이러한 문제가 특히 심각한 소형 무인 항공기에서 ARINC 653이 정의하고 있는 파티셔닝 기술을 활용하여 여러 임무 소프트웨어를 통합 운영하고 SWaP 문제를 효과적으로 해결할 수 있음을 보인다. 본 논문은 특히 실제 헥사콥터와 쿼드콥터에 통합 임무 시스템을 탑재하여 시험 비행을 성공적으로 수행했음을 보인다. 본 연구를 통해서 제시되는 통합 임무 소프트웨어를 운영하기 위해서 필요한 소프트웨어 기술과 통합 방법론은 SWaP이 중요한 다양한 실시간 시스템에 응용될 수 있다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.54-60
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• 2018

본 논문에서는 쿼드콥터 드론의 충돌방지를 위한 효율적인 자동제어 방법을 제안한다. 일반적인 드론조종 방법은 RC 조종기에서 노브의 움직임을 PWM 신호로 변환하여 전송하면 이를 드론의 무선 수신부에서 수신하여 비행제어(FC) 모듈에 전달하는 방식으로 이루어진다. 드론의 수신기와 FC 모듈 사이에 충돌 회피 모듈을 구현하여 쓰로틀, 피치 및 롤 제어 신호를 모니터링하고 변경하는 방식으로 드론 충돌을 방지한다. 충돌을 방지하기 위해 LiDAR 거리 센서와 서보 모터를 설치하여 주기적으로 비행 방향을 중심으로 -45도에서 +45도 이내의 장애물 거리를 측정한다. 충돌이 예상되면 수신된 PWM 신호를 변경하여 FC 모듈로 전송함으로써 충돌을 방지한다. 우리가 제안한 방법을 쿼드콥터 드론에 적용하여 실험을 통해 검증한 결과, 조종자 부주의 혹은 조종 미숙으로 인해 발생할 수 있는 충돌을 방지할 수 있어 안전성이 향상됨을 보였다.