International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.4
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pp.303-312
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2010
This paper introduces the upper stage attitude control system of KSLV-I, which is the first space launch vehicle in Korea. The KSLV-I upper stage attitude control system consists of two electro-hydraulic actuators and a reaction control system using cold nitrogen gas. A proportional, derivative, and integral controller is designed for the electro-hydraulic thrust vectoring system, and Schmidt trigger ON/OFF controllers are designed for the reaction control system. Each attitude controller is designed to have enough stability margins. The stability and performance of KSLV-I upper stage attitude control system is verified via hardware in the loop tests. Hardware in the loop tests are accomplished for perturbed flight conditions as well as nominal flight condition. The test results show that the attitude control loop of KSLV-I upper stage is very stable and the attitude controllers perform well for all flight conditions. Attitude controllers designed in this paper have been successfully applied to the first flight of KSLV-I on August 25, 2009. The flight test results show that all attitude controllers of the KSLV-I upper stage performed well and satisfied the accuracy specifications even during abnormal flight conditions.
Kim, Jeong Won;Hwang, Dong-Hwan;Lee, Sang Jeong;Park, Chansik;Oh, Sang Heon;Kim, Se Hwan;Ahn, Lee-Ki;Lee, Jang-Ho
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.8
no.2
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pp.112-119
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2004
This paper proposes an attitude determination GPS/INS integrated system scheme for a UAV and presents experimental flight test results. The proposed system is designed as a part of an autopilot system and comprises a GPS attitude determination receiver, an off-the-shelf inertial measurement unit (IMU), and a navigation computer unit (NCU). UAV requires accurate attitude information for stable automatic flight control. The proposed system can provide accurate attitude information for the flight control computer (FCC) so that stable automatic flight control can be achieved. In order to verify the performance of the proposed scheme, an integrated navigation system has been developed. In order to evaluate the developed navigation system, the flight test has been performed. In the flight test, the developed system was shown to provide the position, the velocity and the attitude satisfactorily enough for stable flight control. The accuracy of the attitude information of the developed system was confirmed by comparing attitude of vertical gyro.
Initial attitude error is one of the large error sources in the navigation errors of SDINS. And it is important to decide the initial attitude of SDINS. The method, like a self-alignment or a transfer alignment method, is required to a precise INS. If we do not have a precise INS, we should get large attitude error. After performing the initial alignment, a vehicle has the initial attitude error. Therefore, it results in navigation error due to the initial attitude error. But, if we use position information during flight, we could estimate and compensate a vehicle attitude error. So, we can maintain a precise attitude in spite of existing the initial attitude error. Using the uplinked position information from a land-based radar system, the new algorithm estimates the attitude of the SDINS during flight ...
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.1
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pp.21-31
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2007
Relaxed Static Stability (RSS) concept has been applied to improve aerodynamic performance of modern version supersonic jet fighter aircraft. The T-50 advanced supersonic trainer employs the RSS concept in order to improve the aerodynamic performance. And the flight control system stabilizes the unstable aircraft and provides adequate handling qualities. The T-50 longitudinal control laws employ a proportional-plus-integral type controller based on a dynamic inversion method. The longitudinal dynamic modes consist of short period with high frequency and phugoid mode with low frequency. The design goal of longitudinal control law is optimization of short period damping ratio and frequency using Lower Order Equivalent System (LOES) complying the requirement of MIL-F-8785C. This paper addresses phugoid mode characteristics such as damping ratio and natural frequency that is affected by the nonlinear control laws such as angle of attack limiter, auto pitch attitude command system and autopilot of pitch attitude hold.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.6
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pp.524-532
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2002
This paper presents a new in-flight alignment method for an SDINS under large initial heading error. To handle large heading error, a new attitude error model is introduced. The attitude errors are divided into heading error and leveling errors using a newly defined horizontal frame. Some navigation error dynamic models are derived from the attitude error model for indirect feedback filtering of the in-flight alignment system. A Kalman filter with Position measurement is designed to estimate navigation errors as the indirect feedback filter Simulation results show that the proposed in-flight alignment method reduces the heading error very quickly from more than 40deg to about 5deg so as to apply a refined navigation filter. The total alignment process including leveling mode and navigation mode in addition to the proposed one allows large initial values not only in heading error but also in leveling errors.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.3
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pp.565-573
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2017
This paper presents a multistage in-flight alignment (MIFA) method for a strapdown inertial navigation system (SDINS) suitable for moving vehicles with no initial attitude references. A SDINS mounted on a moving vehicle frequently loses attitude information for many reasons, and it makes solving navigation equations impossible because the true motion is coupled with an undefined vehicle attitude. To determine the attitude in such a situation, MIFA consists of three stages: a coarse horizontal attitude, coarse heading, and fine attitude with adaptive Kalman navigation filter (AKNF) in order. In the coarse horizontal alignment, the pitch and roll are coarsely estimated from the second order damping loop with an input of acceleration differences between the SDINS and GPS. To enhance estimation accuracy, the acceleration is smoothed by a scalar filter to reflect the true dynamics of a vehicle, and the effects of the scalar filter gains are analyzed. Then the coarse heading is determined from the GPS tracking angle and yaw increment of the SDINS. The attitude from these two stages is fed back to the initial values of the AKNF. To reduce the estimated bias errors of inertial sensors, special emphasis is given to the timing synchronization effects for the measurement of AKNF. With various real flight tests using an UH60 helicopter, it is proved that MIFA provides a dramatic position error improvement compared to the conventional gyro compass alignment.
