Unmanned Helicopter has several abilities such as vertical Take off, hovering, low speed flight at low altitude. Such vehicles are becoming popular in actual applications such as search and rescue, aerial reconnaissance and surveillance. These vehicles also used under risky environments without threatening the life of a pilot. Since a small aerial vehicle is very sensitive to environmental conditions, it is generally known that the flight control is very difficult problems. In this paper, a flight control system was designed for an unmanned helicopter. This paper was concentrated on describing the mechanical design, electronic equipments and their interconnections for acquiring autonomous flight. The design methodologies and performance of the helicopter were illustrated and verified with a linearized equation of motion. The LQG based estimator and controller was designed and tested for this unmanned helicopter.
Seo, Jang-Cheol;Kim, Tae-Hyun;Moon, Seung-Ill;Park, Jong-Keun
Proceedings of the KIEE Conference
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1994.11a
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pp.72-74
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1994
This paper presents a linear quadratic gaussian(LQG) based power system stabilizer(PSS) to control subsynchronous resonance(SSR) that occurs in a series capacitor compensated power systems. The complete SSR system based on the IEEE first benchmark model is employed in this study. Eigenvalue analysis and time domain simulations using a nonlinear system model show that the proposed PSS controls SSR efficiently.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.6
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pp.1399-1411
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1994
A model helicopter has more versatile flight capability than the fixed-wing aircraft and it can be used as an unmaned vehicle in hazardous area. A helicopter, similar to other aircrafts, is an unstable, multi-input multi-output nonlinear system exposed to strong disturbance. So it should be controlled by robust control theories that can be applied to multivariable systems. In this study, motion equations of hovering are established, linearized and transformed into a state equation form. Various parameters are measured and calculated in other to obtain the stability derivatives in the state equation. Hovering flight controller is designed using the digital LQG/LTR(Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery) control theory. The designed controller is tested by the nonlinear simulations and implemented on an IBM-PC/386. Experiments were carried out on a model helicopter attached to the 3-DOF gimbal. The designed controller showed satisfactory hovering capability to maintain the hovering for more than 40 seconds.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.12
s.105
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pp.1408-1415
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2005
Active vibration control of smart hull structure using Macro Fiber Composite (MFC) actuator is performed. Finite element modeling is used to obtain governing equations of motion and boundary effects of end-capped smart hull structure. Equivalent interdigitated electrode model is developed to obtain piezoelectric couplings of MFC actuator. Modal analysis is conducted to investigate the dynamic characteristics of the hull structure, and compared to the results of experimental investigation. MFC actuators are attached where the maximum control performance can be obtained. Active controller based on Linear Quadratic Gaussian (LQG) theory is designed to suppress vibration of smart hull structure. It is observed that closed loop damping can be improved with suitable weighting factors in the developed LQG controller and structural vibration is controlled effectively.
This paper presents active noise control method to form the near-field quiet zone for passengers in an automobile. The actuator model including interior acoustic plant, speaker and amplifier is experimentally identified in forms of auto-regressive and moving average by means of least mean square algorithm, The digital controller is composed of the regulator and Kalman filter to be designed based on LQG (linear quadratic gaussian). If the actuator model is prefiltered with digital filter to be properly designed for concentrating control performance index on the frequency band of primary noise source, LQG design approach can be effectively applied for the design of headset controller. Experimental results demonstrate that near-field quiet zone showing about 10dB noise reduction at microphone position can be formed using the headset located at passenger seat.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.11a
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pp.217-222
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2005
Active vibration control of smart hull structure using Macro Fiber Composite (MFC) actuator is performed. Finite element modeling is used to obtain governing equations of motion and boundary effects of end-capped smart hull structure. Equivalent interdigitated electrode model is developed to obtain piezoelectric couplings of MFC actuator. Modal analysis is conducted to investigate the dynamic characteristics of the hull structure, and compared to the results of experimental investigation. MFC actuators are attached where the maximum control performance can be obtained. Active controller based on Linear Quadratic Gaussian (LQG) theory is designed to suppress vibration of smart hull structure. It is observed that closed loop damping can be improved with suitable weighting factors in the developed LQG controller and structural vibration is controlled effectively.
The Hybrid Mass Damper (HMD) has proven effective in mitigating vibrations in high-rise structures subject to seismic and wind-induced excitations. One derivative configuration of the HMD mounts an Active Mass Damper (AMD) atop a Tuned Mass Damper (TMD). However, the control efficacy of such HMDs may be compromised when confronted with loads that exceed their design parameters. Additionally, the confined structural space within high-rise structures often limits the feasibility and economic viability of retrofitting HMD systems. This study introduces an Acceleration-based Fuzzy Power Approach Rate Sliding Mode Control (AFP-SMC) algorithm aimed at enhancing the control efficacy of HMDs while minimizing their stroke and force output requirements. Employing the Canton Tower as a research prototype, an analytical model incorporating HMDs was established, and a comparative analysis between the AFP-SMC and Linear Quadratic Gaussian (LQG) control algorithms was conducted for efficacy. The control performance of the AFP-SMC control algorithm under different control parameter variations was investigated. Furthermore, by experimentally assessing the AMD subsystem within the Canton Tower, friction and ripple force formulas were derived to bolster the analytical model, thereby validating the robustness of the AFP-SMC algorithm. The results show that the proposed AFP-SMC algorithm effectively reduces the vibration response of the structure and the stroke and control force output of HMDs, and exhibits superior overall control performance and robustness compared to the LQG algorithm.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.192-195
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2005
In this study, dynamic characteristics of an end-capped hull structure with surface bonded piezoelectric actuators are studied. Finite element modeling is used to obtain practical governing equation of motion and boundary conditions of smart hull structure. Modal analysis is conducted to investigate the dynamic characteristics of the hull structure. Piezoelectric actuators are attached where the maximum control performance can be obtained. Active controller based on Linear Quadratic Gaussian (LQG) theory is designed to suppress vibration of smart hull structure. It is observed that closed loop damping can be improved with suitable weighting factors in the developed LQG controller.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.5
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pp.1123-1131
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1993
A robust controller is proposed to design a flight autopilot for lateral motion control. The control system has two control loops in order to meet the performance and to maintain the stability-robustness for a nonsquare flight system with uncertain aerodynamic variations and disturbance. One is designed via linear quadratic Gaussian with loop transfer recovery(LQG/LTR) design methodology for the inner loop. The other is designed via proportional controller design method for the outer loop. To show the effectiveness of this control system, it is compared with the LQG/LTR control system for a square flight system and is analyzed for the performance/stability-robustness to model uncertainties and disturbance via wind gusts. It is found that the proposed control system has good heading command-following performance under allowable sideslip angle in spite of model uncertainties and disturbance.
A dynamically positioned vessel must be capable of maintaining a specified position and direction by controlling the thruster devices. The motions of a vessel are often assuned to tne sum of low frequency(LF)motions and high frequency(HF)motions. The former is mainly due to wind, current and second order wave forces, while the latter is mainly due to first order wave forces. In order to avoid the high frequency thruser modulation, the control system must include filters to estimate the low frequency motions from the measured motion signals, This paper presents a control system based on Kalman filtering technique and optimal control tyeory. Using the combined kalmam filter, LF motion estimates and HF ones are achieved from the motion measurement of the vessel. The estimated low frequency motions are used as inputs to the dynamic positioning system. The thruster modulation is minimized using the optimal control theory; Linear Quadratic Gaussian(LQG)controller. The performances of the Kalman filter and the dynamic positioned vessel are investigated by computer simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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