International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.10
no.2
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pp.140-147
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2009
The paper presents the design, development and testing activities of the multi-rotorcraft-based unmanned aerial vehicle at the Center for Unmanned System Studies, Institut Teknologi Bandung (ITB), Indonesia. The multi-rotor system was selected as the design stepping stone for future development of personal aerial vehicle prototypes. A step-by-step design program is conducted to study the technology building blocks and critical issues associated with the design, development and operation of personal aerial vehicles. A number of multi-rotor configurations have been investigated providing basic guidelines for developing a stable unmanned aerial platform. The benefit of the presently selected configuration is highlighted and some preliminary testing results are presented.
Oh, Hyon-Dong;Won, Dae-Yeon;Huh, Sung-Sik;Shim, David Hyun-Chul;Tahk, Min-Jea
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.2
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pp.69-79
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2010
This paper describes the experimental framework for the control system design and validation of a rotorcraft unmanned aerial vehicle (UAV). Our approach follows the general procedure of nonlinear modeling, linear controller design, nonlinear simulation and flight test but uses an indoor-installed multi-camera system, which can provide full 6-degree of freedom (DOF) navigation information with high accuracy, to overcome the limitation of an outdoor flight experiment. In addition, a 3-DOF flying mill is used for the performance validation of the attitude control, which considers the characteristics of the multi-rotor type rotorcraft UAV. Our framework is applied to the design and mathematical modeling of the control system for a quad-rotor UAV, which was selected as the test-bed vehicle, and the controller design using the classical proportional-integral-derivative control method is explained. The experimental results showed that the proposed approach can be viewed as a successful tool in developing the controller of new rotorcraft UAVs with reduced cost and time.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.2
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pp.126-130
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2010
This paper presents the conceptual design of a multi-rotor unmanned aerial vehicle (UAV) based on an axiomatic design. In most aerial vehicle design approaches, design configurations are affected by past and current design tendencies as well as an engineer's preferences. In order to design a systematic design framework and provide fruitful design configurations for a new type of rotorcraft, the axiomatic design theory is applied to the conceptual design process. Axiomatic design is a design methodology of a system that uses two design axioms by applying matrix methods to systematically analyze the transformation of customer needs into functional requirements (FRs), design parameters (DPs), and process variables. This paper deals with two conceptual rotary wing UAV designs, and the evaluations of tri-rotor and quad-rotor UAVs with proposed axiomatic approach. In this design methodology, design configurations are mainly affected by the selection of FRs, constraints, and DPs.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.5
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pp.513-520
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2014
An unmanned aerial vehicle (UAV) should be designed to be as small and lightweight as possible to optimize the efficiency of changing the blade shape to enhance the aerodynamic performance, such as the thrust and power. In this study, a computational fluid dynamics (CFD) simulation of an unmanned multi-rotor aerial vehicle in hover mode was performed to explore the thrust performance in terms of the blade rotational speed and blade shape parameters (i.e., taper ratio and twist angle). The commercial ADINA-CFD program was used to generate the CFD data, and the results were compared with those obtained from blade element theory (BET). The results showed that changes in the blade shape clearly affect the aerodynamic thrust of a UAV rotor blade.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.3
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pp.252-259
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2011
This paper is focused on dynamic modeling and control system design as well as vision based collision avoidance for multi-rotor unmanned aerial vehicles (UAVs). Multi-rotor UAVs are defined as rotary-winged UAVs with multiple rotors. These multi-rotor UAVs can be utilized in various military situations such as surveillance and reconnaissance. They can also be used for obtaining visual information from steep terrains or disaster sites. In this paper, a quad-rotor model is introduced as well as its control system, which is designed based on a proportional-integral-derivative controller and vision-based collision avoidance control system. Additionally, in order for a UAV to navigate safely in areas such as buildings and offices with a number of obstacles, there must be a collision avoidance algorithm installed in the UAV's hardware, which should include the detection of obstacles, avoidance maneuvering, etc. In this paper, the optical flow method, one of the vision-based collision avoidance techniques, is introduced, and multi-rotor UAV's collision avoidance simulations are described in various virtual environments in order to demonstrate its avoidance performance.
Multi-rotor type UAV (Unmanned Aerial Vehicle)s are expanding their applications not only for military purposes but also for private industries such as aerial photography and unmanned delivery vehicles. For wider use of unmanned aerial vehicles, studies should be carried out to improve aerodynamic efficiency and reduce noise of propellers, which can be achieved based on techniques of predicting aerodynamic performance and noise in a given environment. In this study, aerodynamic and noise prediction techniques were developed for a small unmanned aerial vehicle propeller, and it was verified by comparing it with actual measurement results. Thrust and torque due to the change of r/min and the frequency spectral prediction at a given position secured the reliability of the prediction method, which provides a basis for the shape design of the propeller.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.4
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pp.459-466
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2020
The sound collected through the multi-rotor unmanned aerial vehicle (UAV) includes the ego noise generated by the motor or propeller, or the wind noise generated during the flight, and thus the quality is greatly impaired. In a multi-rotor UAV environment, both the magnitude and phase of the target sound are greatly corrupted, so it is necessary to enhance the sound in consideration of both the magnitude and phase. However, it is difficult to improve the phase because it does not show the structural characteristics. in this study, we propose a CNN-based complex spectrogram enhancement method that removes noise based on complex spectrogram that can represent both magnitude and phase. Experimental results reveal that the proposed method improves enhancement performance by considering both the magnitude and phase of the complex spectrogram.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.23
no.12
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pp.1506-1513
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2019
Recently, as the industrial scope of multi-rotor unmanned aerial vehicles(UAV) is greatly expanded, the demands for data collection, processing, and analysis using UAV are also increasing. However, the acoustic data collected by using the UAV is greatly corrupted by the UAV's motor noise and wind noise, which makes it difficult to process and analyze the acoustic data. Therefore, we have studied a method to enhance the target sound from the acoustic signal received through microphones connected to UAV. In this paper, we have extended the densely connected dilated convolutional network, one of the existing single channel acoustic enhancement technique, to consider the inter-channel characteristics of the acoustic signal. As a result, the extended model performed better than the existed model in all evaluation measures such as SDR, PESQ, and STOI.
Kim, Hyeon;Jeong, Heon Sul;Chong, Kil To;Lee, Deok Jin
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.2
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pp.137-148
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2014
A multi-rotor is an autonomous flying robot with multiple rotors. Depending on the number of the rotors, multi-rotors are categorized as tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor. Given their rapid maneuverability and vertical take-off and landing capabilities, multi-rotors can be used in various applications such as surveillance and reconnaissance in hostile urban areas surrounded by high-rise buildings. In this paper, the unified dynamic model of each tri-, quad-, hexa-, and octo-rotor are presented. Then, based on derived mathematical equations, the operation and control techniques of each multi-rotor are derived and analyzed. For verifying and validating the proposed models, operation and control technique simulations are carried out.
Tilt rotor aircraft is a multi-configuration airplane which has three independent flight
modes; helicopter, conversion, and aiplane. The control surface mixer resign is
reqctired to generate and distribute efficient control forces and moments in each flight
mode. In the conversion mode, the thrust vector is changed from helicopter mode to
airplane, therefore the thrust vector makes undesired forces and moments which affect
on pitch, roll and yaw dynamics. This paper describes the design results of control
surface mixer design which minimize the undesired forces and moments due to nacelles
tilting angle change for 4O% scaled model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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