Kim, Dong-Gyun;Lee, Byoungjin;Lee, Young Jae;Sung, Sangkyung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.9
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pp.759-765
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2016
This paper presents the principle, dynamics modeling and control, hardware implementation, and flight test result of a hybrid-type unmanned aerial vehicle (UAV). The proposed UAV was designed to provide both hovering and fixed-wing type aerodynamic flight modes. The UAV's flight mode transition was achieved through the attitude transformation in pitch axis, which avoids a complex rotor tilt mechanism from a structural and control viewpoint. To achieve this, a different navigation coordinate was introduced that avoids the gimbal lock in pitch singularity point. Attitude and guidance control algorithms were developed for the flight control system. For flight test purposes, a quadrotor attached with a tailless fixed-wing structure was manufactured. An onboard flight control computer was designed to realize the navigation and control algorithms and the UAV's performance was verified through the outdoor flight tests.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.3
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pp.88-94
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2004
The KSR-III rocket is a liquid propellant sounding rocket and thrust vector control actuators and cold gas thrusters are used to control pitch and yaw, roll attitude respectively during thrusting phase. In this paper, the structure of designed attitude controller and gain scheduling, results of stability analysis for KSR-III rocket are presented. The attitude controller is implemented with flight software in the domestically developed INS and successfully performed its function in the flight test. The flight data are coincident with simulation results.
Park, Jong-Oh;Sul, Jae-Hoon;Kim, Sung-Chul;Lim, Young-Do
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.13
no.1
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pp.91-96
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2003
The forces and moments at the aircraft c.g. have components due to aerodynamic effects and to engine thrust. For the flight stability and autopilot systems we present a attitude control method using an intelligent control algorithm Which is based on the control rules from experts knowledge concerning the motion equations and other experiences. Then a robust fuzzy controller is developed to control the flight attitude. The controller can deal with multiple inputs and outputs. We have made an aircraft model and the orientation sensor for experimental flights. The control rules based on the flight expert s experience and knowledge can be programmed by fuzzy rules, and determined control rules by experimental flight. We can be stable attitude control by fuzzy controller.
Oh Sang Heon;Lee Sang Jeong;Park Chansik;Hwang Dong-Hwan
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.7
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pp.633-643
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2005
An unmanned aerial vehicle (UAV) is an aircraft controlled by .emote commands from ground station and/o. pre-programmed onboard autopilot system. A navigation system in the UAV provides a navigation data for a flight control computer(FCC). The FCC requires accurate and reliable position, velocity and attitude information for guidance and control. This paper proposes an ADGPS/INS integrated navigation system for a UAV. The proposed navigation system comprises an attitude determination GPS (ADGPS) receive., a navigation computer unit, and a low-cost commercial MEMS inertial measurement unit(IMU). The navigation algorithm contains a fault detection and isolation (FDI) function fur integrity. In order to evaluate the performance of the proposed navigation system, two flight tests were preformed using a small aircraft. The first flight test was carried out to confirm fundamental operation of the proposed navigation system and to check the effectiveness of the FDI algorithm. In the second flight test, the navigation performance and the benefit of the GPS attitude information were checked in a high dynamic environment. The flight test results show that the proposed ADGPS/INS integrated navigation system gives a reliable performance even when anomalous GPS data is provided and better navigation performance than a conventional GPS/INS integration unit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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