• 한국항공우주학회지
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• 제35권11호
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• pp.1006-1012
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• 2007

본 논문에서는 호밍 유도 비행체의 종말에서의 충돌각 구속조건을 고려한 준 최적 호밍 유도법칙을 제안한다. 기존의 일반 LQ 최적 제어와는 달리 추가적인 구속조건을 위해 여분의 자유도를 확보하도록 보조 루프를 도입하고, 도입된 부가항을 고려하여 Schwartz 부등식으로부터 최적 제어 입력을 설계한다. 비행체에 인가되는 전체 유도 명령은 최적해와 더불어 부가항을 합성한 준최적 유도법칙의 구조를 갖는다. 또한 제안한 유도법칙의 여러 가지 특성을 고찰하고 기존의 유도법칙들과 비교 연구도 수행한다. 다양한 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 유도법칙의 타당성을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.884-890
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• 2008

본 논문에서는 원형 목표구역에 무인 비행체가 도달할 때 비행체의 지향각, 즉 속도 벡터의 방향과 비행체와 목표점과의 시선이 이루는 사이 각을 제어할 수 있는 일반화된 중기 유도법칙을 제안한다. 유도법칙의 도출을 위해 비행체의 운동을 비선형 미분 방정식으로 모델링하고 거리함수 가중치를 갖는 제어 에너지 최소화 문제로 접근하여 최적제어이론을 적용하였다. 결과적으로 원형 목표구역 도달 시 지향각 구속조건을 만족시킬 수 있는 최적 해를 도출한다. 해의 수렴성을 비롯하여 제안한 유도법칙의 특성에 대해 고찰한다. 수치적인 시뮬 레이션을 통해 전형적인 시나리오에 대해 제안한 유도법칙의 성능을 시범적으로 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권7호
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• pp.85-91
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• 2005

군용항공기는 고받음각에서 적절한 조종성 및 항공기 이탈에 대한 안정성을 확보하고 있어야 한다. 고받음각에서 항공기가 이탈에 진입할 수 있는 한계값은 항공기 형상설계에 직결되는 문제이다. 하지만 현대의 고성능 전투기는 전기식 비행제어계통을 사용하여 고받음각 제어법칙을 설계함으로써 한계 값 내에서 항공기의 안정성을 보장하고 있으며 항공기가 이탈 시, 안전하게 회복할 수 있도록 고받음각 제어법칙을 설계한다. 현재 T-50에 적용되어 있는 고받음각 제어법칙은, 세로축 방향으로는 받음각 제한기 및 MPO(Manual Pitch Override) 모드, 가로-방향축으로는 고받음각 이탈제한기, 가로축 명령제한기, 방향축 조종사 명령제한기 및 스핀방지기가 설계되어 있다. 본 논문에서는 T-50 에 적용되어 있는 고받음각 제어법칙을 소개하며, 고받음각 비행시험을 통하여 항공기 안정성에 관한 연구를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.41-47
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• 2002

본 논문에서는 일반항공기나 무인항공기의 자동착륙에 적용할 수 있는 착륙 유도 법칙을 제안하고 기존의 일반적인 착륙 과정과의 비교를 통하여 성능을 확인하였다. 착륙 유도법칙은 미사일 요격에서 사용되는 Miss distance 개념과 Lyapunov 안정성 이론에 근거하여 궤환 형태의 속도 및 비행 경로각 명령을 생성할 수 있도록 구성하였다. 기존 문헌에 제시된 항공기의 자동착륙 시뮬레이션을 이용하여 착륙 접근 및 착지 기동 과정을 모사하였다. 착륙 접근의 제U 목적인 강하로 이탈 거리 제거와, 착지 기동시 제어 목적인 고도 제어의 관점에서 새로이 제안하고 있는 착륙 유도 법칙은 기존 방법에 대등 또는 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 기준 궤적의 설정에 따라 다양한 비행 궤적 추종이 가능하므로 향후 무인기의 자동 착륙이나 기동 비행의 설계시 적용할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1561-1567
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• 2013

