KR102283675B1 - Apparatus of Automating Stability and Control Flight Test for Manned and Unmanned Aircraft equipped with Attitude Stabilization Control System - Google Patents
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Abstract
조종 안정성 비행시험 자동화 장치가 개시된다. 상기 조종 안정성 비행시험 자동화 장치는, 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기, 및 상기 항공기의 조종 안정성 비행시험을 수행하고, 상기 수행에 따른 시험 평가를 수행하는 비행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
자동화된 조종안정성 시험 절차에서 보듯이 기존의 시험 계획서를 임무 프로파일 형태의 데이터로 자료 관리가 가능하며, 시험 데이터와 함께 저장되어 시험 종료 후 데이터 분석이 용이하다. A control stability flight test automation device is disclosed. The pilot stability flight test automation device, an aircraft equipped with an attitude stabilization controller, and a flight control unit for performing a flight stability flight test of the aircraft, and performing a test evaluation according to the performance.
As seen in the automated maneuverability test procedure, data management of the existing test plan is possible as data in the form of a mission profile, and it is stored together with the test data, making it easy to analyze the data after the test is finished.
Description
본 발명은 자세 안정화 제어 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 자세 안정화 제어기를 탑재한 유/무인 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화를 위한 조종 안정성 비행시험 자동화 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to attitude stabilization control technology, and more particularly, to a pilot stability flight test automation apparatus and method for automating the steering stability flight test of a manned/unmanned aircraft equipped with an attitude stabilization controller.
공력 모델은 항공기의 동특성을 해석하고 비행 제어 법칙 설계 및 시스템 성능 분석 등을 위해 높은 충실도(Fidelity)가 요구된다. 이를 위해 비행시험을 통해 조종 입력 대비 출력 상태변수의 시간 응답 데이터를 획득하여 실제 비행체의 거동을 모사할 수 있도록 공력 모델을 보정한다. 기존의 유인 항공기(이하 유인기)의 경우, 조종사(Pilot)가 조종 안정성 시험(Stability and Control Flight Test) 조건에서 조종간(Control Stick)을 통해 필요 기동을 입력하여 시험을 수행하면서 시험 진입 및 종단 조건을 판단한다. The aerodynamic model requires high fidelity for analyzing aircraft dynamics, designing flight control laws, and analyzing system performance. To this end, the aerodynamic model is corrected to simulate the behavior of the actual vehicle by acquiring the time response data of the control input versus the output state variable through the flight test. In the case of an existing manned aircraft (hereinafter referred to as manned aircraft), the pilot enters the required maneuver through the control stick in the Stability and Control Flight Test conditions and performs the test while performing the test entry and exit conditions to judge
무인 항공기(이하 무인기)의 경우, 지상 통제 시스템에 조종간이 있는 경우에는 유인기와 같이 조종 안정성 시험 수행이 가능하다. 그러나 점차 무인기의 자동화 단계가 높아짐에 따라 최근의 무인기 시스템은 조종간이 없이 운용자(Operator)에 의해 통제되는 형태로 개발되고 있는 추세이다. 이런 형태로 개발된 무인기의 경우, 유인기에 비해 무인기의 조종 안정성 시험 수행이 제한적이기 때문에 일반적으로 비행제어 컴퓨터의 조종 명령을 활용해 해당 시험을 수행하게 된다.In the case of an unmanned aerial vehicle (hereinafter referred to as an unmanned aerial vehicle), if the ground control system has a control rod, it is possible to perform a pilot stability test like a manned aircraft. However, as the level of automation of the UAV gradually increases, the recent UAV system is being developed in a form controlled by an operator without a control stick. In the case of an unmanned aerial vehicle developed in this form, the pilot stability test of the unmanned aerial vehicle is limited compared to the manned aircraft, so the test is generally performed using the flight control computer's control commands.
