KR102260955B1 - Apparatus and Method for controlling cavitator angle of supercavitating underwater Vehicle - Google Patents

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KR102260955B1 KR1020190176184A KR20190176184A KR102260955B1 KR 102260955 B1 KR102260955 B1 KR 102260955B1 KR 1020190176184 A KR1020190176184 A KR 1020190176184A KR 20190176184 A KR20190176184 A KR 20190176184A KR 102260955 B1 KR102260955 B1 KR 102260955B1
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angle control
supercavity
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김선홍
김선범
김민재
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국방과학연구소
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Abstract

Disclosed is an apparatus for controlling an angle of a supercavitating underwater vehicle that can control an angle of a cavitator through an actuator inside the body. According to the present invention, the apparatus for controlling a cavitator angle of a supercavitating underwater vehicle comprises: a lower part; a middle part, one end of which is assembled to the end of the lower end; and an upper part, one end of which is assembled to the end of the middle part, and the upper end is assembled by a joint generating part fastening to the tip.

Description

초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling cavitator angle of supercavitating underwater Vehicle}Apparatus and Method for controlling cavitator angle of supercavitating underwater Vehicle

본 발명은 캐비테이터 각도 제어 메커니즘 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 몸체 내부의 엑츄에이터를 통해 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도를 제어하는 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to the cavitator angle control mechanism technology, and more particularly, to an apparatus and method for controlling the cavitator angle of a supercavity underwater vehicle through an actuator inside the body.

수중 운동체의 경우, 주행 항력 중 대부분이 물과의 접촉에 의한 마찰항력이며, 물의 큰 밀도로 인해 공기중과 비교했을 때 약 800배의 큰 마찰저항을 받게 된다. 게다가 수중에서 속도를 2배 증가시키기 위해선 속도의 세제곱에 해당하는 8배의 추진 에너지가 요구된다. In the case of an underwater vehicle, most of the running drag is frictional drag caused by contact with water, and due to the large density of water, it receives about 800 times greater frictional resistance than in air. Moreover, doubling the speed in water requires eight times the propulsion energy, which is the cube of the speed.

따라서, 수중 운동체의 속도를 증가시키는 데에는 상당한 어려움이 따를 수밖에 없다. 초공동(supercavitation) 기술은 이러한 수중 속도 한계를 극복하고자 개발된 기술로, 수중 운동체를 공동(cavity)으로 덮어 해수와의 접촉을 차단시킴으로써 마찰항력을 획기적으로 감소시키는 기술이다.Therefore, it is inevitably accompanied by considerable difficulties in increasing the speed of an underwater vehicle. The supercavitation technology was developed to overcome this underwater speed limit, and it is a technology that dramatically reduces frictional drag by blocking contact with seawater by covering an underwater body with a cavity.

초공동 기술 구현을 위해서는 무엇보다 초공동을 안정적으로 발생시키고 유지시키는 것이 중요한데, 이를 위해 캐비테이터(cavitator)라고 하는 공동 발생 장치가 필수적이다. 일반적으로 캐비테이터는 수중 운동체 앞단(nose)에 부착되며, 주로 디스크 형태의 캐비테이터가 사용된다. For the implementation of the supercavity technology, it is important to stably generate and maintain the supercavity above all else, and for this purpose, a cavity generating device called a cavitator is essential. In general, the cavitator is attached to the front end (nose) of the underwater body, and a disc-shaped cavitator is mainly used.

대표적인 초공동 어뢰인 러시아의 “Shkval”의 경우, 초공동 상태에서 200kts 이상의 속도로 직선궤적을 따라 정속 주행하는 것으로 알려져 있다. 이때, 캐비테이터는 초공동을 생성하는 역할 뿐만 아니라, 운동체의 자세제어를 위한 제어판으로서의 역할도 수행하게 된다. 특히, 초공동 상태가 되면 공동으로 덮인 부분은 부력이 거의 작용하지 않기 때문에 캐비테이터를 통해 양력을 발생시켜 운동체가 직선궤적을 유지하도록 몸체를 지지하고, 심도를 유지하는 역할을 수행한다. In the case of the Russian “Shkval”, which is a representative supercavity torpedo, it is known that it travels at a constant speed along a straight trajectory at a speed of 200 kts or more in a super cavity state. In this case, the cavitator not only serves to create a supercavity, but also serves as a control panel for controlling the posture of the moving body. In particular, when the super-cavity state is reached, since the buoyancy force hardly acts on the cavity-covered part, it generates lift through the cavitator to support the body so that the moving body maintains a straight trajectory, and serves to maintain the depth.

캐비테이터를 통해 양력을 발생시키기 위해서는 캐비테이터에 받음각(angle of attack)을 갖도록 해야 하며, 이를 위해 캐비테이터의 각도를 제어하는 장치가 필요하다. 캐비테이터의 각도 제어를 위한 엑츄에이터는 직결 방식이 가장 유리할 수 있다. In order to generate lift through the cavitator, the cavitator must have an angle of attack, and for this purpose, a device for controlling the angle of the cavitator is required. The actuator for angle control of the cavitator may be most advantageous in a direct connection method.