본 논문은 헬리콥터 비행조종성능을 위한 비행제어법칙 설계에 대한 연구이다. 헬리콥터 비행조종성능관련 규격은 MIL-F-83300, ADS-33E이 사용되고 있으며, 이러한 요구조건을 만족하기 위한 자세 명령 타입의 제어기가 요구되고 있다. 본 논문에서는 ACAH 형태의 제어기설계와 성능 평가에 대해 기술하였다. 헬리콥터 동력학 방정식은 로터 동력학을 포함한 비선형 시뮬레이션 모델을 개발하고 정지 비행에서 전진속도까지 속도별로 트림조건을 이용한 선형모델을 구하여 사용하였다. 제어기 설계는 비행조종성을 만족하기 위해 명령모델추종방식을 사용하였고, 피드포워드 게인을 위한 단순한 역모델을 사용하였으며, 축간의 커플링을 줄이기 위한 디커플링 로직과 페이즈 모델이 적용되었으며 선형모델을 이용하였다. 비행성능 평가는 매트랩 기반의 Conduit을 이용하여 수행하였으며, 레벨 1의 기준을 만족함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권10호
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• pp.60-67
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• 2005

현대의 고성능 전투기는 한계받음각 내에서 적절한 조종성(Controllability) 및 안정성(Stability)을 확보하고 있어야 한다. 고받음각에서 항공기가 이탈에 진입할 수 있는 한계값은 항공기 형상설계에 직결되는 문제이다. 하지만 현대의 고성능 전투기는 전기식 비행제어계통(Digital Fly-By-Wire Flight Control System)을 사용하여 고받음각 제어법칙을 설계함으로써 한계값 내에서 항공기의 안정성을 보장하고 있다. 현재, T-50 세로축 고받음각 제어법칙에는 (+)한계받음각 이상으로의 비행을 제한하는 받음각 제한기(Angle of Attack Limiter)가 설계되어 있다. 그러나 (-)한계받음각 이상으로 비행을 제한하는 받음각 제한기는 설계되어 있지 않아, 조종사의 과도한 (-)세로축 기동에 대해 항공기가 이탈에 진입할 수 있다. 그리고 T-50 비행시험에서 PA에서 과도한 (+)세로축 기동 시, 받음각(Angle of Attack)이 현재 설계되어 있는 한계받음각을 초과하는 문제점이 발생하였다. 본 논문에서는 고받음각 제어법칙을 일부 수정하여 한계받음각 내에서 항공기의 세로축 조종성능을 향상시키고, 항공기 안정성을 확보할 수 있는 제어법칙에 관한 연구를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권3호
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• pp.93-100
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• 2006

현대의 고성능 전투기에 탑재되어 있는 전기식 비행제어계통(Digital Fly-By-Wire Flight Control System)은 항공기 조종면의 고장으로 인해 발생할 수 있는 항공기의 안정성을 보장하기 위해 조종면 형상 재구성 모드(Control Surface Reconfiguration Mode)가 설계되어 있다. T-50 제어법칙에는 단일 조종면이 고장 났을 경우, 정상작동중인 나머지 조종면을 이용하여 항공기를 원활히 조종할 수 있도록 형상 재구성 모드가 적용되어 있다. 본 논문에서는 항공기 운용 시 발생할 수 있는 조종면 결함으로 인해 형상 재구성 모드 제어법칙이 적용되었을 경우, 착륙외장형상에서 항공기 안정성을 해석하기 위하여 선형해석(Linear Analysis)을 수행하였다 그리고 착륙에 대한 비행성(Flying Quality) 저하여부를 판단하기 위해, HQS(Handling Quality Simulator)를 이용하여 조종사 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과, 조종면 고장으로 인해 제어법칙이 형상 재구성 모드로 전환될 경우, 항공기의 조종성 및 비행성의 저하가 다소 발생하였지만, HQS 조종사 시뮬레이션 결과 착륙과정에서는 비행성 요구도인 Level 1을 만족할 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1987년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국과학기술대학, 충남; 16-17 Oct. 1987
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• pp.537-540
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• 1987

