In this paper, we investigate the time-sampling effects on the digital implementation of singular perturbation based STT autopilot with excellent performance and propose a compensation method for the time-sampling effects. In digitization of analog STT autopilot, it is found that the stability margin of the fast dynamics is mostly affected to lead to rapid decrease. Under the this analysis, a composite digital controller with additional compensator for fast dynamics is proposed to improve the time-sampling effect and a simulation verifies the result.
This paper proposes apractical design method for ship-to-ship missiles' autopilot. When the pre-designed analogue autopilot is implemented in digital way, theygenerally suffer from severe performance degradation and instability problem even for a sufficiently small sampling time. Also, aerodynamic uncertainties can affect the overall stability and this happens more severely when the nonlinear autopilot is digitally implemented. In order to realize a practical autopilot, two main issues, digital implementation problem and compensation for the aerodynamic uncertainties, are considered in this paper. MIMO (multi-input multi-output) nonlinear autopilot is presented first and the input and output of the missile are discretized for implementation. In this step, the discretization effect is compensated by designing an additional control input. Finally, we design a parameter adaptation law to compensate the control performance. Stability analysis and 6-DOF (degree-of-freedom) simulations are presented to verify the proposed adaptive autopilot.
In this paper, we present a method to design a coupled autopilot for STT missiles which have severe aerodynamic cross-coupling. The aerodynamic model is derived in the meneuver plane and, based on that model, an autopilot scheduled by the normal acceleration and the estimated bank angle is designed. Bank angle is obtained by a simple estimator. With the proposed autopilot, it is shown by computer simulations that induced moments are properly compensated and the performance is supiorior to the conventional autopilot.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.16
no.3
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pp.7-14
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2008
In modern aircraft, an autopilot system is getting more important. There are not many autopilot systems applied to small aircraft. Also the autopilot system in large or medium aircraft is difficult to apply to small aircraft directly. It is necessary to make a new autopilot system for small aircraft. In this paper, we implement the small aircraft simulator with autopilot system using SIMULINK. The various modes of autopilot - such as altitude select/hold, attitude hold, heading hold, etc. - are implemented to the flight simulator and tested. We also implement the VOR mode for aircraft guidance.
Kim, Yoon-Hwan;Won, Dae-Yeon;Kim, Tae-Hun;Tahk, Min-Jea;Jun, Byung-Eul;Lee, Jin-Ik;An, Jo-Young
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.129-136
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2008
An roll-pitch-yaw integrated autopilot for missiles is designed for compensation of dynamics coupling. The proposed autopilot is based on the classical control technique. The gains of the proposed autopilot are optimized by using co-evolutionary augmented Lagrangian method(CEALM). Several cost functions are compared in order to find feasible control gains. For a case that a bank angle of missiles is unknown, multiple models are used in the autopilot optimization. In nonlinear simulations as well as linear simulations, the proposed autopilot provided good performances.
The purpsoe of automatic steering system is to keep the ship's course stable with the minimum course error and rudder angle, and there have been a number of studies as to the optimal design and adjustment of the autopilot. Recently, modern control theories are being used widely in analyzing and designing the system. When a ship is at sea, autopilot installed on the ship plays an important role, particularly in the respect of economic aspects, that is, when the design and the adjustment of adjustable parameters are not conducted perfectly, the amount of loss in energy and the extension of sailing distance become large. Therefore the optimal design and adjustment of a autopilot are very important. Though P.I.D type autopilots are widely spread and generally used in modern ships, the suitability and the adjusting method are not clarified. In this paper the authors considered the stabilaity and the economical efficiency of the P.I.D. type autopilot and investigated various facts which should be considered at the time of designing and using the P.I.D. type autopilot through the digital computer simulation.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2005.10a
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pp.17-22
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2005
This paper presents a new adaptive autopilot for ships based on the Adaptive Neural Networks. The proposed adaptive autopilot is designed with some modifications and improvements from the previous studies on Adaptive Neural Networks by Adaptive Interaction (ANNAI) theory to perform course-keeping, turning and track-keeping control. A strategy for automatic selection c! the neural network controller parameters is introduced to improve the adaptation ability and the robustness of new ANNAI autopilot. In Part II of the paper, to show the effectiveness and feasibility of the proposed ANNAI autopilot, computer simulations of course-keeping and track-keeping tasks with and without the effects of measurement noise and external disturbances are presented.
This paper presents a new adaptive autopilot for ships based on the Adaptive Neural Networks. The proposed adaptive autopilot is designed with some modifications and improvements from the previous studies on Adaptive Neural Networks by Adaptive Interaction (ANNAI) theory to perform course-keeping, turning and track-keeping control. A strategy for automatic selection of the neural network controller parameters is introduced to improve the adaptation ability and the robustness of new ANNAI autopilot. In Part II of the paper, to show the effectiveness and feasibility of the proposed ANNAI autopilot, computer simulations of course-keeping and track-keeping tasks with and without the effects of measurement noise and external disturbances will be presented.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.4
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pp.688-696
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2017
This paper presents an integrated roll-pitch-yaw autopilot using an equivalent based sliding mode control for skid-to-turn nonlinear time-varying missile system with lumped disturbances in its six-equations of motion. The considered missile model are developed to integrate the model uncertainties, external disturbances, and parameters perturbation as lumped disturbances. Moreover, it considers the coupling effect between channels, the variation of missile velocity and parameters, and the aerodynamics nonlinearity. The presented approach is employed to achieve a good tracking performance with robustness in all missile channels simultaneously during the entire flight envelope without demand of accurate modeling or output derivative to avoid the noise existence in the real missile system. The proposed autopilot consisting of a two-loop structure, controls pitch and yaw accelerations, and stabilizes the roll angle simultaneously. The Closed loop stability is studied. Numerical simulation is provided to evaluate performance of the suggested autopilot and to compare it with an existing autopilot in the literature concerning the robustness against the lumped disturbances, and the aforesaid considerations. Finally, the proposed autopilot is integrated in a six degree of freedom flight simulation model to evaluate it with several target scenarios, and the results are shown.
Unmanned Aerial Vehicle(UAV) needs autonomous flight capability to accomplish various mission objectives. For this objective, the autopilot is a key element in the UAV system design. The principal goal of autopilot is to guide the aircraft under varying external disturbances throughout the mission phases. The external disturbances include gravity effect, wind gust, and other unexpected obstacles. The gust affects the aircraft flight performance to a significant extent. UAV's low speed, light weight, and the absence of human judgment makes un predictable gust more dangerous. Autopilot design in general takes the gust effect into account to satisfy flight performance requirement. In this study..
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[게시일 2004년 10월 1일]
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