그러나, 고속주행 시 캐비테이터에는 매우 큰 구동력이 요구되므로 큰 용량의 엑츄에이터가 요구되는 문제점이 있다. 또한, 구동장치가 외부에 노출 시 공동의 발생을 방해할 수 있으므로 구동장치를 수중운동체 몸체 내부에 탑재해야 하는 문제가 있다. However, there is a problem in that a large capacity actuator is required because a very large driving force is required for the cavitator during high-speed driving. In addition, there is a problem in that the driving device must be mounted inside the body of the underwater vehicle because it may interfere with the occurrence of the cavity when exposed to the outside.

1. 한국등록특허번호 제10-1903269호(등록일자: 2018.09.20)1. Korea Patent No. 10-1903269 (Registration Date: 2018.09.20) 2. 한국등록특허번호 제10-1353410호(등록일자: 2014.01.14)2. Korean Patent No. 10-1353410 (Registration Date: 2014.01.14) 3. 한국등록특허번호 제10-1195773호(등록일자: 2012.10.24)3. Korea Patent No. 10-1195773 (Registration Date: 2012.10.24)

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 몸체 내부의 엑츄에이터를 통해 캐비테이터의 각도를 제어할 수 있는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problem according to the above background art, and the purpose of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the angle of the cavitator of a supercavity underwater body capable of controlling the angle of the cavitator through an actuator inside the body. have.

또한, 본 발명은 큰 용량의 엑츄에이터를 사용하지 않으면서도 캐비테이터의 각도를 제어할 수 있는 초공동 수중 운동체 캐비테이터 각도 제어 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the angle of a supercavity underwater vehicle that can control the angle of the cavitator without using a large-capacity actuator.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 몸체 내부의 엑츄에이터를 통해 캐비테이터의 각도를 제어할 수 있는 초공동 수중 운동체 캐비테이터 각도 제어 장치를 제공한다.The present invention provides a supercavity underwater body cavitator angle control device capable of controlling the angle of the cavitator through an actuator inside the body in order to achieve the object presented above.

상기 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치는,The cavitator angle control device of the supercavity underwater movement body,

하단부;lower part;

일단이 상기 하단부의 말단에 조립체결되는 중단부; a middle part having one end assembled to the end of the lower end;

일단이 상기 중단부의 말단에 조립체결되며 첨단부에 공동 발생부가 체결 조립되는 상단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a; one end is assembled to the distal end of the middle section and the joint generating section is fastened to the tip.

이때, 상기 공동 발생부는, 캐비테이터; 상기 캐비테이터가 상단면에 조립 체결되며, 하단면이 상기 첨단부 및 직선 방향으로 이동하는 연결 로드의 일단에 연결되는 연결 엔드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the cavity generating unit may include a cavitator; and a connection end in which the cavitator is assembled and fastened to the upper surface, and the lower surface is connected to the tip end and one end of the connecting rod moving in a linear direction.

또한, 상기 연결 엔드에는 상기 연결 로드와 회전되게 연결되는 제 1 연결리브 및 상기 첨단부와 회전되게 연결되는 제 2 연결리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a first connecting rib rotatably connected to the connecting rod and a second connecting rib rotatably connected to the tip portion are formed at the connecting end.

또한, 상기 제 2 연결리브는 상기 연결 엔드의 중심에 형성되며, 상기 제 1 연결리브는 상기 연결 엔드의 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second connecting rib is formed at the center of the connecting end, the first connecting rib is characterized in that formed at the edge of the connecting end.

또한, 상기 제 2 연결리브는 회전가능하게 2개의 연결을 위해 연결 링크의 일단과 연결되며, 상기 연결 링크의 타단은 상기 첨단부에 설치되는 중심축과 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second connecting rib is rotatably connected to one end of the connecting link for connecting two, and the other end of the connecting link is connected to a central shaft installed at the tip.

또한, 상기 연결은 힌지, 볼팅 방식, 및 리벳 방식 중 어느 하나에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the connection is characterized in that made by any one of a hinge, a bolting method, and a rivet method.

또한, 상기 캐비테이터 각도 제어 장치는, 상기 연결 로드의 타단과 연결되는 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cavitator angle control device, the actuator connected to the other end of the connecting rod; characterized in that it comprises a.

또한, 상기 액츄에이터는 상기 하단부의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the actuator is characterized in that it is installed inside the lower end.

또한, 상기 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치는, 상기 초공동 수중 운동체의 상태 정보를 생성하는 센서; 상기 상태 정보를 이용하여 상기 캐비테이터의 작동 각도 제어 입력 정보를 산출하고, 상기 작동 각도 제어 입력 정보를 기반으로 구동변위를 산출하는 제어기; 및 상기 액츄에이터를 상기 구동변위에 따라 직선 방향으로 이동시키는 서보모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus for controlling the angle of the cavitator of the supercavity underwater body includes: a sensor for generating state information of the supercavity underwater body; a controller for calculating operating angle control input information of the cavitator using the state information, and calculating a driving displacement based on the operating angle control input information; and a servomotor for moving the actuator in a linear direction according to the driving displacement.

또한, 상기 센서는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서인 것을 특징으로 한다.In addition, the sensor is characterized in that the IMU (Inertial Measurement Unit) sensor.

