• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.106-119
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• 2020

본 논문에서는 극 배치 기법을 활용하여 쿼드로터 시스템의 제어기법을 제안한다. 일반적으로 상태 궤환 제어기를 사용하여 제어된 시스템 성능을 개선하기 위해서는 많은 제어 이득 값 선정에서의 시행착오가 필요하다. 이러한 복잡성을 완화시키고, 체계적인 제어 이득 선정을 위해 쿼드로터의 폐루프 시스템을 분석한다. 시스템 성능을 개선시키기 위해 극 배치 기법을 활용한 제어 이득 결정 알고리즘을 제안한다. 제안된 제어기법은 실제 시스템인 쿼드로터에 적용하여 유효성을 입증한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.305-316
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• 2014

항공전자 장비들의 급속한 발전으로 인해 무인항공기의 크기가 소형화 되고 있으나, 무인항공기에 대해 주어지는 임무는 더욱 정확하고 복잡해지고 있다. 정지비행이 가능하고, 간단한 기계적 메커니즘을 가진 쿼드로터는 이 같은 환경에서 활동도가 점차 증가하고 있다. 그러나 쿼드로터는 구조 특성에 따라 출력의 개수보다 입력의 개수가 작은 under actuated 시스템이므로, 쿼드로터 제어에 큰 제약이 따른다. 본 논문에서는 이와 같은 쿼드로터의 단점을 해결하기 위해서 4개의 원동기 외에 2개의 추가적인 원동기를 더 부착한 모델을 제안하여, 입력의 개수와 출력의 개수가 같은 fully actuated 시스템을 구현하도록 한다. 제안한 쿼드로터 모델의 제어기를 설계하기 위해 궤환선형화 기법을 적용하였다. 수치 시뮬레이션을 수행하여 제안한 모델과 설계된 제어기의 성능을 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권1호
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• pp.47-59
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• 2014

본 논문은 실내 환경에서의 엔터테인먼트 활용을 목적으로 쿼드로터형 비행체를 위한 비전 기반의 궤적 추종제어 시스템을 다룬다. 항공촬영 및 감시 등의 특수임무를 완수하기 위해 자율성이 강조되는 실외 비행체와 비교할 때, 엔터테인먼트를 목적으로 하는 실내 환경에서의 비행체를 위해서는 안정성 및 정밀성이 특히 고려된 호버링 및 궤적추종 기능 등이 요구된다. 이에, 본 논문은 동작생성, 자세추정, 궤적추종 모듈로 구성된 궤적추종 제어시스템을 제안한다. 동작생성 모듈은 매 시간에서의 3차원 자세로 기술되는 동작들에 대한 연속적인 시퀀스를 생성한다. 자세추정 모듈은 비행체에 장착된 원형 링 패턴의 인식을 통해 쿼드로터의 3차원 자세정보를 추정한다. 궤적추종 모듈은 동작생성 모듈과 자세추정 모듈로부터 제공되는 정보를 이용하여 쿼드로터 비행체의 3차원 위치를 실시간적으로 제어한다. 제안된 시스템의 성능은 단일 점 추종, 다점 추종, 곡선궤적 추종에 대한 실험을 통해 평가된다.

• 로봇학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.198-204
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• 2018

Quadrotor with limited flight time due to battery level can have the extended mission life by applying energy harvesting technology. Bio-inspiration from the birds' locomotion of flight and perch-and-stare can make energy consumption efficient, and energy harvesting technology can generate energy. In order to charge the battery with solar power, the drones are required to be in a position without shade. In the mountainous terrain, a novel mechanism is required in order to be located stably at the top of the tree or the inclined rock. In this study, we propose an analysis of the origami structure and the concept design of the perching mechanism with two stable equilibrium states. The origami structure composed of compliant material can be applied to the perching mechanism that can be locked passively. Moreover, the experimental results of the trajectory and perching test are discussed.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.1260-1265
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• 2008

This study deals with modeling and flight control of quadrotor type (QRT) unmanned aerial vehicles (UAVs). Rigorous dynamic model of a QRT UAV is obtained both in reference and body frame coordinate systems. A disturbance observer (DOB) based controller using the derived dynamic models is also proposed for robust hovering control. The control input induced by DOB is helpful to use simple equations of motion satisfying accurate derived dynamics. The experimental results show the performance of the proposed control algorithm.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.42-46
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• 2012

