Backstepping 설계 기법을 이용한 회전익기 모델 추종 제어기의 제어 게인 설정 기법 연구 :Gain Selection of Model Following Controller for Rotorcraft Based on Backstepping Design

이호백

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이호백 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 김창주

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

Backstepping 설계 기법을 이용한 회전익기 모델 추종 제어기의 제어 게인 설정 기법 연구

이호백 항공우주정보시스템공학과 2023.01 학위논문

2022

2차 시스템의 특성을 이용한 Backstepping 제어기법 기반의 회전익기 경로 추종 제어기의 게인 값 설정

이호백 , 최유승 , 안준영 외 1명 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2022.04 학술대회자료

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본 논문에서는 회전익 항공기의 비선형 제어 기법인 backstepping controller와 선형 제어 기법인 model following controller의 구조 비교를 통해 두 제어기의 제어 게인을 매칭시키는 연구를 수행했다. Lyapunov stability theory 기반의 backstepping 기법을 이용해 제어기를 설계하고 경로 추적을 통해 검증해보았으며 backstepping 기법에서 경로 추적 오차가 2차 시스템의 특성을 가진다는 것에 착안하여 gain design parameter를 backstepping 기법의 로 설정하여 MFC 기법과 제어 게인을 매칭시켰다. 또한 매칭한 제어 게인을 사용해서 축 별로 다양한 조종 응답 특성을 채택한 MFC 제어기를 설계하여 여러가지 command에 따라 시뮬레이션 연구를 수행하여 속도 영역별로 command를 추종하는 것을 확인하였다.

#Controller Design #Gain selection #Backstepping controller #Model Following Controller #Gain Matching

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 1
제2절 연구 내용 4
제2장 비행동역학 모델링 및 트림 해석 6
제1절 Component-based modeling 6
1. Main rotor 및 tail rotor 모델 7
2. 동체 및 수직, 수평 안정판 모델 8
제2절 운동방정식 9
제3절 트림 해석 11
1. 직선 전진 비행 트림 조건식 11
2. 직선 전진 비행 트림 해석 결과 12
제3장 제어기 설계 21
제1절 Backstepping Control (BSC) 21
1. Lyapunov stability theory 21
2. Lyapunov’s direct method 23
3. Lyapunov 제어기 설계 26
4. System dynamics 27
5. Backstepping controller design 29
6. Gain Selection 32
7. Backstepping controller simulation 35
제2절 Model Following Control (MFC) 43
1. Command filter 46
2. Error dynamics 46
3. Euler angle conversion 48
4. Inverse model 49
제3절 BSC-MFC 제어 게인 값 매칭 51
1. System dynamics 51
2. BSC command type 54
3. Mode별 MFC command type 56
4. Small angle assumption 적용 및 제어 게인 값 매칭 62
제4장 시뮬레이션 68
제1절 시뮬레이션 환경 68
제2절 시뮬레이션 결과 70
1. Case A: VSCHH mode(heave axis), RCDH mode(yaw axis), ACAH mode(roll, pitch axis) 속도 영역별 응답특성 결과 70
2. Case B: VSCHH mode(heave axis), RCDH mode(yaw axis), TRC mode(roll, pitch axis)속도 영역별 응답특성 결과 85
제5장 결론 113
참고문헌 114
부록 118
Appendix A. Attitude kinematics & Euler angle conversion 118
Appendix B. Bo-105 형상 및 제원 정보 121
국문초록 123

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