또한, 상기 상태 정보는 상기 초공동 수중 운동체의 자세, 위치, 각속도, 및 속도를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the state information is characterized in that it includes the posture, position, angular velocity, and velocity of the supercavity underwater vehicle.

또한, 상기 작동 각도 제어 입력 정보는 수학식

Figure 112019134699264-pat00001
(여기서,
Figure 112019134699264-pat00002
는 작동 각도 제어 입력 정보이고, y는 초공동 수중 운동체의 수심이고,
Figure 112019134699264-pat00003
는 초공동 수중 운동체의 피치각이고,
Figure 112019134699264-pat00004
는 초공동 수중 운동체의 각속도이고,
Figure 112019134699264-pat00005
는 트림 상태의 캐비테이터의 각도이고,
Figure 112019134699264-pat00006
는 초공동 수중 운동체의 피치각이며, k1,k2,k3는 제어 게인이다)을 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the operating angle control input information is
Figure 112019134699264-pat00001
(here,
Figure 112019134699264-pat00002
is the operating angle control input information, y is the depth of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00003
is the pitch angle of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00004
is the angular velocity of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00005
is the angle of the cavitator in the trimmed state,
Figure 112019134699264-pat00006
is the pitch angle of the supercavity underwater body, and k 1 , k 2 , k 3 is the control gain).

또한, 상기 구동 변위를 이용한 상기 캐비테이터의 각도 제어는 PID(proportional integral derivative control)인 것을 특징으로 한다.In addition, the angle control of the cavitator using the driving displacement is characterized in that PID (proportional integral derivative control).

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 센서가 초공동 수중 운동체의 상태 정보를 생성하는 단계; (b) 제어기가 상기 상태 정보를 이용하여 상기 캐비테이터의 작동 각도 제어 입력 정보를 산출하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 작동 각도 제어 입력 정보를 기반으로 구동변위를 산출하는 단계; 및 (d) 서보모터가 상기 액츄에이터를 상기 구동변위에 따라 직선 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention, (a) the sensor generating the state information of the supercavity underwater vehicle; (b) calculating, by a controller, operation angle control input information of the cavitator using the state information; (c) calculating, by the controller, a driving displacement based on the operating angle control input information; and (d) the servomotor moving the actuator in a linear direction according to the driving displacement;

본 발명에 따르면, 몸체 내부의 엑츄에이터를 통해 캐비테이터의 각도를 제어함으로써 초공동 수중운동체의 안정적인 자세제어가 가능하다.According to the present invention, by controlling the angle of the cavitator through the actuator inside the body, it is possible to control the stable posture of the supercavity underwater body.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 큰 용량의 엑츄에이터를 사용하지 않으면서도 캐비테이터의 각도를 제어할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the angle of the cavitator can be controlled without using an actuator with a large capacity.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체에 조립되는 캐비테이터 구동 조립체(100)의 단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)에서 캐비테이터가 상방향으로 일정 각도 회전한 상태를 보여주는 동작 상태도이다.
도 4는 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)에서 캐비테이터가 하방향으로 일정 각도 회전한 상태를 보여주는 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치의 시스템 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a cross-sectional perspective view of a cavitator driving assembly 100 assembled to a supercavity underwater vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the cavitator drive assembly 100 shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is an operation state diagram illustrating a state in which the cavitator is rotated upward by a predetermined angle in the cavitator driving assembly 100 shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is an operation state diagram illustrating a state in which the cavitator is rotated downward by a predetermined angle in the cavitator driving assembly 100 shown in FIG. 1 .
5 is a system block diagram of a cavitator angle control device of a supercavity underwater body according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a cavitator angle control process of a supercavity underwater body according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In describing each figure, like reference numerals are used for like elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus and method for controlling a cavitator angle of a supercavity underwater body according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체에 조립되는 캐비테이터 구동 조립체(100)의 단면 사시도이다. 도 1을 참조하면, 캐비테이터 구동 조립체(100)는, 하단부(110), 중단부(120), 상단부(130), 공동 발생부(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 캐비테이터 구동 조립체(100)의 하단부(110)는 초공동 수중 운동체(미도시)에 연결조립되는 구조이다.1 is a cross-sectional perspective view of a cavitator driving assembly 100 assembled to a supercavity underwater vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the cavitator driving assembly 100 may include a lower end 110 , a middle portion 120 , an upper end 130 , a cavity generator 140 , and the like. The lower end 110 of the cavitator driving assembly 100 has a structure that is connected and assembled to a supercavity underwater body (not shown).

하단부(110)에는 액츄에이터(111), 연결 로드(113)와 액츄에이터(111)를 연결하기 위한 연결부(112) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The lower end 110 may include an actuator 111 , a connection part 112 for connecting the connecting rod 113 and the actuator 111 , and the like.

중단부(120)는 하단부(110)와 상단부(130)을 연결하는 기능을 수행한다. 상단부(130)의 첨단 부위에 공동 발생부(140)가 설치된다. 공동 발생부(140)를 상단부(130)의 첨단 부위에 연결하는 연결부(150)가 구성될 수 있다.The middle part 120 performs a function of connecting the lower part 110 and the upper part 130 . The cavity generating unit 140 is installed at the tip of the upper end 130 . A connection part 150 for connecting the cavity generating part 140 to the tip portion of the upper part 130 may be configured.

