• Title/Summary/Keyword: 궤적 최적화

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A Study on the Trajectory Optimization and Algorithm of a Walking Robot Using Jansen Mechanism (얀센 메커니즘을 활용한 보행로봇의 궤적 최적화 및 알고리즘 연구)

  • Kim, Su-Ho;Choe, Gang-Ta
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • 2017.03a
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    • pp.548-552
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    • 2017
  • 본 논문에서는 얀센 메커니즘을 활용한 보행 로봇의 궤적을 최적화 하기 위한 알고리즘을 연구하였다. 궤적의 최적화 목표는 지면에 닿는 시간이 길고 지면에 평행하며 빠른 이동을 위해 넓은 보폭을 생성 하는 것으로 두었다. 초기 값은 Edison design의 m.sketch를 사용하여 결정하였고 최적화 과정에서는 MATLAB을 사용하였으며 가능한 빠른 계산이 가능한 것에 초점을 두고 알고리즘을 작성하였다. 최적화된 결과 값에서는 지면에 닿는 궤적의 범위와 보폭의 크기, 궤적의 높이가 가장 큰 값을 결정하였다.

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Dynamic Equations of Motion and Trajectory Optimization for the Mid-Altitude Unmanned Airship Platform (중고도 무인비행선의 궤적 생성을 위한 운동방정식 유도 및 궤적 최적화)

  • Lee, Sang-Jong;Bang, Hyo-Chung;Hong, Jin-Seong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.34 no.5
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    • pp.46-55
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    • 2006
  • In general, 3-dimensional point-mass equation has been widely used for the trajectory optimization of the fixed-wing aircraft and reentry vehicle. But it should be modified and represent target vehicle's own characteristics. For a lighter-than-air vehicle such as an airship, there exists different and peculiar flight characteristics compared with the aircraft. The first part of this paper is to derive the dynamic equation of motion for the mid-altitude unmanned airship and the second part is to obtain the optimal trajectories under the minimal time flight given constraints. The trajectory optimization problem is converted into the nonlinear programming problem using Sequential Quadratic Programming approach. Finally numerical solutions are presented in the last part of the paper.

Trajectory Optimization of Supersonic vehicle and its Application (초음속 비행체의 궤적최적화와 연구응용 방향)

  • Park, Jung-Woo;Sung, Hong-Gye;Tahk, Min-Jea
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.411-413
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    • 2009
  • This paper deals with supersonic vehicle. A supersonic vehicle has very complicated and high nonlinear thrust characteristics with respect to outer and inner environment during operation. For this reason, supersonic vehicle has many maneuver constraints and allows to operate within more narrow flight envelope. In this paper, trajectory optimization of supersonic vehicle is accomplished. The trajectory optimization problem is formulated by a discrete parameter optimization problem and the operation constraints are considered during trajectory optimization. It is shown that results of trajectory optimization give senses to fuel supply and nozzle throttle area control into effectiveness. Furthermore, general operation direction and its application for supersonic vehicles are discussed.

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Trajectory Optimization and Guidance for Terminal Velocity Constrained Missiles (종말 속도벡터 구속조건을 갖는 유도탄의 궤적최적화 및 유도)

  • Ryoo, Chang-Kyung;Tahk, Min-Jea;Kim, Jong-Han
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.32 no.6
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    • pp.72-80
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    • 2004
  • In this paper, the design procedure of a guidance algorithm in the boosting phase of missiles with free-flight after thrust cut-off is introduced. The purpose of the guidance is to achieve a required velocity vector at the thrust cut-off. Trajectory optimizations for four cost functions are performed to investigate implementable trajectories in the pitch plane. It is observed from the optimization results that high angle of attack maneuver in the beginning of the flight are required to satisfy the constraints. The proposed guidance algorithm consists of the pitch program to produce open-loop pitch attitude command and the yaw attitude command generator to nullify the velocity to go. The pitch program utilizes the pitch attitude histories obtained from the trajectory optimization.

Trajectory Optimization for Nonlinear Tracking Control in Stratospheric Airship Platform (비선형 추종제어를 위한 성층권비행선의 궤적 최적화)

  • Lee, Sang-Jong;Bang, Hyo-Choong;Chang, Jae-Won;Seong, Kie-Jeong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.37 no.1
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    • pp.42-54
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    • 2009
  • Contrast to the 6-DOF nonlinear dynamic modeling of nonlinear tracking problem, 3-DOF point-mass modeling of flight mechanics is efficient and adequate for applying the trajectory optimization problem. There exist limitations to apply an optimal trajectory from point-mass modeling as a reference trajectory directly to conduct the nonlinear tracking control, In this paper, new matching trajectory optimization scheme is proposed to compensate those differences of mismatching. To verify performance of proposed method, full ascent three-dimensional flight trajectories are obtained by reflecting the real constraints of flight conditions and airship performance with and without jet stream condition. Then, they are compared with the optimal trajectories obtained from conventional method.

Sequential Convex Programming Based Performance Analysis of UAV Design (순차 컨벡스 프로그래밍 기반 무인기 설계 형상의 성능 분석)

  • Ko, Hyo-Sang;Choi, Hanlim;Jang, Jong-Youn;Kim, Joon;Ryu, Gu-Hyun
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.50 no.11
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    • pp.771-781
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    • 2022
  • Sequential convex programming based performance analysis of the designed UAV is performed. The nonlinear optimization problems generated by aerodynamics are approximated to socond order program by discretization and convexification. To improve the performance of the algorithm, the solution of the relaxed problem is used as the initial trajectory. Dive trajectory optimization problem is analyzed through iterative solution procedure of approximated problem. Finally, the maximum final velocity according to the performance of the actuator model was compared.