지상 통제 시스템에 조종간이 없는 무인기의 기존 조종 안정성 시험 방법은 무인기 지상 통제 운용자가 반-자동 방식인 노브(Knob) 방식((헤딩 or 코스 or 뱅크)와 고도, 속도 명령을 인가하여 비행체를 운용하는 방식)을 인가하고 시험 공역 내에서 시험 준비를 수행하고 시험 계획서 상의 시험 수행 고도/속도 및 형상 조건을 직접 인가하고 비행 상태 변수를 모니터링하면서 트림 상태를 평가하여 시험 진입 가능 여부를 판단한다. The existing pilot stability test method of an unmanned aerial vehicle without a control stick in the ground control system is a semi-automatic method in which the ground control operator operates the vehicle by applying the semi-automatic knob method ((heading or course or bank) and altitude and speed commands. method), conduct test preparation within the test airspace, directly apply the altitude/speed and shape conditions in the test plan, and evaluate the trim status while monitoring flight status variables to determine whether it is possible to enter the test.
시험 진입이 가능하면 지상 통제 시스템의 비행 통제 화면(Flight Control Test Panel, FCTP)을 이용해 기계획된 조종 안정성 시험의 설정값을 직접 인가하여 시험을 수행한다. 시험 수행 중 특이 거동 발생시 시험 중단 인가하며 특이사항이 없는 경우 잔여 시험 항목을 지속 수행한다.If it is possible to enter the test, the test is performed by directly applying the set value of the pre-planned flight stability test using the Flight Control Test Panel (FCTP) of the ground control system. If any unusual behavior occurs during test execution, the test is authorized to stop, and if there are no special issues, the remaining test items are continued.
조종 안정성 시험은 전 비행 영역에 걸쳐 각 시험 속도, 고도 및 형상 조건에서 수행되어야 하며, 반복 시험을 통해 보정 계수를 획득하는 것이 일반적이므로 개발 기간 중 많은 시간이 소요되는 시험이다. 즉, 비행체의 전 비행영역(고도 및 속도 조건)에서 비행체의 조종성 및 안정성을 확인하는 시험으로 시험 후 공력 모델의 각 공력 계수를 보정하는 목적으로 수행된다.The pilot stability test must be performed at each test speed, altitude, and shape condition over the entire flight domain, and it is common to obtain correction factors through repeated tests, so it is a time-consuming test during the development period. That is, it is a test to check the maneuverability and stability of the vehicle in the entire flight range (altitude and speed conditions) of the vehicle, and it is performed for the purpose of correcting each aerodynamic coefficient of the aerodynamic model after the test.
따라서, 운용자는 조종 안정성 시험을 수행하는 동안 직접 각 시험 조건을 인가하고, 시험 진입 및 이탈 여부, 중단 인가 등을 모니터링 함에 따라 임무 부담이 증가된다. 또한, 각 시험 설정 값의 조작 중 발생 가능한 입력 오류로 인해 비행안전에 영향이 있을 수 있다. Therefore, the operator directly applies each test condition while performing the maneuvering stability test, and monitors the entry and exit of the test, and the approval of interruption, thereby increasing the task load. In addition, flight safety may be affected due to possible input errors during manipulation of each test set value.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 탑재된 내부 자세 안정화 제어기를 활용하고 각 조종안정성 시험 계획을 파일형태로 저장, 비행제어컴퓨터에 장입하여 비행 시험 수행 동안 자동으로 조종안정성 시험을 수행하는 기법이 제시되었다. 이를 활용할 경우, 운용자의 직접적인 입력을 최소화함으로써 입력 오류에 따른 비행안전 영향을 최소화할 수 있으며, 반복적인 시험 수행시 운용자의 임무 부담을 감소시킬 수 있다. 이를 위해 비행 조종간이 없는 무인기 운용 시스템에서의 항공기 공력 모델 최신화를 위한 조종 안정성 시험 자동화 기법을 제안한다.In order to solve this problem, a technique for automatically performing the pilot stability test during flight test performance by using the mounted internal attitude stabilization controller, storing each pilot stability test plan in a file format, and loading it into the flight control computer was proposed. When this is used, it is possible to minimize the effect on flight safety due to input errors by minimizing the operator's direct input, and it is possible to reduce the operator's duty burden when performing repeated tests. To this end, we propose a pilot stability test automation technique for updating aircraft aerodynamic models in an unmanned aerial vehicle operating system without a flight control stick.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 임무 부담 및 안전성 저해 요소를 감소시키고 효율적인 데이터 확보를 위해 비행 조종간이 없는 무인기 운용 시스템에서의 항공기 공력 모델 최신화를 위한 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems according to the above background, and to reduce the burden of mission and safety hindrance and to secure efficient data, an attitude stabilization controller for updating the aircraft aerodynamic model in an unmanned aerial vehicle operating system without a flight control stick Its purpose is to provide an automatic device and method for flight test of flight control stability of an aircraft equipped with
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 비행 조종간이 없는 무인기 운용 시스템에서의 항공기 공력 모델 최신화를 위한 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치를 제공한다.The present invention provides a flight test automation device for flight control stability of an aircraft equipped with an attitude stabilization controller for updating an aircraft aerodynamic model in an unmanned aerial vehicle operating system without a flight control stick in order to achieve the object presented above.