액츄에이터(111)는 전자 밸브, 솔레노이드, 공기압 또는 유압으로 작동되는실린더 등이 될 수 있다.The actuator 111 may be a solenoid valve, a solenoid, a cylinder operated by pneumatic or hydraulic pressure, and the like.

도 2는 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)의 정면도이다. 도 2를 참조하면, 중단부(120)의 말단이 하단부(110)의 상단에 볼트 나사(201)에 의해 조립된다. 이를 위해, 하단부(110)의 상단에는 홀이 형성된다. 즉, 하단부(110)는 직경 반지름이 위로 갈수록 작아지는 형태의 원뿔형상이다. 하단부(110)의 내측은 중공형상으로 안쪽이 비어있는 형태이다. 이 중공에 액츄에이터(111)가 설치된다. 물론, 이 액츄에이터(111)는 하우징(미도시)내 삽입체결되며, 이 하우징은 하단부(110)의 내측에 일체로 형성되거나, 볼팅 방식으로 체결조립될 수 있다.FIG. 2 is a front view of the cavitator drive assembly 100 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the end of the middle part 120 is assembled to the upper end of the lower part 110 by a bolt screw 201 . To this end, a hole is formed at the upper end of the lower end 110 . That is, the lower end 110 has a conical shape in which the radius of the diameter becomes smaller as it goes up. The inner side of the lower end 110 is hollow and has an empty inside. An actuator 111 is installed in this hollow. Of course, the actuator 111 is inserted and fastened in a housing (not shown), and the housing may be integrally formed inside the lower end 110 or assembled by bolting.

또한, 하단부(110)의 홀에 삽입되도록 중단부(120)의 말단은 단차를 두고 형성된다. 물론, 중단부(120)도 직경 반지름이 위로 갈수록 작아지는 형태의 원뿔형상이다.In addition, the end of the middle part 120 is formed with a step difference so as to be inserted into the hole of the lower part 110 . Of course, the middle part 120 also has a conical shape in which the diameter and radius become smaller as it goes up.

상단부(130)의 말단이 중단부(120)의 상단에 볼트 나사(202)에 의해 조립된다. 이를 위해, 중단부(120)의 상단에는 홀이 형성된다. 상단부(130)도 직경 반지름이 위로 갈수록 작아지는 형태의 원뿔형상이다. 상단부(130)의 첨단부(231)에 공동 발생부(140)가 체결된다. 공동 발생부(140)는 캐비테이터(242), 연결 엔드(241)로 구성될 수 있다. The distal end of the upper end 130 is assembled to the upper end of the middle portion 120 by a bolt screw 202 . To this end, a hole is formed in the upper end of the middle part 120 . The upper end 130 also has a conical shape in which the diameter and radius become smaller toward the top. The cavity generating unit 140 is fastened to the tip 231 of the upper end 130 . The cavity generator 140 may include a caviator 242 and a connection end 241 .

연결 엔드(241)의 하단면에는 연결을 위한 제 1 리브(241-1) 및 제 2 연결 리브(241-2)가 형성된다. 연결 엔드(241)는 원통형으로 후면상의 가장자리에 제 1 연결 리브(241-1)가 형성되고, 중심에 제 2 연결 리브(241-2)가 형성된다. 연결 엔드(241)의 중앙 단면은 "ㅓ"자 형상이 된다. A first rib 241-1 and a second connection rib 241-2 for connection are formed on a lower surface of the connection end 241. The connecting end 241 has a cylindrical shape, and a first connecting rib 241-1 is formed at an edge on the rear surface, and a second connecting rib 241-2 is formed in the center. The central cross-section of the connection end 241 has a “ㅓ” shape.

제 1 연결 리브(241-1)는 연결 로드(113)의 말단이 연결된다. 연결(210)은 힌지가 주로 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 볼트와 너트를 이용한 볼팅 방식, 리벳 방식 등이 될 수 있다. 따라서, 연결 로드(113)가 액츄에이터(111)에 의해 직선 방향으로 전진하거나 후진하게 되면 제 1 연결 리브(241-1)가 아래쪽 방향 또는 위쪽 방향으로 움직인다. The end of the first connecting rib 241-1 is connected to the connecting rod 113 . A hinge may be mainly used for the connection 210 , but is not limited thereto, and may be a bolting method using a bolt and a nut, a riveting method, or the like. Accordingly, when the connecting rod 113 is moved forward or backward in a linear direction by the actuator 111 , the first connecting rib 241-1 moves in a downward direction or an upward direction.

부연하면, 액츄에이터(111)에 의해 연결 로드(113)가 전진하면, 캐비테이터(242)는 아래쪽으로 일정 각도만큼 회전된다. 이와달리, 액츄에이터(111)가 후진하게 되면 제 1 연결 리브(241-1)가 위쪽방향으로 일정 각도 만큼 회전된다.In other words, when the connecting rod 113 is advanced by the actuator 111 , the cavitator 242 is rotated downward by a predetermined angle. On the contrary, when the actuator 111 moves backward, the first connecting rib 241-1 is rotated upward by a predetermined angle.

