KR101222544B1 - 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법 - Google Patents

다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101222544B1
KR101222544B1 KR1020110089611A KR20110089611A KR101222544B1 KR 101222544 B1 KR101222544 B1 KR 101222544B1 KR 1020110089611 A KR1020110089611 A KR 1020110089611A KR 20110089611 A KR20110089611 A KR 20110089611A KR 101222544 B1 KR101222544 B1 KR 101222544B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
control
module
database
control law
Prior art date
Application number
KR1020110089611A
Other languages
English (en)
Inventor
김종섭
Original Assignee
한국항공우주산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주산업 주식회사 filed Critical 한국항공우주산업 주식회사
Priority to KR1020110089611A priority Critical patent/KR101222544B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101222544B1 publication Critical patent/KR101222544B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/30—Creation or generation of source code
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

본 발명은 다양한 형상의 비행체의 모델링을 형상 정보만으로 자동으로 산출하여 데이터베이스화하는 기능과, 공통으로 적용할 수 있는 표준 제어 법칙 구조 및 모델 기반의 제어 파라미터를 산출하는 기능과, 주파수 및 시간 영역을 검증하고 시험 결과를 활용한 데이터베이스를 보정하는 기능을 통합하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체는 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 모듈과, 상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 모듈과, 상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 모듈과, 상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 모듈과, 상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 모듈과, 상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 모듈과, 상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈과, 설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법{COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM RECORDING A PROGRAM FOR APPLYING THE FLIGHT CONTROL SOFTWARE OF FLYING OBJECT HAVING VARIOUS FIXED WING CONFIGURATION, AND METHOD USING THE SAME}
본 고안은 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비행체가 최적의 안정성 및 비행성을 확보하도록 비행체의 데이터베이스를 기반으로한 제어 법칙을 설계할 수 있는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체에 관한 것이다.
일반적으로, 비행체의 형상은 크게 고정익 및 회전익으로 구성되며, 고정익 비행체에서도 Conventional Type과, BWB(Blended Wing Body) 등과 같은 다양한 제어 조종면과 형상을 가진다. 그런데, 비행체가 최적의 안정성 및 비행성을 확보하기 위해서는 비행체의 모델(데이터베이스)을 기반으로 하는 비행체의 제어 법칙의 설계가 필요하다.
종래에는, 풍동 시험(Wind Tunnel Test) 및 DATCOM과 같은 상용 프로그램을 활용하여 비행체의 데이터베이스를 산출하고, 이 산출된 데이터베이스를 기반으로 모델 기반 제어 법칙 설계 기술을 적용하여 비행체의 제어 법칙을 설계하거나 또는 평가하였다.
또한, 시험 결과를 활용하여 시스템 식별(System Identification) 기법을 적용하여 데이터베이스의 보정을 행하였다.
그런데, 이러한 비행체의 제어 법칙을 설계 또는 평가하는 절차는 비행체의 형상이 정해진 상태에서만 적용하고 있다. 하지만, 실제 제어기의 구조는 비행체의 형상 별로 상이할 뿐만 아니라, 각각의 기능별로 분리되어 있기 때문에, 이러한 비행체의 제어 법칙을 설계하거나 또는 평가하는 사용자가 전문적인 지식이 없을 경우에는 적용하기 어렵다는 단점이 있었다.
이러한 단점을 보완하기 위해, Cloud Cap사는 "Piccolo Ⅱ"라는 비행체의 제어 법칙 설계/해석 툴(tool)을 개발하여 다양한 형상의 비행체에 적용하고 있다.