여명궤도의 반복지상궤적 유지를 위한 궤도최적화 S/W 개발

  • Yun, Jae-Cheol;Jeong, Ok-Cheol;Lee, Byeong-Seon;Hwang, Yu-Ra
    • Bulletin of the Korean Space Science Society
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    • 2009.10a
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    • pp.26.3-27
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    • 2009
  • 한 기의 영상레이더 위성을 이용하여 동일한 촬영지역에 대해 적절한 기선벡터(Baseline)을 유지하는 두 장(scene)의 영상을 획득하여 그 지역의 정밀 표고차를 추출하는 레이더 간섭계(Interferometry) 임무를 수행하기 위해서는 반복지상궤적을 유지하도록 위성의 궤도를 주기적으로 조정해 주어야 한다. 이 연구에서는 반복지상궤적 유지 정밀도를 극대화시키기 위하여 최적의 기준궤도를 생성하고 이를 유지하기 위한 속도증분 및 궤도 조정 일정을 산출할 수 있는 궤도최적화 S/W 를 개발하였다. 이 연구의 최적 궤도 설계 문제는 다음과 같다. "시작시간 $T_0$에서 초기 접촉궤도 상태벡터 (ECEF 위치 및 속도벡터) $x_0$이고, 지상궤적반복주기 p 이후의 시간 $T_0+p$에서도 초기 접촉궤도 상태벡터와 동일한$x_0$가 되도록 궤도를 유지하려고 할 때, 여명 궤도(dawn-dusk and sun-synchronous orbit)에서 운영되는 위성의 연료소모(또는 속도증분)를 최소화시키는 가상의 궤도조정(maneuver) 횟수, 시기, 크기를 찾아라." 이 연구에서는 궤도최적화 문제를 풀기 위하여 GRACE 중력모델(GGM02C)이 적용된 수치적 방법의 위성궤도예측 알고리즘을 시스템 설계에 적용하였고, 매개변수 최적화 방법 중 구속조건이 있는 비선형 최적화 기법의 하나인 연속 2차 계획법(sequential quadratic programming)을 사용하여 해를 구하였다. 개발된 궤도최적화 S/W의 성능을 분석하기 위하여 고도 550km의 여명궤도를 돌며 지상궤적반복주기가 28일인 영상레이더 위성에 대해 적용하였다. 해석 결과를 통해, 비록 시스템의 비선형이 큼에도 불구하고 최소의 속도증분으로 정밀한 반복지상궤적이 유지됨을 알 수 있었다.

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Mid-course Trajectory Optimization for Boost-Glide Missiles Based on Convex Programming (컨벡스 프로그래밍을 이용한 추진-활공 유도탄의 중기궤적 최적화)

  • Kwon, Hyuck-Hoon;Hong, Seong-Min;Kim, Gyeong-Hun;Kim, Yoon-Hwan
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.49 no.1
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    • pp.21-30
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    • 2021
  • Mid-course trajectory of the missiles equipped with seeker should be designed to detect target within FOV of seeker and to maximize the maneuverability at the point of transition to terminal guidance phase. Because the trajectory optimization problems are generally hard to obtain the analytic solutions due to its own nonlinearity with several constraints, the various numerical methods have been presented so far. In this paper, mid-course trajectory optimization problem for boost-glide missiles is calculated by using SOCP (Second-Order Cone Programming) which is one of convex optimization methods. At first, control variable augmentation scheme with a control constraint is suggested to reduce state variables of missile dynamics. And it is reformulated using a normalized time approach to cope with a free final time problem and boost time problem. Then, partial linearization and lossless convexification are used to convexify dynamic equation and control constraint, respectively. Finally, the results of the proposed method are compared with those of state-of-the-art nonlinear optimization method for verification.

Low Thrust, Fuel Optimal Earth Escape Trajectories Design (저추력기를 이용한 연료 최적의 지구탈출 궤적 설계 연구)

  • Lee, Dong-Hun;Bang, Hyo-Choong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.35 no.7
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    • pp.647-654
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    • 2007
  • A Discrete continuation Method/homotopy approaches are studied for energy/fuel optimal low thrust Earth escape trajectory by solving a two point boundary value problem(TPBVP). Recently, maneuvers using low thrust propulsion system have been identified as emerging technologies. The low thruster is considered as the main actuator for orbit maneuvers. The cost function consists of a energy/fuel consumption function, and constraints are position and velocity vectors at the terminal escape point. Solving the minimum energy/fuel problem directly is not an easy task, so we adopt the homotopy analysis. Using a solution of the minimum energy, which is solved by discrete continuation method, we obtain the solution of the minimum fuel problem.

A Study on the Object Carrying Control Algorithm of a Biped Robot (이족 보행 로봇의 물체 운반 제어 알고리즘에 관한 연구)

  • Won, Chan-Hee;Kim, Young-Joong;Lim, Myo-Taeg
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2007.10a
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    • pp.319-320
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    • 2007
  • 신경망이나 퍼지 시스템을 사용한 이족 보행 궤적 생성에 대한 연구는 있으나 로봇의 중심점이 변경되는 상황에 대한 보행 궤적 생성은 부족한 실정이다. 본 논문에서는 이족 보행 로봇의 보행에 대해 정의하고, 이를 기반으로 물체 운반시의 유전자 알고리즘을 통한 보행 궤적 생성을 제안하였다. 유전자 알고리즘은 최적화 문제에 있어서 기존의 다른 알고리즘보다 전역적이고 강인한 최적화 방법을 제시하면서도 간단한 구조로서 동작하는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구를 통해 구해진 로봇의 보행궤적을 모태로 부분 사상 교배, 순서교배, 주기교배의 교배 연산자를 순차적으로 이용하여 물체 운반시의 보행 궤적을 구하고 이를 검증하였다.

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