제 2 연결 리브(241-2)는 첨단부(231)와 연결링크(250)로 연결된다. 연결링크(250)의 좌측 말단이 제 1 연결 리브(241-1)와 연결되고, 연결링크(250)의 우측 말단이 첨단부(231)에 설치되는 중심축(232)과 연결된다. 연결(211,212)은 앞서 기술한 바와 같이, 힌지가 주로 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 볼트와 너트를 이용한 볼팅 방식, 리벳 방식 등이 될 수 있다. 물론, 이러한 연결을 위해서는 제 1 연결 리브(241-1) 및 제 2 연결 리브(241-2)에는 관통홀(미도시)이 형성된다.The second connecting rib 241 - 2 is connected to the tip 231 and the connecting link 250 . The left end of the connecting link 250 is connected to the first connecting rib 241-1, and the right end of the connecting link 250 is connected to the central shaft 232 installed at the tip 231. As described above, the connection 211 and 212 may be a hinge, but is not limited thereto, and may be a bolting method using a bolt and a nut, a riveting method, or the like. Of course, for this connection, a through hole (not shown) is formed in the first connection rib 241-1 and the second connection rib 241-2.

중심축(232)은 일정 각도 이상으로 캐비테이터(242)가 회전되지 않도록 단차가 형성되는 구조이다. 중심축(232)은 첨단부(231)를 관통하여 상단부(130)의 일부까지 삽입되는 구조이다. 물론, 상단부(130)의 맨끝쪽 말단 부분은 중공형상이 아니고 메워진 형태이다. 즉, 상단부(130)의 위쪽은 중공형상이 없으며, 아래쪽에 중공형상이다.The central axis 232 has a structure in which a step is formed so that the cavitator 242 is not rotated by a predetermined angle or more. The central axis 232 has a structure inserted through the tip 231 to a part of the upper end 130 . Of course, the distal end portion of the upper end 130 is not a hollow shape, but a filled form. That is, the upper part of the upper end 130 does not have a hollow shape, and the lower part has a hollow shape.

도 3은 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)에서 캐비테이터(242)가 상방향으로 일정 각도 회전한 상태를 보여주는 동작 상태도이다. 도 3을 참조하면, 연결 로드(113)가 액츄에이터(111)에 의해 직선 방향으로 후진하게 되므로 캐비테이터(242)는 위쪽으로 약 15°회전한다. 즉, 캐비테이터(242)가 위쪽으로 들리게 된다.FIG. 3 is an operation state diagram showing a state in which the cavitator 242 is rotated upward by a predetermined angle in the cavitator driving assembly 100 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 3 , since the connecting rod 113 is moved backward in a straight line by the actuator 111 , the caviator 242 rotates upward by about 15°. That is, the cavitator 242 is lifted upwards.

도 4는 도 1에 도시된 캐비테이더 구동 조립체(100)에서 캐비테이터가 하방향으로 일정 각도 회전한 상태를 보여주는 동작 상태도이다. 도 4를 참조하면, 연결 로드(113)가 액츄에이터(111)에 의해 직선 방향으로 전진하게 되므로 캐비테이터(242)는 아래쪽으로 약 15°회전한다. 즉, 캐비테이터(242)가 아래쪽으로 숙여진다.FIG. 4 is an operation state diagram illustrating a state in which the cavitator is rotated downward by a predetermined angle in the cavitator driving assembly 100 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 4 , since the connecting rod 113 is moved forward in a linear direction by the actuator 111 , the caviator 242 rotates downward by about 15°. That is, the cavitator 242 is bent downward.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치의 시스템 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 액츄에이터(111), 초공동 수중 운동체(미도시)의 상태 정보를 센싱하는 센서(510), 서보 모터 구동변위를 계산하는 제어기(520), 구동변위에 따라 액츄에이터(111)를 동작시키는 서보모터(530) 등을 포함하여 구성될 수 있다.5 is a system block diagram of a cavitator angle control device of a supercavity underwater body according to an embodiment of the present invention. 5, the actuator 111, the sensor 510 for sensing the state information of the supercavity underwater moving body (not shown), the controller 520 for calculating the servo motor driving displacement, the actuator 111 according to the driving displacement It may be configured to include a servo motor 530 that operates the.

하단부(110)는 초공동 수중 운동체(미도시)의 상단부(미도시)에 체결 조립된다. 센서(510)는 초공동 수중 운동체(미도시)의 상태 정보를 생성하는 기능을 한다. 이를 위해, 센서(510)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서가 될 수 있다. IMU 센서는 3차원 공간에서 앞뒤, 상하, 좌우 3축으로의 이동을 감지하는 가속도 센서와 피치(Pitch) 롤(Roll) 요(Yaw)의 3축 회전을 검출하는 자이로스코프 센서로 이루어진다.The lower end 110 is fastened and assembled to the upper end (not shown) of the supercavity underwater movement body (not shown). The sensor 510 functions to generate state information of a supercavity underwater vehicle (not shown). To this end, the sensor 510 may be an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor. The IMU sensor consists of an acceleration sensor that detects movement in three-axis forward, backward, up, down, left and right in three-dimensional space, and a gyroscope sensor that detects three-axis rotation of pitch, roll, and yaw.