그러나, "Piccolo Ⅱ"의 툴은 주파수 영역의 모델 기반 설계 기법을 자동으로 적용하지 않고, 비행체의 제어 법칙을 설계 또는 평가하는 사용자가 시뮬레이션이나 시험을 통해 제어 이득을 조율하는 방법을 적용하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다양한 형상의 비행체의 모델링을 형상 정보만으로 자동으로 산출하여 데이터베이스화하는 기능과, 공통으로 적용할 수 있는 표준 제어 법칙 구조 및 모델 기반의 제어 파라미터를 산출하는 기능과, 주파수 및 시간 영역을 검증하고 시험 결과를 활용한 데이터베이스를 보정하는 기능을 통합하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체는 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 모듈과, 상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 모듈과, 상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 모듈과, 상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 모듈과, 상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 모듈과, 상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 모듈과, 상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈과, 설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법은, 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 단계와, 상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 단계와, 상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 단계와, 상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 단계와, 상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 단계와, 상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 단계와, 상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 단계와, 설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법은, 상기 자동 모델링 단계에서, 사용자가 상기 비행체의 형상이나 서브 시스템 파라미터를 입력하면, 공력과, 추진과, 중량과, 힌지 모멘트에 대한 데이터베이스를 구성하고, 조종사에 의한 조종면 구동기와, 센서와, 공기 모델과, 다른 비행체 서브 시스템에 대한 서브 시스템을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법은, 상기 트림 및 선형화 단계에서, 사용자가 속도와, 도고와, 마하수와, 받음각과, 미끄럼각을 포함하는 초기 비행 조건을 입력하면, 상기 비행체의 트림 정보를 포함하는 트림 파일과, 상기 비행체 선형과 정보를 포함하는 선형화 파일을 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다양한 형상의 비행체의 모델링을 형상 정보만으로 자동으로 산출하여 데이터베이스화하는 기능과, 공통으로 적용할 수 있는 표준 제어 법칙 구조 및 모델 기반의 제어 파라미터를 산출하는 기능과, 주파수 및 시간 영역을 검증하고 시험 결과를 활용한 데이터베이스를 보정하는 기능을 통합하는 효과가 있었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로그램의 구성을 나타내는 블록도.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 모듈(110)과, 상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 모듈(120)과, 상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 모듈(130)과, 상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 모듈(140)과, 상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 모듈(150)과, 상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 모듈(160)과, 상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈(170)과, 설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 모듈(180)을 포함하는 하나의 소프트웨어로 통합함으로써, 비행체의 모든 설계 및 검증 과정을 자동화한다.
또한, 본 발명은 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 단계와, 상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 단계와, 상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 단계와, 상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 단계와, 상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 단계와, 상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 단계와, 상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 단계와, 설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 단계에 의해 구현된다.
또한, 사용자가 소프트웨어를 용이하게 사용할 수 있도록, GUI(Graphic User Interface) 기반으로 작성되며, 모든 과정이 자동화됨으로써, 비행체의 제어 법칙 개발의 비용 및 기간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로그램의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어는 "형상 기반의 모델링 자동 산출 및 구조화"와, "트림/선형화 기능"과, "다양한 형상의 비행체에 적용 가능한 표준 제어 법칙 구조"와, "모델 기반 및 설계 목표를 기반으로 한 제어 파라미터 자동 산출"과, "주파수 영역의 해석/시간 영역의 시뮬레이션 검증 기능"과, "자동 C-코드 생성 기능"과, "시험 데이터를 기반으로 한 데이터베이스 보정 기능"을 포함한다. 모든 과정은 사용자의 입력에 의해 자동으로 실행되며, 사용자의 편의성 및 친화성을 향상시키기 위해 GUI로 설계되고, 각각의 단계에서 생성되는 산출물은 파일 형태, 그림 등의 확인이 용이한 형태로 제공된다.
각각의 기능에 대해 살펴본다.
우선, 자동 모델링 모듈(110)에 대해 살펴본다.