상기 조종 안정성 비행시험 자동화 장치는,The control stability flight test automation device,
자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기;Aircraft equipped with attitude stabilization controllers;
상기 항공기의 조종 안정성 비행시험을 수행하고, 상기 수행에 따른 시험 평가를 수행하는 비행 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a; to perform the flight control stability flight test of the aircraft, and to perform a test evaluation according to the performance.
이때, 상기 비행 제어부는, 미리 설정되는 상기 조종 안정성 비행시험을 위한 시험 조건 프로파일에서 선택되는 시험 항목 및 상기 항공기로부터의 항공 조정 상태 정보를 이용하여 상기 조종 안정성 비행 시험의 진입여부를 결정하는 시험 제어 모듈; 상기 시험 항목에 따른 트림 조건 명령을 인가받는 오토 파일럿 모듈; 및 상기 시험 제어 모듈 또는 오토 파일럿 모듈을 상기 항공기의 조종면 구동기에 연결하는 스위칭 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the flight control unit is a test control for determining whether to enter the flight stability flight test by using a test item selected from the test condition profile for the pilot stability flight test set in advance and the flight adjustment state information from the aircraft module; an auto pilot module receiving a trim condition command according to the test item; and a switching module connecting the test control module or the auto-pilot module to a control surface driver of the aircraft.
또한, 상기 시험 제어 모듈은 상기 항공기로부터 수신되는 항공 조종 상태 정보를 이용하여 트림 상태의 충족 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the test control module is characterized in that it determines whether the trim state is satisfied by using the flight control state information received from the aircraft.
또한, 상기 시험 항목별 상기 트림 상태의 충족 여부는 각 시험 항목에 따라 미리 시험 계획 프로파일에 정의된 상태 변수 조합으로 구성하여 판단되는 것을 특징으로 한다.In addition, whether the trim state for each test item is satisfied is determined by configuring a combination of state variables previously defined in the test plan profile according to each test item.
또한, 상기 항공 조종 상태 정보는 비행 경로각, 가속도, 각속도, 자세, 및 AOA(Angle of Attack: 받음각), AOS(Angle of Sideslip: 옆미끄럼각)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flight control state information is characterized in that it includes flight path angle, acceleration, angular velocity, posture, and angle of attack (AOA) and angle of sideslip (AOS).
또한, 상기 시험 제어 모듈이 상기 시험 항목이 수행되는 동안 사전 설정된 시험 제한 사항 초과 여부를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 이상 거동이 발생하면 상기 스위칭 모듈을 통해 상기 오토파일럿 모듈로 전환되는 것을 특징으로 한다.In addition, the test control module monitors whether a preset test limit is exceeded while the test item is being performed, and when an abnormal behavior occurs according to the monitoring result, the test control module is switched to the autopilot module through the switching module.