제어기(520)는 센싱된 상태 정보를 통해 캐비테이터의 각도 제어 입력 정보를 산출하고, 서보 모터 구동변위를 계산하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 제어기(520)에는 마이크로프로세서, 전자회로, 메모리, 프로그램 등이 구성될 수 있다.The controller 520 calculates the angle control input information of the cavitator through the sensed state information, and performs a function of calculating the servo motor driving displacement. To this end, the controller 520 may include a microprocessor, an electronic circuit, a memory, a program, and the like.

메모리는 마이크로프로세서 내에 구비되는 메모리일 수 있고, 별도의 메모리가 될 수 있다. 따라서 플래시 메모리 디스크(SSD: Solid State Disk), 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM(Electrically erasable programmable read-only memory), SRAM(Static RAM), FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR-SDRAM(Double Data Rate-SDRAM) 등과 같은 휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다.The memory may be a memory provided in the microprocessor or may be a separate memory. Therefore, flash memory disk (SSD: Solid State Disk), hard disk drive, flash memory, EEPROM (Electrically erasable programmable read-only memory), SRAM (Static RAM), FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM) ), composed of a combination of non-volatile memory such as MRAM (Magnetic RAM) and/or volatile memory such as Dynamic Random Access Memory (DRAM), Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), Double Data Rate-SDRAM (DDR-SDRAM), etc. can be

따라서, 제어기(520)는 서보모터(530), 액츄에이터(111), 이 액츄에이터(111)와 연결된 연결 로드(rod)(도 1의 113)를 이용하여 캐비테이터(242)의 피치방향(pitch) 각도를 제어할 수 있다. 물론, 도 5에서는 이해의 편의를 위해 액츄에이터(111)와 서보 모터(530)를 분리하여 도시하였으나, 액츄에이터(111)에 서보 모터(530)가 포함될 수도 있다.Accordingly, the controller 520 uses the servomotor 530, the actuator 111, and a connecting rod (113 in FIG. 1) connected to the actuator 111 in the pitch direction of the caviator 242. You can control the angle. Of course, although the actuator 111 and the servo motor 530 are shown separately in FIG. 5 for convenience of understanding, the actuator 111 may include the servo motor 530 .

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 센서(510)가 초공동 수중 운동체의 상태를 계측하여 상태 정보를 생성한다(단계 S610). 상태 정보로는 자세, 위치, 각속도, 속도 등을 들 수 있다.6 is a flowchart showing a cavitator angle control process of a supercavity underwater body according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , the sensor 510 measures the state of the supercavity underwater body to generate state information (step S610). State information includes posture, position, angular velocity, and velocity.

이후, 상태 정보가 생성되면, 제어기(520)가 상기 상태 정보를 이용하여 상기 캐비테이터(242)의 작동 각도 제어 입력 정보를 산출한다(단계 S620). 작동 각도 제어 입력 정보(

Figure 112019134699264-pat00007
)는 다음 수학식을 이용하여 산출될 수 있다.Then, when the state information is generated, the controller 520 calculates the operating angle control input information of the cavitator 242 by using the state information (step S620). Operating angle control input information (
Figure 112019134699264-pat00007
) can be calculated using the following equation.

Figure 112019134699264-pat00008
Figure 112019134699264-pat00008

여기서,

Figure 112019134699264-pat00009
는 작동 각도 제어 입력 정보이고, y는 초공동 수중 운동체의 수심이고,
Figure 112019134699264-pat00010
는 초공동 수중 운동체의 피치각이고,
Figure 112019134699264-pat00011
는 초공동 수중 운동체의 각속도이고,
Figure 112019134699264-pat00012
는 트림 상태의 캐비테이터의 각도이고,
Figure 112019134699264-pat00013
는 초공동 수중 운동체의 피치각이며, k1,k2,k3는 제어 게인이다. here,
Figure 112019134699264-pat00009
is the operating angle control input information, y is the depth of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00010
is the pitch angle of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00011
is the angular velocity of the supercavity underwater body,
Figure 112019134699264-pat00012
is the angle of the cavitator in the trimmed state,
Figure 112019134699264-pat00013
is the pitch angle of the supercavity underwater body, and k 1 ,k 2 ,k 3 is the control gain.

계산식에서, 제어 게인의 단위에 의해 전체 단위가 일치된다. 또한, 제어 게인은 운동체의 속도, 물성치(질량, 관성 모멘트), 캐비테이터와 초공동 수중 운동체에 작용하는 유체력에 달라질 수 있다. 따라서, 운동 시뮬레이션 또는 주행 시험을 통해 최적의 제어 게인을 찾게 된다.In the formula, the whole unit is matched by the unit of the control gain. In addition, the control gain may vary depending on the velocity of the moving body, physical properties (mass, moment of inertia), and the fluid force acting on the cavitator and the supercavity underwater body. Therefore, the optimum control gain is found through motion simulation or driving test.

