The helicopter system is non-linear and complex. Futhermore, because of absence of accurate mathematical model, it is difficult accurately to control its attitude. therefore, we propose a PID Neural Networks control technique to control efficiently its elevation angle and azimuth one. The coefficients of PID controller are automatically adjusted by the back-propagation algorithm of a neural network. The simulation results using MATLAB are introduced.
Achieving a target operational availability is more economical and efficient than having many quantities of the weapon system, since the cost of weapon system becomes expensive. The intent of this study is twofold; first, we develop the simulation model to determine the optimal inventory level of the maintenance float while achieving a target operational availability of the Korean-made helicopter. The quantity decision model considers following factors such as a reliability. a turn around time(TAT). a protection level for inventory, and so on. Second, we analyze whether the existence of a lateral transshipment among bases and the reduction of TAT relate to an inventory level and the operational availability. The research result shows that both TAT and lateral transshipment have an effect on reducing the inventory level of the maintenance float and improving an operational availability.
This paper describes the application of a fuzzy-tuning PID controller to a 3-DOF attitude control of a small model helicopter in hover for the compensation of coupling effects between each axis and system uncertainties due to the variation of engine RPM. A Low-level PID controller is designed by Ziegler-Nichols method and its gains are tuned by a high-level fuzzy system based on error states and its time derivatives. The experimental results show that the attitude control performance of fuzzy-tuning PID controller is improved comparing with that of a Ziegler-Nichols PID controller and fuzzy controller.
We represent an efficient intelligent digital redesign method for a Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy system Intelligent digital redesign means that an existing analog fuzzy-model-based controller converts to equivalent digital counter part in the sense of state-matching. The proposed method performs previous work, moreover, it allows re matching the states of the overall closed-loop T-S fuzzy system with the predesigned analog fuzzy-model-based controller. And the problem of stability represent convex optimization problem and cast into linear matrix inequality (LMI) framework. This method applies to the helicopter systems which are the nonlinear plant and determine the feasibility and effectiveness of the proposed method.
We represent an efficient intelligent digital redesign method for a Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy system. Intelligent digital redesign means that an existing analog fuzzy-model-based controller converts to equivalent digital counter part in the sense of state-matching. The proposed method performs previous work, moreover, it allows to matching the states of the overall closed-loop T-S fuzzy system with the predesigned analog fuzzy-model-based controller. And the problem of stability represent convex optimization problem and cast into linear matrix inequality(LMI) framework. This method applies to the helicopter systems which are the nonlinear plant and determine the feasibility and effectiveness of the proposed method.
본 논문은 전자식 조정장치 헬리콥터의 비행영역 보호를 위한 하중제안 로직 설계에 대한 결과이다. 헬리콥터는 로터, 동체, 엔진등 구조가 복잡하기 때문에 여러 가지 제약조건에 가지고 비행을 해야 한다. 이 때문에 조종사가 그 제약조건을 고려하여 조종을 하면서 조종사의 작업부하가 증가하고 비행 조종성을 떨어뜨리는 결과가 발생한다. 이러한 헬리콥터의 비행제약조건으로부터 자유롭게 조정 하도록 하여 조종사를 도와주는 기능이 필요하고 본 논문에서는 그 중의 대표적인 제약조건인 하중제약조건에 대한 제한 로직을 전자식 조정장치 헬리콥터에 설계하고자 한다. 하중범위를 벗어나는 비행은 피치 싸이클릭 스틱을 급격하게 입력하여 주로 발생한다. 이때 조종스틱 명령과 피치축 자세명령모델사이에 비행영역제한로직을 추가하여 하중범위를 벗어나지 않도록 하였다. 현재의 하중 값에 대한 자세범위를 동적으로 계산하는 로직을 사용하였고 헬리콥터 모델에 적용하여 시뮬레이션을 통하여 알고리즘을 검증하였다. 시뮬레이션을 통하여 정지비행영역, 전진비행영역에서 하중제한로직을 적용하지 않았을 때와 적용하였을 때를 비교한 결과, 하중제한로직을 적용하지 않았을 때는 하중제한 리미트를 20% 이상 초과하였으나 본 연구에서 제한한 로직을 적용하였을 때는 하중제한 리미트가 초과하지 않음을 확인하였다. 결론적으로 시뮬레이션을 통하여 동적으로 할당하는 제한로직이 헬리콥터 전자식 조정장치 제어기에 적합함을 확인하였다.