자동 모델링 모듈(110)은 데이터베이스와 비행체에 장착되는 센서 등에 대한 서브 시스템으로 구성된다. 사용자가 비행체의 형상, 중량, 서브 시스템 파라미터 등의 정보를 입력하면, 데이터베이스와 모델들에 대한 서브 시스템이 자동으로 구성된다. 자동 모델링 모듈(110)에 대한 사용자의 입력 및 소프트웨어의 출력물은 다음과 같다.
사용자는 비행체의 형상(날개 형상, 조종면 구성, 중량 등)과, 서브 시스템 파라미터(주파수, 감쇄비 등) 등을 입력하면, 소프트웨어의 출력물은 공력(Aerodynamic), 추진(Propulsion), 중량(Mass Properties), 힌지모멘트(Hinge Moment) 등의 데이터베이스를 구성하고, 조종면 구동기(Surface Actuator), 센서(Sensors), 공기 모델(Air-Data), 기타 항공기 서브 시스템 등의 서브 시스템을 자동으로 구성하게 된다.
다음, 트림 및 선형화 모듈(120)에 대해 살펴본다.
트림 및 선형화 모듈(120)은 상술한 데이터 베이스 및 모델을 활용함으로써, 다양한 비행에 대한 트림 및 선형화가 가능한 알고리즘으로 구성되게 된다. 여기서, 트림은 비행체 자체(Bare-Aircraft)에 대한 트림과 제어 법칙을 포함한 트림을 말한다. 사용자 입력 및 소프트웨어 출력물은 다음과 같다.
사용자는 초기 비행 조건(속도, 도고, 마하수, 받음각, 미끄럼각 등)을 입력하면, 소프트웨어의 출력물은 비행체 트림 정보를 포함하는 트림 파일과, 트림 정보를 화면으로 출력하는 트림 정보 및 파일과, 비행체 선형화 정보를 포함하는 선형화 파일과, 선형화 정보를 화면으로 출력하는 선형화 정보 및 파일을 출력하게 된다.
다음, 표준 제어 법칙 모듈(130)에 대해 살펴본다.
표준 제어 법칙 모듈(130)은 비행체에 장착된 센서로부터 측정된 항공기 정보와 조종 명령을 활용하여 다양한 형상의 비행체에 적용할 수 있는 표준 제어 법칙 구조를 제공하게 된다. 여기서, 항공기 정보는 각 축의 자세각, 변화율 등이며, 조종 명령은 각 축에 해당하는 조종사 입력 또는 자동 조종 명령을 말한다.
또한, 표준 제어 법칙 모듈(130)은 다음과 같은 기능을 포함한다.
다양한 필터를 이용한 잡음 제거 기능과, 천이 응답 제거기(Transient Free)를 이용하여 모드 전환에 대한 천이 현상을 제거하는 기능과, 제어 이득(Control Gain)과 내삽 및 외삽 기능과, 실시간 제어 이득 조율 기능(Real-Time Gain Tuning)과, 정형화된 자동 조종 명령 기능(Automated Command Function)과, 제어력 할당(Control Allocation) 기능 등을 포함하게 된다.
다음, 모델 기반의 최적의 제어 파라 미터 자동 산출 모듈(140)에 대해 살펴본다.
표준 제어 법칙에서 자동으로 산출된 제어 이득은 모델 기반의 최적의 제어 파라 미터 자동 산출 모듈(140)을 통해, 비행체의 선형화 모델과, 주파수 및 감쇄비와 같은 설계 기준(Design Goal)을 활용하고, 모델 기반 제어 법칙 설계 기법을 활용함으로써, 설계 조건에 상응하는 제어 이득을 자동으로 생성하게 된다.
모델 기반 제어 파라미터 산출 모듈(140)은 다음과 같은 기능을 포함한다.
모델 및 설계 기준 기반 제어 이득 자동 산출 기능과, 다양한 설계점에 대한 배치 잡(Batch Job) 기능과, 제어 이득의 테이블화 기능 등을 포함하게 된다.
다음, 주파수 영역의 해석 모듈(150)을 통한 설계 기준 평가에 대해 살펴본다.
주파수 영역의 해석 모듈(150)을 통한 설계 기준 평가는 표준 제어 법칙 및 최적화된 제어 파라미터를 기반으로 주파수 영역에서 해석 기능을 제공하게 된다.
여기서, 주파수 영역의 해석 방법은 군사 규격에 제시된 항목을 사용하며, 해석 항목은 다음과 같다.
주파수 및 감쇄비의 해석과, 이득 및 위상 여유(Gain & Phase Margin)와 같은 안정도 여유(Stability Margin)의 해석과, 대역폭 해석 등을 하게 된다.
다음, 시간 영역의 시뮬레이션 모듈(160)을 통한 설계 기준 평가에 대해 살펴본다.
시간 영역의 시뮬레이션 모듈(160)을 통한 설계 기준 평가는 표준 제어 법칙, 최적화된 제어 파라미터 및 데이터베이스 등을 기반으로 시간 영역에서 시뮬레이션 기능을 제공하게 된다. 여기서, 시뮬레이션 기능은 다음과 같다.
정형화된 조종 입력(가진(Pulse), 계단(Step), 더블릿(Doublet), 3-2-1-1 입력 등)의 제공 기능과, 정형화된 조종 입력에 대한 응답 기능과, 실시간 제어 이득 조율 기능에 의한 응답 기능과, 입력 대비 응답에 대한 플로팅(Plotting) 기능 및 파일 제공 기능 등을 포함한다.
다음, 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈(170)에 대해 살펴본다.
표준 제어 법칙과 최적화된 제어 파라미터가 포함된 GUI 형태의 제어 법칙을 자동으로 C-코드로 전환하는 기능을 제공한다. 이때, 모듈별로 C-코드의 최적화를 위한 템플릿을 제공하게 된다.
다음, 모델링 충실도 개선 모듈(180)에 대해 살펴본다.
모델링 충실도 개선 모듈(180)은 설계된 표준 제어 법칙을 C-코드로 전환하여, 실제 비행체에 창작하여 시험한 결과를 기반으로 모델링을 보정하는 알고리즘을 제공하게 된다. 여기서, 보정 방법은 다음과 같다.
시간 영역에서 동일한 조종 명령에 대한 응답(시험 vs. 시뮬레이션)을 일치시키기 위한 방법 데이터베이스의 보정 방법과, 주파수 영역에서 시스템 식별 기능을 활용한 데이터베이스 보정 방법 등을 포함하게 된다.
이와 같은 일련의 과정을 통해서, 본 발명은 비행체 형상을 기반으로 하여 데이터베이스를 자동으로 생성하고, 표준 제어 법칙을 구성하며, 이를 기반으로 하여 제어 이득 및 필터 계수 등과 같은 파라미터를 최적화하고, 주파수 영역 및 시간 영역의 시뮬레이션을 통해 설계 기준을 검증하며, 시험을 통해 평가하고, 시험에서 획득된 정보를 기반으로 데이터베이스의 충실도를 높일 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 예로 들어 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 의해 해석되어야 함이 자명하다.
110 : 자동 모델링 모듈
120 : 트림 및 선형화 모듈
130 : 표준 제어 법칙 모듈
140 : 제어 파라미터 자동 산출 모듈
150 : 주파수 영역의 해석 모듈
160 : 시간 영역의 시뮬레이션 모듈
170 : 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈
180 : 모델링 충실도 개선 모듈