이후, 상기 제어기(520)는 상기 작동 각도 제어 입력 정보를 기반으로 구동변위를 산출하고, 이 구동변위에 따라 서보모터(530)가 상기 액츄에이터(111)를 직선 방향으로 이동시킨다(단계 S630,S640). Then, the controller 520 calculates a driving displacement based on the operating angle control input information, and the servomotor 530 moves the actuator 111 in a linear direction according to the driving displacement (steps S630 and S640). ).

이때, 구동변위는 사전 작동시험을 통해 캐비테이터 각도와 구동변위와의 관계식을 도출하고, 이 관계식을 통해 작동 각도 제어 입력에 해당하는 구동변위를 산출한다. PID 제어는 수학식1을 통해 계산된 각도 제어 입력을 제어기로 전달하여 제어기에서 각도 제어 입력에 해당하는 구동변위를 산출하여 서보모터를 구동시킨다.At this time, the driving displacement derives a relational expression between the cavitator angle and the driving displacement through a pre-operation test, and the driving displacement corresponding to the operating angle control input is calculated through this relational expression. The PID control transmits the angle control input calculated through Equation 1 to the controller, and the controller calculates the driving displacement corresponding to the angle control input to drive the servomotor.

또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. In addition, the steps of the method or algorithm described in relation to the embodiments disclosed herein are implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means such as a microprocessor, a processor, a CPU (Central Processing Unit), etc. It can be recorded on any available medium. The computer-readable medium may include program (instructions) codes, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다. The program (instructions) code recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, Blu-rays, and the like, and ROM, RAM ( A semiconductor memory device specially configured to store and execute program (instruction) code such as RAM), flash memory, and the like may be included.

여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Here, examples of the program (instruction) code include not only machine language codes such as those generated by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

100: 캐비테이터 구동 조립체
110: 하단부
111: 액츄에이터 113: 연결 로드
120: 중단부
130: 상단부
140: 공동 발생부
241: 연결 엔드 242: 캐비테이터
510: 센서
520: 제어기
530: 서보 모터100: cavitator drive assembly
110: lower part
111: actuator 113: connecting rod
120: interruption
130: upper part
140: co-generation unit
241: connection end 242: cavitator
510: sensor
520: controller
530: servo motor

Claims (14)