또한, 상기 시험 제한 사항 초과 여부는 시험 수행을 위한 고도, 속도에서 시험을 수행하는 동안 비행체의 고도, 속도에 대해 허용 오차 범위 내 유지 여부, 비행체의 AOA, AOS, 피치 및 롤 자세에 대한 상태값을 확인하여 각 시험별로 설정된 제한 사항 초과 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, whether the above test limits are exceeded is determined whether the altitude and speed for the test are maintained within the allowable error range for the altitude and speed of the vehicle during the test, and the state values for the AOA, AOS, pitch and roll attitude of the vehicle It is characterized in that it is determined whether the limit set for each test is exceeded by checking the
예를 들어, 고도 1000m, 속도 150km/h에서 피치 더블렛(Pitch Doublet) 시험 수행 시 시험 제한 사항은 고도 1000m +/- 20m 이내, 속도 150 +/- 5km/h 이내, AOA 10° 이내 유지, AOS +/-1° 이내 유지 조건이 시험 제한 사항이다.For example, when performing a Pitch Doublet test at an altitude of 1000 m and a speed of 150 km/h, the test limits are to be within 1000 m +/- 20 m at an altitude, within 150 +/- 5 km/h, and within
또한, 시험 제한 사항을 초과한 시험 항목이 존재하지 않으면 정상적으로 시험이 종료된 것으로 판단하는 시험 종료 판단값이 함께 데이터베이스에 저장되는 것을 특징으로 한다. 상기 언급된 시험 제한 사항 초과 여부를 True/False로 저장하며, 시험 제한 초과 항목을 함께 데이터베이스에 저장한다. 예를 들어, 상기 언급된 Pitch Doublet 시험 수행 중 비행체의 AOS 가 2°가 기록된 경우 제한 사항 초과에 따라 시험을 중단하고 시험 종료 판단값이 False와 AOS Fail을 기록한다.In addition, it is characterized in that if there is no test item that exceeds the test limit, the test end judgment value, which is judged to have been normally completed, is also stored in the database. Whether the above-mentioned test limit is exceeded is stored as True/False, and the test limit exceeded item is also saved in the database. For example, if the AOS of the vehicle is recorded at 2° during the aforementioned pitch doublet test, the test is stopped according to exceeding the limit and the test end judgment value is False and AOS Fail is recorded.
또한, 항목별로 해당 시험이 종료되면 각 시험 저장 데이터(도8참조)로 저장되며, 상기 시험 저장 데이터는, 시험 항목별 식별 번호인 시험 번호(도 7,8참조), 시험 고도, 시험 속도, 시험에 해당하는 형상을 정의한 시험 형상(도 7,8참조), 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분한 조종명령 입력 형태(도7 참조, Doublet, Step, Sine, Chirp), 조종 명령의 입력 형태에 따른 항목을 설정한 조종 명령 입력 설정, 시험 축별(표 1, Test Case, eg. Throttle Test, ...Longitudianl Test, Directional Test....) 조종 명령을 유지하는 변수(표 1 Hold Commnad, Hold State 참조)를 나타내는 시험 축별 조종 명령 유지 변수, 시험 진입 조건의 충족여부를 나타내는 시험 진입 조건 충족 여부, 시험을 수행하는 진입 시간을 나타내는 시험 수행 진입 시간, 시험 실행 중 시험 중단 이탈 충족 여부를 나타내는 시험 중단 이탈 충족 여부, 시험 실행 중 중단 이탈이 발생한 시간을 나타내는 시험 중단 이탈 시간, 비행체의 조종면 구동 명령 및 변위 정보를 나타내는 비행체 조종면 구동 명령 및 변위 정보, 비행체 고도, 속도, 각속도, 자세를 나타내는 자세 정보, 비행체 시스템의 헬씨(Healthy:건전성) 정도를 나타내는 비행체 시스템 헬씨(Healthy:건전성) 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the corresponding test for each item is completed, it is saved as each test storage data (see FIG. 8), and the test storage data includes a test number (see FIGS. 7 and 8) that is an identification number for each test item, test altitude, test speed, The test shape that defines the shape corresponding to the test (refer to FIGS. 7 and 8), the control command input type (refer to FIG. 7, Doublet, Step, Sine, Chirp) that distinguishes the input type of the pre-defined control command, and the control command Control command input setting that sets items according to input type, by test axis (Table 1, Test Case, eg. Throttle Test, ...Longitudianl Test, Directional Test....) Variables that maintain control commands (Table 1 Hold) Command, hold state) indicating the control command hold variable for each test axis, whether the test entry condition is satisfied indicating whether the test entry condition is satisfied, the test execution entry time indicating the entry time to perform the test, whether the test interruption exit during the test execution is met Test interruption deviation indicating whether the test interruption deviation is satisfied, test interruption deviation time indicating the time at which the interruption deviation occurred during test execution, vehicle control surface operation command and displacement information indicating the control surface drive command and displacement information of the vehicle, vehicle altitude, speed, angular velocity, and attitude It is characterized in that it includes attitude information indicating, and aircraft system healthy (healthy) information indicating the degree of healthy (healthy) of the vehicle system.
