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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최기영
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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공중전투기동훈련(Air Combat Maneuvering Instrumentation, ACMI)체계는 항공무기체계 시뮬레이션 연동 시스템이다. ACMI체계의 정상적인 운용을 위해서는 정비와 점검이 필수적이다. 그러나 ACMI의 정비 후 점검을 위한 비행에는 많은 인적, 물적 요소가 소모된다. 따라서 실제 항공기의 비행데이터와 소형 무인항공기의 비행데이터가 유사한 하다면, ACMI체계 점검 요소의 절감과 체계 정비점검의 불확실성을 낮출 수 있다.
실제 전투기와 소형 무인 항공기의 동적 특성은 크게 다르다. 따라서 두 항공기의 속도벡터와 자세 데이터가 유사하도록 데이터를 변환해야 한다. 하지만 대수적인 비율을 이용한 데이터변환결과는 상사성 성립이 어렵다. 따라서 상사성을 갖기 위해서는 데이터 변환에 두 항공기의 속도비율을 고려하고 소형 무인항공기의 운동성을 제한한다.
이종 항공기의 속도차이를 고려한 데이터변환 알고리듬은 항공기 기동에 대한 운동방정식으로 유도된다. 유도된 운동 방정식은 항공기 기동을 위한 자세 및 변화율과 두 항공기의 속도비례인자(Speed Scale Factor, SSF)에 의해 속도벡터와 자세 및 궤적이 변환된다.
SSF 데이터변환 알고리듬은 항공기 자세와 기동변화에 따른 비행궤적일치를 동시에 만족시킬 수 없다.
이종 항공기의 상태와 동특성을 일치하기 위한 기존 연구에서는 모델추종기법(Model-Following method)을 사용했다. 모델추종기법은 가변안정시스템(Variable Stability System, VSS)설계기법으로 이종 항공기의 동특성 모사를 위한 설계 기법이다.
본 논문에서는 SSF 데이터 변환 알고리듬을 제안하고, 이를 적용시킨 실제 전투기와 소형 무인 항공기의 6자유도 모델 시뮬레이션을 구현하였다. 알고리듬 성능해석을 위해 궤적오차를 정의하고 알고리듬 시뮬레이션 결과를 분석하였다. 제안하는 알고리듬의 궤적오차를 개선하기 위해 궤적오차를 이용한 모델추종 출력 궤환 제어기를 설계하고 궤적오차 분석을 수행하였다.
실제 전투기와 소형 무인 항공기의 동적 특성은 크게 다르다. 따라서 두 항공기의 속도벡터와 자세 데이터가 유사하도록 데이터를 변환해야 한다. 하지만 대수적인 비율을 이용한 데이터변환결과는 상사성 성립이 어렵다. 따라서 상사성을 갖기 위해서는 데이터 변환에 두 항공기의 속도비율을 고려하고 소형 무인항공기의 운동성을 제한한다.
이종 항공기의 속도차이를 고려한 데이터변환 알고리듬은 항공기 기동에 대한 운동방정식으로 유도된다. 유도된 운동 방정식은 항공기 기동을 위한 자세 및 변화율과 두 항공기의 속도비례인자(Speed Scale Factor, SSF)에 의해 속도벡터와 자세 및 궤적이 변환된다.
SSF 데이터변환 알고리듬은 항공기 자세와 기동변화에 따른 비행궤적일치를 동시에 만족시킬 수 없다.
이종 항공기의 상태와 동특성을 일치하기 위한 기존 연구에서는 모델추종기법(Model-Following method)을 사용했다. 모델추종기법은 가변안정시스템(Variable Stability System, VSS)설계기법으로 이종 항공기의 동특성 모사를 위한 설계 기법이다.
본 논문에서는 SSF 데이터 변환 알고리듬을 제안하고, 이를 적용시킨 실제 전투기와 소형 무인 항공기의 6자유도 모델 시뮬레이션을 구현하였다. 알고리듬 성능해석을 위해 궤적오차를 정의하고 알고리듬 시뮬레이션 결과를 분석하였다. 제안하는 알고리듬의 궤적오차를 개선하기 위해 궤적오차를 이용한 모델추종 출력 궤환 제어기를 설계하고 궤적오차 분석을 수행하였다.
목차
1. 서 론 11.1. ACMI 체계 11.2. 무인기를 이용한 ACMI체계 점검 22. 실기와 무인기의 특성 42.1. 이종 항공기간의 동적 특성 개요 42.2. 비행 궤적의 차이 53. 궤적일치 방법 73.1. 무인기의 임의패턴 비행 데이터 변환 73.1.1. Translation Motion 데이터 변환 73.1.2. 무인기의 기동력 제한 83.2. FSA 궤적을 이용한 SSA 유도 명령 생성 103.2.1. SSF 데이터 변환을 위한 FSA와 SSA의 입력 데이터 113.2.2. SSF 데이터 변환 알고리듬 113.2.3. 제약사항 123.2.4. 알고리듬 검증 124. 6자유도 운동모델 및 시뮬레이션 검증 134.1. 6자유도 운동모델 134.1.1. FSA F-16 134.1.2. SSA U-Can-Do 3D46 144.1.3. 항공기 제어기 구성 및 성능해석 144.2. Open-loop 시뮬레이션의 구성 224.3. 알고리듬 검증을 위한 식별기동 234.4. 검증기동 및 궤적 오차 정의 254.5. Open-loop 시뮬레이션 284.5.1. Sinusoidal Roll 기동 284.5.2. 나선 상승기동 325. 모델추종 기법(Model Following method) 365.1. 가변안정시스템(Variable Stability System, VSS) 365.1.1. 응답 궤환 기법(Response Feedback method) 375.1.2. 모델추종 기법(Model Following method) 385.2. Trajectory Following 시뮬레이션 405.2.1. Model Following Sinusoidal Roll 기동 405.2.2. 나선 상승기동 446. 결론 487. 참고문헌 49
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