Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.10
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pp.823-832
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2018
In general, the fidelity of the aircraft dynamic model is verified by comparison with the flight test results of the target aircraft. Therefore, the reference flight data for performance comparisons must be extracted. This process requires a lot of time and manpower to extract useful data from the vast quantity of flight test data containing various noise for comparing fidelity. In particular, processing of flight data is complex because rotorcraft have high non-linearity characteristics such as coupling and wake interference effect and perform various maneuvers such as hover and backward flight. This study defines flight data processing criteria for rotorcraft and provides procedures and methods for automated processing of static and dynamic flight data using data mining techniques. Finally, the methods presented are validated using flight data.
Seong Hyeon Kim;Ji Bon Kim;Jung Hoon Lee;Eung Tai Kim;Byoung Soo Kim
Journal of Aerospace System Engineering
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v.17
no.1
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pp.79-87
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2023
To design a control law of an aircraft, an accurate aircraft dynamic model is required. To obtain an aerodynamic database (DB) to build a dynamic model, a large number of wind tunnel tests are typically required. However, when flight test data of target aircraft exist such as in the process of unmanned conversion of a manned aircraft, an aircraft dynamic model can be obtained through a parameter estimation method and a DB tuning procedure. This paper describes a nonlinear model construction process and a verification method for KC-100 OPV aircraft. Flight data compatibility analysis was performed to determine suitability of the estimation method application. Linear model estimation was performed using the maximum likelihood estimation method. Results of aerodynamic DB tuning process and verification applying the FFS standard to the nonlinear model constructed are presented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.12
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pp.1217-1224
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2014
This paper presents a modified track guidance algorithm for formation flight of multiple UAVs. The suggested guidance algorithm is the spatial version of the first order dynamic characteristics for a time-dependent system so the algorithm is able to generate a path without overshoot to track the desired line. A crucial design parameter is a spatial constant that controls the shape of the convergence to an assigned flight path similarly to a time constant. Reference flight trajectories are designed based on a two-dimensional vehicle model, and the performance of the proposed guidance law is verified by numerical simulation using rigid body UAV dynamics with MATLAB/Simulink Aerosim Blockset.
Kim, Chang-Joo;Kim, Sang Ho;Park, TaeSan;Park, Soo Hyung;Lee, Jae Woo;Ko, Joon Soo
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.4
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pp.356-365
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2014
This paper is the second in a series and aims to build a high-fidelity mathematical model for a propeller-driven airplane using the propeller's aerodynamics and inertial models, as developed in the first paper. It focuses on aerodynamic models for the fuselage, the main wing, and the stabilizers under the influence of the wake trailed from the propeller. For this, application of the vortex lattice method is proposed to reflect the propeller's wake effect on those aerodynamic surfaces. By considering the maneuvering flight states and the flow field generated by the propeller wake, the induced velocity at any point on the aerodynamic surfaces can be computed for general flight conditions. Thus, strip theory is well suited to predict the distribution of air loads over wing components and the viscous flow effect can be duly considered using the 2D aerodynamic coefficients for the airfoils used in each wing. These approaches are implemented in building a high-fidelity mathematical model for a propeller-driven airplane. Flight dynamic analysis modules for the trim, linearization, and simulation analyses were developed using the proposed techniques. The flight test results for a series of maneuvering flights with a scaled model were used for comparison with those obtained using the flight dynamics analysis modules to validate the usefulness of the present approaches. The resulting good correlations between the two data sets demonstrate that the flight characteristics of the propeller-driven airplane can be analyzed effectively through the integrated framework with the propeller and airframe aerodynamic models proposed in this study.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.2
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pp.290-299
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2017