상기 시험 조건 프로파일(도8참조)은, 시험 항목별 식별 번호인 시험 번호, 시험 고도, 시험 속도, 시험에 해당하는 형상을 정의하는 시험 형상, 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분하는 조종명령 입력 형태, 조종 명령의 입력 형태에 따른 세부 항목을 설정하는 조종 명령 입력 세부 설정, 홀드 자세 명령을 설정하는 시험축별 조종 명령 유지 변수, 트림 상태의 판단 변수 및 범위를 설정하는 시험 진입 가능 조건 설정, 수행 간 제한사항 범위를 설정하는 수행 간 제한사항 범위 설정에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.The test condition profile (refer to Fig. 8) includes a test number that is an identification number for each test item, a test altitude, a test speed, a test shape that defines a shape corresponding to the test, and a control that distinguishes the input type of a predefined control command. Command input type, control command input detail setting to set detailed items according to the control command input type, control command maintenance variable for each test axis to set hold posture command, trial entry condition setting to set the trim status judgment variable and range , it is characterized in that it includes information about setting the range of restrictions between executions to set the range of restrictions between executions.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 비행 제어부가 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험을 수행하는 단계; 및 (b) 상기 비행 제어부가 상기 수행에 따른 시험 평가를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) performing, by the flight control unit, a flight stability flight test of an aircraft equipped with an attitude stabilization controller; And (b) the flight control unit performs the test evaluation according to the performance; provides an automated method of flight test for steering stability of an aircraft equipped with an attitude stabilization controller, characterized in that it comprises.
본 발명에 따르면, 자동화된 조종안정성 시험을 위한 비행제어법칙을 활용하게 되는 경우, 비행 상태 변수를 실시간으로 모니터링하여 트림 상태를 평가하고 자동으로 시험을 진입하여 수행하면서 이상 거동 발생 시에는 시험을 자동 종료하고 정상적으로 수행 완료 시에는 시험 결과를 평가하고 저장함으로써 운용자 임무 수행 부담을 감소시킬 수 있으며시험 수행 시간을 최소화 할 수 있다는 점을 들 수 있다. According to the present invention, when the flight control rule for the automated pilot stability test is utilized, the flight status variable is monitored in real time to evaluate the trim status, and automatically enter and perform the test while automatically performing the test when abnormal behavior occurs. When finished and normally performed, the test result can be evaluated and stored to reduce the operator's task performance burden and minimize the test execution time.
또한, 본 발명의 다론 효과로서는, 자동화된 조종안정성 시험 절차에서 보듯이 기존의 시험 계획서를 임무 프로파일 형태의 데이터로 자료 관리가 가능하며, 시험 데이터와 함께 저장되어 시험 종료 후 데이터 분석이 용이하다. 또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 이를 활용하면, 조종간이 없는 무인기뿐만 아니라 향후 자세안정화제어기를 탑재한 여러 유/무인 항공기 개발 과정에서 요구되는 조종안정성 비행시험의 자동화 기법을 적용하여 활용이 가능하다는 점을 들 수 있다는 점을 들 수 있다. In addition, as an effect of the present invention, it is possible to manage the existing test plan as data in the form of a mission profile, as seen in the automated steering stability test procedure, and it is stored together with the test data to facilitate data analysis after the test is completed. In addition, as another effect of the present invention, if this is utilized, not only unmanned aerial vehicles without a steering wheel, but also various manned / unmanned aerial vehicles equipped with posture stabilization controllers in the future can be utilized by applying the automation technique of the flight test required. points can be taken.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조종 안정성 시험 자동화를 위한 자세 안정화 제어기를 탑재한 유/무인 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 비행 시험 제어 모듈의 세부 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 시험 준비 과정을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 시험 준비 과정후 비행 시험 과정을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비행시험 과정후 비행 시험 분석 과정을 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조정 안정성 시험 자동화를 위한 시험 조건 프로파일의 세부 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시험 저장 데이터 구조도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 조정 안정성 시험 자동화 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram of a device for automating a flight test for steering stability of a manned/unmanned aircraft equipped with an attitude stabilization controller for automating a piloting stability test according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration block diagram of the flight test control module shown in FIG.