항공기가 평형상태로 비행하는 도중 돌풍과 같은 외부교란을 만난 교란상태운동은 선형화된 미분방정식으로 표현되며 비교적 짧은 비행시간동안의 비행은 선형시 불변계가 된다. 돌풍은 Gauss-Markov확률과정으로 모델링 되며, 항공기가 돌풍을 만난 교란상태운동은 시스템론적으로 보면 백색잡음이 성형필터를 거쳐 계에 입력되는 것과 같다. 초기의 설계방법은 고전적인 주파수영역에서의 해석방법을 사용하였으나 1960년대에 최적제어이론이 도입되면서 평가함수를 사용하여 원하는 비행특성을 얻는 방법을 사용하게 되었다. 그 후 계에 입력되는 외란과 측정시의 잡음으로 인한 불확실한 측정량으로부터 최적상태변수의 추정을 위해 필터링이론을 도입한 확률제어이론을 적용하여 자동조종장치를 설계하게 되었다. 이때까지는 연속제어계로 설계되었으며 그 후 측정신호를 샘플링하여 연속제어계와 등가의 이산제어계를 사용한 자동조종장치가 등장하였으며 이 경우 설계기법으로는 연속제어계를 사용하고 실현시킬 때는 디지털컴퓨터를 사용하였다. 이는 제어하는 동안 계의 계수와 제어법칙을 바꾸어 줄 수 있는 이산제어계의 장점을 이용하지 못하므로 처음부터 계를 등가의 이산계로 보고 제어계를 설계하는 방법이 도입되었다. 이 때 샘플링간격의 결정과 Quantization 영향이 설계시 고려되어야 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.80-87
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• 2005

T-50 훈련기에 탑재되어 있는 전기식 비행제어계통 (Digital fly-by-wire flight control system)은 통합 다기능 감지기(IMFP : Integrated Multi-Function Probe)를 이용하여 항공기의 고도/속도/받음각 정보를 획득한다. T-50에는 3개의 IMFP가 장착되어 있으며, 이는 제어법칙에 3중의 소스를 제공한다. IMFP로부터 제공된 3개의 공기 정보는 중간 값을 채택하여 보다 신뢰성 있는 정보를 제어법칙에 제공한다. 고고도 초음속 비행시험 결과, 초음속 영역에서 발생하는 항공기 충격파(Shock wave)의 영향으로 인해 IMFP에서 측정되는 공기정보에 일시적으로 오차가 발생하였다. 이러한 오차정보는 항공기의 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 저고도영역에서 이러한 오차정보가 제어법칙에 제공되어 질 경우, 항공기의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 저고도 초음속 영역에서, IMFP 오차정보로 인하여 발생할 수 있는 비행안정성 및 조종성(Controllability)을 해석하기 위해 민감도해석(Sensitivity analysis) 및 HQS(Handling Quality Simulator) 조종사 평가를 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권1호
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• pp.17-27
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• 2022

실제와 모델간의 다양한 불확실성(uncertainties)에 대한 항공기의 강건성 확보를 위해 비행제어시스템은 일정 수준 이상의 안정성 여유(stability margin) 감항기준을 만족할 수 있도록 설계되어야 한다. 미 국방 규격인 MIL-F-9490D와 감항인증 규격인 MIL-HDBK-516B에는 비행제어시스템이 만족해야 하는 이득여유(gain margin)와 위상여유(phase margin) 기준을 제시하고 있다. 그러나 항공기의 개발 단계별 설계 성숙도를 고려하지 않고 전 개발단계에서 동일한 안정성 여유 기준이 적용되면서, 궁극적으로는 항공기 운용영역이 과도하게 제한되는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 조종성과 안정성 여유의 관계를 제시하고 개발 단계와 입증 방법에 따라 안정성 여유 기준을 재정립하는 방안을 제시한다. 연구의 결과는 현재 개발되고 있는 항공기뿐만 아니라 향후에 전개될 무인 비행체 개발 시에 적용하여 보다 유연하고 효과적인 방법으로 안정성 여유 기준을 입증하는데 기여하리라 판단한다.