Generation of an Optimal Trajectory for Rotorcraft Subject to Multiple Waypoint Constraints

Controlling rotorcraft to fly precisely through multiple, irregularly, and closely spaced waypoints is a common and practical mission. However, finding an optimal trajectory for this kind of mission is quite challenging. Usability of traditional approaches such as inverse control or direct methods to this kind of problem is limited because of either limitation on the specification of the constraints or requirement of extensive computation time. This paper proposes a method that can easily compute the full trajectory and control history for rotorcraft to pass through waypoints while satisfying other general constraints of states such as velocities and attitudes on each waypoint. The proposed method is applied to rotorcraft guidance problems of slalom and linear trajectory in the middle of general curved trajectory. The algorithm is test for various situations and demonstrates its usability.

다중 경로점 제한 조건하의 헬리콥터의 최적 경로 생성

헬리콥터를 공간상에서 비교적 가까운 거리에 불규칙하게 주어진 여러 경로점을 따라 비행하는 것은 아주 실제적인 임무인데 이러한 임무에서 최적의 경로를 찾는 것은 어려운 문제에 속한다. 역제어나 직접법을 사용하는 전통적 접근은, 역제어의 경우에는 전 구간의 경로를 시간의 함수로 미리 설정해야 한다거나, 직접법의 경우 계산시간이 너무 많이 소요 된다는 등의 제약으로 그 활용성이 제한적이었다. 본 논문에서는 최적제어기법을 적용하여 다중경로점이 주어진 문제에 대해 최적경로를 구하는 알고리듬을 개발하고 이를 이용하여 slalom 운동과 전체적으로 곡선이 경로에서 일부구간만 선형으로 주어지는 문제 등에 있어서의 헬리콥터의 최적경로를 구하고 그 효용성을 검증하였다.