초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치에 있어서,
하단부(110);
일단이 상기 하단부(110)의 말단에 조립체결되는 중단부(120);
일단이 상기 중단부(120)의 말단에 조립체결되며 첨단부(231)에 공동 발생부(140)가 체결 조립되는 상단부(130);를 포함하되,
상기 공동 발생부(140)는,
캐비테이터(242);
상기 캐비테이터(242)가 상단면에 조립 체결되며, 하단면이 상기 첨단부(231) 및 직선 방향으로 이동하는 연결 로드(113)의 일단에 연결되는 연결 엔드(241); 및
상기 연결 로드(113)의 타단과 연결되는 액츄에이터(111);를 포함하고, 상기 액츄에이터(111)는 상기 하단부(110)의 내측에 설치되며,
상기 초공동 수중 운동체의 상태 정보를 생성하는 센서(510);
상기 상태 정보를 이용하여 상기 캐비테이터(242)의 작동 각도 제어 입력 정보를 산출하고, 상기 작동 각도 제어 입력 정보를 기반으로 구동변위를 산출하는 제어기(520);
및 상기 액츄에이터(111)를 상기 구동변위에 따라 직선 방향으로 이동시키는 서보모터(530);를 포함하고,
상기 상태 정보는 상기 초공동 수중 운동체의 자세, 위치, 각속도, 및 속도를 포함하며,
상기 작동 각도 제어 입력 정보는 수학식
Figure 112021018161677-pat00026
을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
(여기서,
Figure 112021018161677-pat00027
는 작동 각도 제어 입력 정보이고, y는 초공동 수중 운동체의 수심이고,
Figure 112021018161677-pat00028
는 초공동 수중 운동체의 피치각이고,
Figure 112021018161677-pat00029
는 초공동 수중 운동체의 각속도이고,
Figure 112021018161677-pat00030
는 트림 상태의 캐비테이터의 각도이고,
Figure 112021018161677-pat00031
는 초공동 수중 운동체의 피치각이며, k1,k2,k3는 제어 게인이다)
In the cavitator angle control device of the supercavity underwater movement,
lower part 110;
a middle part 120 having one end assembled to the distal end of the lower part 110;
One end is assembled to the distal end of the middle part 120, and the upper end 130 to which the cavity generator 140 is fastened and assembled to the tip 231;
The cavity generator 140 is
cavitator 242;
a connection end 241 in which the cavitator 242 is assembled and fastened to the upper surface, and the lower surface is connected to the tip 231 and one end of the connecting rod 113 moving in a straight direction; and
and an actuator 111 connected to the other end of the connecting rod 113, wherein the actuator 111 is installed inside the lower end 110,
a sensor 510 for generating state information of the supercavity underwater vehicle;
a controller 520 for calculating operating angle control input information of the cavitator 242 using the state information and calculating a driving displacement based on the operating angle control input information;
and a servomotor 530 for moving the actuator 111 in a linear direction according to the driving displacement.
The state information includes the posture, position, angular velocity, and velocity of the supercavity underwater vehicle,
The operating angle control input information is
Figure 112021018161677-pat00026
Cavitator angle control device of the supercavity underwater movement, characterized in that calculated through.
(here,
Figure 112021018161677-pat00027
is the operating angle control input information, y is the depth of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00028
is the pitch angle of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00029
is the angular velocity of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00030
is the angle of the cavitator in the trimmed state,
Figure 112021018161677-pat00031
is the pitch angle of the supercavity underwater body, and k 1 ,k 2 ,k 3 is the control gain)
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연결 엔드(241)에는 상기 연결 로드(113)와 회전되게 연결(210)되는 제 1 연결리브(241-1) 및 상기 첨단부(231)와 회전되게 연결(211)되는 제 2 연결리브(241-2)가 형성되는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
The method of claim 1,
The connecting end 241 includes a first connecting rib 241-1 that is rotatably connected 210 with the connecting rod 113 and a second connecting rib 211 that is rotatably connected with the tip 231 ( 241-2) is a cavitator angle control device of the supercavity underwater movement, characterized in that formed.
 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 연결리브(241-2)는 상기 연결 엔드(241)의 중심에 형성되며, 상기 제 1 연결리브(241-1)는 상기 연결 엔드(241)의 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
4. The method of claim 3,
The second connecting rib 241-2 is formed at the center of the connecting end 241, and the first connecting rib 241-1 is formed at the edge of the connecting end 241. Cavitator angle control device of joint underwater vehicle.
 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 연결리브(241-2)는 회전가능하게 2개의 연결(211,212)을 위해 연결 링크(250)의 일단과 연결되며, 상기 연결 링크(250)의 타단은 상기 첨단부(231)에 설치되는 중심축(232)과 연결되는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
4. The method of claim 3,
The second connecting rib 241 - 2 is rotatably connected to one end of the connecting link 250 for the two connecting 211 and 212 , and the other end of the connecting link 250 is installed at the tip 231 . Cavitator angle control device of the supercavity underwater movement, characterized in that connected to the central axis 232 to be.
 제 5 항에 있어서,
상기 연결(210,211,212)은 힌지, 볼팅 방식, 및 리벳 방식 중 어느 하나에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
6. The method of claim 5,
The connection (210, 211, 212) is a cavitator angle control device of the supercavity underwater movement, characterized in that made by any one of a hinge, a bolting method, and a rivet method.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 센서(510)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서인 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
The method of claim 1,
The sensor 510 is an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor, the cavitator angle control device of the supercavity underwater movement body, characterized in that.
 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 구동 변위를 이용한 상기 캐비테이터의 각도 제어는 PID(proportional integral derivative control)인 것을 특징으로 하는 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 장치.
The method of claim 1,
Controlling the angle of the cavitator using the driving displacement is a cavitator angle control device of a supercavity underwater body, characterized in that PID (proportional integral derivative control).
 (a) 센서(510)가 초공동 수중 운동체의 상태 정보를 생성하는 단계;
(b) 제어기(520)가 상기 상태 정보를 이용하여 캐비테이터(242)의 작동 각도 제어 입력 정보를 산출하는 단계;
(c) 상기 제어기(520)가 상기 작동 각도 제어 입력 정보를 기반으로 구동변위를 산출하는 단계; 및
(d) 서보모터(530)가 액츄에이터(111)를 상기 구동변위에 따라 직선 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하되,
상기 작동 각도 제어 입력 정보는 수학식
Figure 112021018161677-pat00032
을 통해 산출되는 것을 특징으로 초공동 수중 운동체의 캐비테이터 각도 제어 방법.
(여기서,
Figure 112021018161677-pat00033
는 작동 각도 제어 입력 정보이고, y는 초공동 수중 운동체의 수심이고,
Figure 112021018161677-pat00034
는 초공동 수중 운동체의 피치각이고,
Figure 112021018161677-pat00035
는 초공동 수중 운동체의 각속도이고,
Figure 112021018161677-pat00036
는 트림 상태의 캐비테이터의 각도이고,
Figure 112021018161677-pat00037
는 초공동 수중 운동체의 피치각이며, k1,k2,k3는 제어 게인이다)(a) generating, by the sensor 510, state information of the supercavity underwater vehicle;
(b) calculating, by the controller 520, operation angle control input information of the cavitator 242 using the state information;
(c) calculating, by the controller 520, a driving displacement based on the operating angle control input information; and
(d) the servomotor 530 moving the actuator 111 in a linear direction according to the driving displacement; including,
The operating angle control input information is
Figure 112021018161677-pat00032
A method for controlling the angle of the cavitation of a supercavity underwater vehicle, characterized in that it is calculated through
(here,
Figure 112021018161677-pat00033
is the operating angle control input information, y is the depth of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00034
is the pitch angle of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00035
is the angular velocity of the supercavity underwater body,
Figure 112021018161677-pat00036
is the angle of the cavitator in the trimmed state,
Figure 112021018161677-pat00037
is the pitch angle of the supercavity underwater body, and k 1 ,k 2 ,k 3 is the control gain)
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