본 연구에서는 헬리콥터 로터 블레이드의 제작 과정 및 여러 가지 요인으로 인해 발생하는 불균형성을 해소하기 위한 RTB(Rotor Track and Balance) 알고리즘을 개발하였다. 비행 시험 결과로부터 RTB 조절 값과 트랙 및 기체 진동 사이의 상호관계를 선형모델을 이용한 회귀분석을 통하여 RTB 모델을 구축하였다. 개발된 RTB 알고리즘을 실기 시험 결과에 적용하여 RTB 모델을 검증하였고 선형화 모델만으로도 비교적 정확한 모델링이 가능함을 확인하였다. RTB 조절값 설정을 위해 최적화 문제를 정식화하고 유전자 알고리즘에 입자 군집 최적화(PSO) 알고리즘을 결합하여 빠른 수렴성을 갖는 최신의 최적화 기법을 적용하였다. 또한 최적화 해석을 통하여 얻은 RTB 조절값을 이용하여 트랙 편차와 기체 진동을 허용 기준치 아래로 감소시키고, 다양한 비행 조건에 대하여 효율적인 RTB를 수행할 수 있음을 보였다.
물리 기반의 헬리콥터 시뮬레이션은 항공학, 항공역학 등의 분야에서 많이 연구되어 오고 있으나, 복잡한 수식, 많은 계산량 등으로 인해 사실성과 속도를 동시에 추구하는 컴퓨터 그래픽스 분야에는 적용하기 어려웠다. 본 논문에서는 컴퓨터 그래픽스 분야에 적용할 수 있도록 구현하기 쉽고, 실시간 헬리콥터 시뮬레이션을 가능하게 하는 헬리콥터 회전 깃(rotor blades)의 역학적 모델을 제안한다. 헬리콥터는 회전 깃과 공기의 충돌로 발생한 힘을 통해 운동하는데, 이는 유체와 강체가 충돌해서 발생하는 충돌력으로 설명할 수 있다. 이를 근거로 근사화한 회전 깃의 역학적 모델을 도입하면, 기존의 강체 시뮬레이션 방법으로 유체와 강체가 충돌하는 헬리콥터의 움직임을 실시간 시뮬레이션 할 수 있다. 본 논문에서는 실시간 계산이 가능하도록 뉴턴의 양력 계산법을 응용하여 회전 깃의 움직임으로 발생하는 힘을 구한다. 본 논문이 제안하는 방법에 따라 구현된 프로토타입 시스템은 실제와 유사한 헬리콥터 시뮬레이션을 실시간에 처리할 수 있음을 보였다.
A numerically efficient superelement is proposed as a low degree of freedom model for dynamic analysis of rotating tapered beams. The element uses a combination of polynomials and trigonometric functions as shape functions in what is also called the Fourier-p approach. Only a single element is needed to obtain good modal frequency prediction with the analysis and assembly time being considerably less than for conventional elements. The superelement also allows an easy incorporation of polynomial variations of mass and stiffness properties typically used to model helicopter and wind turbine blades. Comparable results are obtained using one superelement with only 14 degrees of freedom compared to 50 conventional finite elements with cubic shape functions with a total of 100 degrees of freedom for a rotating cantilever beam. Excellent agreement is also shown with results from the published literature for uniform and tapered beams with cantilever and hinged boundary conditions. The element developed in this work can be used to model rotating beam substructures as a part of complete finite element model of helicopters and wind turbines.
본 논문의 목적은 탑재비행시험 간 무인헬기 연료 소모량에 영향을 미치는 인자들의 영향정도와 상관관계를 분석하여 예측모형을 수립하는 것이다. 본 연구에서는 실험계획법을 활용하여 4인자 2수준 완전요인실험을 설계하여 실험을 수행하였고, 결과 값을 분석하여 인자들의 주 효과와 교호작용을 도출하고 회귀분석을 통해 예측모형을 수립하였다. 본 연구에서 도출한 결과를 활용하여 효율적인 탑재비행시험 및 전자시험장 시험 능력 향상에 기여할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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