Claims (4)

  1. 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 모듈과,
    상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 모듈과,
    상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 모듈과,
    상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 모듈과,
    상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 모듈과,
    상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 모듈과,
    상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 모듈과,
    설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 매체.
  2. 비행체에 대한 데이터베이스와, 비행체에 장착되는 모델들에 대한 서브 시스템을 구비하는 자동 모델링 단계와,
    상기 비행체에 대한 데이터 베이스와, 상기 모델을 활용하여, 상기 비행체의 비행에 대한 트림 및 선형화를 구현하는 트림 및 선형화 단계와,
    상기 비행체에 장착되는 모델로부터 측정된 상기 비행체의 정보와, 조종사에 의한 조종 명령을 활용하여 상기 비행체에 적용하는 표준 제어 법칙을 구현하는 표준 제어 법칙 단계와,
    상기 표준 제어 법칙 모듈에서 산출된 제어 이득을 이용하여 상기 모델 기반의 최적의 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 자동 산출 단계와,
    상기 표준 제어 법칙 및 최적화된 상기 제어 파라미터를 이용하여 주파수 영역에서 해석함으로써 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 주파수 영역의 해석 단계와,
    상기 표준 제어 법칙, 최적화된 상기 제어 파라미터 및 상기 데이터베이스를 이용하여 시간 영역에서 시뮬레이션함으로써, 상기 비행체의 제어 설계 기준을 평가하는 시간 영역의 시뮬레이션 단계와,
    상기 표준 제어 법칙과, 최적화된 상기 파라미터가 포함되는 GUI(Graphic User Interface) 형태의 제어 법칙을 C-코드로 전환하는 자동 소프트웨어 프로그램 코드 생성 단계와,
    설계된 상기 표준 제어 법칙을 상기 C-코드로 전환하여, 상기 비행체에 적용한 결과에 기초하여 상기 비행체에 대한 데이터베이스와, 상기 비행체에 장착되는 모델을 보정하는 모델링 충실도 개선 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 모델링 단계에서,
    사용자가 상기 비행체의 형상이나 서브 시스템 파라미터를 입력하면, 공력과, 추진과, 중량과, 힌지 모멘트에 대한 데이터베이스를 구성하고, 조종사에 의한 조종면 구동기와, 센서와, 공기 모델과, 다른 비행체 서브 시스템에 대한 서브 시스템을 구성하는 것을 특징으로 하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 트림 및 선형화 단계에서,
    사용자가 속도와, 도고와, 마하수와, 받음각과, 미끄럼각을 포함하는 초기 비행 조건을 입력하면, 상기 비행체의 트림 정보를 포함하는 트림 파일과, 상기 비행체 선형과 정보를 포함하는 선형화 파일을 구성하는 것을 특징으로 하는 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 방법.
KR1020110089611A 2011-09-05 2011-09-05 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법 KR101222544B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110089611A KR101222544B1 (ko) 2011-09-05 2011-09-05 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110089611A KR101222544B1 (ko) 2011-09-05 2011-09-05 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101222544B1 true KR101222544B1 (ko) 2013-01-16