A simple and accurate depth estimation algorithm for an IBVS (Image-Based Visual Servoing) is presented. Specifically, this algorithm is useful for under-actuated systems such as visual-guided quadrotor UAVs (Unmanned Aerial Vehicles). Since the image of a marker changes with changing pitch and roll angles of quadrotor, it is difficult to estimate depth. The proposed algorithm compensates a shape of the marker, so that the system acquire more accurate depth information without complicated processes. Also, the roll and pitch channels are decoupled so that the IBVS algorithm can be used in an under-actuated quadrotor system.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.747-753
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• 2018

Currently, many companies have succeeded in logistics delivery experiments utilizing drone and report it. When a drone is used commercially, long-term flight is an important performance that a drone should have. However, unlike vehicles operated on the ground, drone is a vehicle that continues to consume energy when maintaining the current altitude or moving to the destination. Therefore, the drones can fly for a long time as the capacity of the battery is large, but the batteries with large capacity are restricted by heavy weight and it acts as a limiting factor in a commercial use. To address this issue, we attempt to compare how far we can fly than forward flight based on the flight pattern with the same energy consumption condition. In this paper, the comparison of energy consumption was performed in three flight pattern, forward flight without altitude change and forward flight with altitude change, by computer simulation and it shows the increasing of flight distances when the quadrotor fly with altitude change from high altitude to low altitude.

• ETRI Journal
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• 제43권6호
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• pp.1013-1023
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• 2021

In this study, we propose a practical path planning method that combines the A^* search algorithm and minimum snap trajectory generation. The A^* search algorithm determines a set of waypoints to avoid collisions with surrounding obstacles from a starting to a destination point. Only essential waypoints (waypoints necessary to generate smooth trajectories) are extracted from the waypoints determined by the A^* search algorithm, and an appropriate time between two adjacent waypoints is allocated. The waypoints so determined are connected by a smooth minimum snap trajectory, a dynamically executable trajectory for the quadrotor. If the generated trajectory is invalid, we methodically determine when intermediate waypoints are needed and how to insert the points to modify the trajectory. We verified the performance of the proposed method by various simulation experiments and a real-world experiment in a forested outdoor environment.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.9-18
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• 2017

무인항공기는 2000년대 중반부터 탐색, 조사, 매핑, 수색 및 구조 등의 3D 작업에 적극적으로 사용되기 시작했다. 이러한 세계적인 추세에 따라, 무인항공기의 정밀한 제어는 엄청난 응용 산업들의 측면에 있어서 혁명을 가져올 것이다. 논문의 첫 번째 파트에서는 시스템식별 기법을 사용하여 간략화 된 무인항공기의 모델을 이전의 이산시간 선형모델과 비교분석 한다. 두 번째 파트에서는 동적 모델의 세 가지 변수가 배치추정기법과 RLS추정기법을 사용하여 추정된다. 쿼드로터 무인항공기 호버링 기동 시의 각가속도 데이터가 항상 수렴한다고 분석되었다. 또한 실험 및 MATLAB 시뮬레이션의 쿼드로터 무인항공기 비행 데이터에 의하면, 배치추정기법이 RLS추정기법보다 더 정확하다고 판명되었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.185-193
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• 2022

본 논문은 쿼드로터 무인기의 위치 및 자세 추적 제어 성능을 향상시키기 위해 RBFNN 방식을 이용한 적응형 슬라이딩 모드 제어를 제안한다. RBFNN은 UAV 동적 모델에서 비선형 함수의 근사화에 활용되며, RBFNN의 가중치는 슬라이딩 표면에 부딪혀 미끄러지는 상태를 보장하기 위해 Lyapunov 안정성 분석의 적응 법칙에 따라 온라인으로 조정된다. 네트워크 근사 오류를 보상하고 기존 채터링 문제를 제거하기 위해 슬라이딩 모드 제어 항은 적응 법칙에 의해 조정되어 시스템의 강력한 성능을 향상시킨다. 제안된 제어 방법의 시뮬레이션 결과는 비선형 쿼드로터 무인 항공기에 적용된 제안된 제어기의 효율성을 확인하였다. 그 결과, 제안된 제어 시스템이 만족스러운 제어 성능과 견고성을 달성함을 알 수 있었다.