Reconfigurable flight control using various kinds of adaptive control methods has been studied since the 1970s to enhance the survivability of aircraft in case of severe in-flight failure. Early studies were mainly focused on the failure of actuators. Recently, studies of reconfigurable flight controls that can accommodate complex damage (partial wing and tail loss) in conventional aircraft were reported. However, the partial wing loss effects on the aerodynamics of conventional type aircraft are quite different to those of BWB(blended wing body) aircraft. In this paper, a reconfigurable flight control algorithm was designed using a direct model reference adaptive method to overcome the instability caused by a complex damage of a BWB aircraft. A model reference adaptive control was incorporated into the inner loop rate control system enhancing the performance of the baseline control to cope with abrupt loss of stability. Gains of the model reference adaptive control were polled out using the Liapunov's stability theorem. Outer loop attitude autopilot was designed to manage roll and pitch of the BWB UAV as well. A 6-DOF dynamic model was built-up, where the normal flight can be made to switch to the damaged state abruptly reflecting the possible real flight situation. 22% of right wing loss as well as 25% loss for both vertical tail and rudder control surface were considered in this study. Static aerodynamic coefficients were obtained via wind tunnel test. Numerical simulations were conducted to demonstrate the performance of the reconfigurable flight control system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.7
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pp.1074-1080
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2015
In the last decades, the increasing interest in unmanned aerial vehicle(UAV) for military, surveillance, and rescue applications made necessary the development of flight control theory and body structure more and more efficient and fast. In this paper, we describe the design and performance of a prototype hexarotor UAV platform featuring an inertial measurement unit(IMU) based autonomous-flying for use in bluetooth communication environments. The proposed system comprises the construction of the test hexarotor platform, the implementation of an IMU, dynamic modeling and simulation in the hexarotor helicopter. Furthermore, the hexarotor helicopter with implemented IMU is connected with a micro controller unit(ARM-cortex) board. The P-PD control algorithm was used to control the hexarotor. We used the Matlab software to help us to tune the P-PD control parameters for quick response and minimizing the fluctuation. The control simulation and experiment on the real system are implemented in the test platform, evaluated and compared against each other.
In this paper we deal with a synthesis of flight control system via nonlinear model matching theory. First, the longitudinal and lateral-directional equations of aircraft motion an CCV mode are considered except the assumption "variations on steady straight flight due to disturbances are very small". Next, a design method of the dynamic model matching control system based on Hirschorn's Algorithm is proposed to the above nonlinear system. Finally, the proposed control system is applied to the small sized, high speed aircraft, T-2 on CCV mode and numerical simulations are shown to justify the proposed scheme.ed scheme.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.6
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pp.472-477
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2023
In this paper, we proposes the use of Model Predictive Control (MPC) techniques to enable quadcopter drones to effectively follow paths and maintain flight safety even under dynamic external environments and disturbances. Through simulations conducted in MATLAB/Simulink, the performance of two controllers, PID and MPC, is compared in flight scenarios with disturbances. The proposed design method shows that the MPC controller, when compared to the PID controller, exhibits a difference in the Mean Squared Error between the intended flight path and the actual path of the quadcopter drone. This difference is 0.2 in performance under no disturbance, and it increases to 0.8 under disturbance, demonstrating the improved path following accuracy of the MPC controller.
In this study, transonic aeroelastic response analyses haw been conducted for the business jet aircraft configuration considering shockwave and flow separation effects. The developed fluid-structure coupled analysis system is applied for aeroelastic computations combining computational structural dynamics(CSD), finite element method(FEM) and computational fluid dynamics(CFD) in the time domain. It can give very accurate and useful engineering data on the structural dynamic design of advanced flight vehicles. For the nonlinear unsteady aerodynamics in high transonic flow region, Navier-Stokes equations using the structured grid system have been applied to wing-body configurations. In transonic flight region, the characteristics of static and dynamic aeroelastic responses have been investigated for a typical wing-body configuration model. Also, it is typically shown that the current computation approach can yield realistic and practical results for aircraft design and test engineers.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.04a
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pp.299-299
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2011
In this study, transonic aeroelastic response analyses have been conducted for the business jet aircraft configuration considering shockwave and flow separation effects. The developed fluid-structure coupled analysis system is applied for aeroelastic computations combining computational structural dynamics(CSD), finite element method(FEM) and computational fluid dynamics(CFD) in the time domain. It can give very accurate and useful engineering data on the structural dynamic design of advanced flight vehicles. For the nonlinear unsteady aerodynamics in high transonic flow region, Navier-Stokes equations using the structured grid system have been applied to wing-body configurations. In transonic flight region, the characteristics of static and dynamic aeroelastic responses have been investigated for a typical wing-body configuration model. Also, it is typically shown that the current computation approach can yield realistic and practical results for aircraft design and test engineers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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