Family

ID=47841903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110089611A KR101222544B1 (ko) 2011-09-05 2011-09-05 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101222544B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101827955B1 (ko) * 2017-11-01 2018-02-09 엘아이지넥스원 주식회사 비행체의 대기 속도 추정을 위한 정보 산출 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990086322A (ko) * 1998-05-27 1999-12-15 유무성 항공기 시뮬레이션 방법 및 장치
KR20030060776A (ko) * 2000-05-30 2003-07-16 다브라만지 홀딩스, 엘엘씨 피드백 선형 시불변화를 이용한 복수 입력, 복수 출력파라미터 의존 시스템을 제어하는 방법, 장치 및 설계과정

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990086322A (ko) * 1998-05-27 1999-12-15 유무성 항공기 시뮬레이션 방법 및 장치
KR20030060776A (ko) * 2000-05-30 2003-07-16 다브라만지 홀딩스, 엘엘씨 피드백 선형 시불변화를 이용한 복수 입력, 복수 출력파라미터 의존 시스템을 제어하는 방법, 장치 및 설계과정

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101827955B1 (ko) * 2017-11-01 2018-02-09 엘아이지넥스원 주식회사 비행체의 대기 속도 추정을 위한 정보 산출 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Da Ronch et al. On the generation of flight dynamics aerodynamic tables by computational fluid dynamics
Du Val et al. Validation of the FLIGHTLAB virtual engineering toolset
WO2013049930A1 (en) Method of developing a mathematical model of dynamics of a vehicle for use in a computer-controlled vehicle simulator
CN114004023B (zh) 一种基于循环神经网络的飞行器气动参数辨识的方法
Lu et al. Fidelity enhancement of a rotorcraft simulation model through system identification
Advani et al. Dynamic interface modelling and simulation-a unique challenge
Hjartarson et al. LPV analysis of a gain scheduled control for an aeroelastic aircraft
Lum et al. Design and experiment of data-driven modeling and flutter control of a prototype wing
Pfeiffer et al. Implementation of a heterogeneous, variable-fidelity framework for flight mechanics analysis in preliminary aircraft design
KR101222544B1 (ko) 다양한 고정익 형상을 갖는 비행체의 비행 제어 소프트웨어에 적용할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 이를 이용한 방법
CN116360255A (zh) 一种非线性参数化高超声速飞行器的自适应调节控制方法
Hansen Toward a better understanding of helicopter stability derivatives
Lu et al. A new heuristic approach to rotorcraft system identification
Lee Simulation and control of a helicopter operating in a ship airwake
Jianhong Closed-loop identification for aircraft flutter model parameters
Fournier Aeroelastic reduced-order modeling and active control of flexible aircraft
US20240270410A1 (en) Assessing vehicle noise
DeVore et al. Bayesian Updates to Probabilistic Aircraft Models in Generalized Polynomial Chaos Form from Measured Data
Frink et al. Status of Computational Aerodynamic Modeling Tools for Aircraft Loss-of-Control-Invited
Bekemeyer Rapid Computational Aerodynamics for Aircraft Gust Response Analysis
Gürsoy Direct adaptive flight envelope protection
Avera et al. Comprehensive Rotorcraft Analysis for Preliminary Design and Optimization
Nguyen et al. Enhancement of light aircraft 6 DOF simulation using flight test data in longitudinal motion
Sousa et al. Matching of Aerodynamic databank with Flight test data-Latero-directional Dynamics
Brian et al. Rapid automated aircraft simulation model updating from flight data

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170109

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180108

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181207

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200106

Year of fee payment: 8