3 is a flowchart showing a flight test preparation process according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing a flight test process after a flight test preparation process according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a flight test analysis process after a flight test process according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a detailed structure of a test condition profile for automated adjustment stability test according to an embodiment of the present invention.
7 is a structural diagram of test storage data according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing an automated simulation result of an adjustment stability test according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Sizes and relative sizes of components indicated in the drawings may be exaggerated for clarity of description.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, “및/또는”은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited items.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다” 및/또는 “구성된다”는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, a referenced element, step, operation and/or element to "comprises" and/or "consisting of" does not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps, operations and/or elements. .
비록 제1, 제2 등의 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 대해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although it is used to describe various elements such as the first, second, etc., these elements are not limited to these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자세 안정화 제어기를 탑재한 유/무인 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an apparatus and method for automating a flight test for steering stability of a manned/unmanned aircraft equipped with an attitude stabilization controller according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조종 안정성 시험 자동화를 위한 자세 안정화 제어기를 탑재한 유/무인 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 조종 안정성 비행시험 자동화 장치(100)는, 항공기(120), 항공기(120)에 대한 조종 안정성 비행시험을 수행하는 비행 제어부(110) 등으로 구성될 수 있다.1 is a block diagram of a device for automating a flight test for steering stability of a manned/unmanned aircraft equipped with an attitude stabilization controller for automating a piloting stability test according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the
비행 제어부(110)는 오토 파일럿 모듈(113), 조종안정성 시험 제어 모듈(114), 스위칭 모듈(112), 조종 자세 안정성 증강 제어 모듈(111) 등을 포함하여 구성될 수 있다. The
조종안정성 시험 제어 모듈(114)은 조종 안정성 시험 비행 시험을 진행하는 기능을 수행한다. 따라서, 조종안정성 시험 제어 모듈(114)은 도4의 생성된 시험 조건 프로파일 내에서 순차적으로 시험 항목을 선택하여 트림 조건 명령(시험 고도, 속도)을 오토 파일럿 모듈(113)로 인가하고 항법 센서(123)로부터 수신된 비행체 상태 정보로 이용해 트림 상태(예, 롤 자세 +/-1° 이내, AOS +/- 0.5° 이내 비행경로각 +/-0.5° 이내, 고도 오차 5m 이내, 속도 오차 2km/h 이내시 트림 상태로 판단)를 판단해 시험 진입 여부를 결정한다. 항법 센서(123)는 위치, 자세, 대지 속도(Ground Speed)를 출력하며, 대기 센서는 비행체 진대기속도(True Airspeed)를 측정한다. The pilot stability
오토 파일럿 모듈(113)은 조종안정성 시험 제어기 모듈로부터 장입된 조종안정성 시험 프로파일에서 시험 수행을 위한 고도, 속도 명령을 수신하여 비행체를 시험 고도, 속도로 비행하는 기능을 수행한다. The auto-
조종안정성 시험 제어 모듈(114)은 항법 센서(123)로부터 수신된 비행 경로각, 가속도, 각속도, 자세, AOS(Angle of Sideslip: 옆미끄럼각) 등의 비행체 상태 정보로 트림 상태를 판단하여 시험 진입 여부를 결정한다. 또한, 시험 제어 모듈(114)은 장입된 조종 안정성 시험을 위한 시험 조건 프로파일(도 6)에서 순차적으로 시험 항목을 선택하여 트림 조건 명령을 오토 파일럿(Autopilot) 모듈(113)에 인가한다. 각 시험 항목별 트림 상태의 충족 여부는 각 시험 항목에 따라 시험 계획 프로파일에 정의된 상태 변수 조합으로 구성하여 판단할 수 있다. 예를 들면, 롤 자세 +/-1° 이내, AOS +/- 0.5° 이내 비행경로각 +/-0.5° 이내, 고도 오차 5m 이내, 속도 오차 2km/h 이내시 트림 상태로 판단한다.The pilot stability
스위칭 모듈(112)은 트림 여부를 판단한 결과를 토대로 시험 진입을 결정되면 오토파일럿 모듈(113)에서 출력된 자세 명령값으로부터 조종안정성 시험 조종입력 생성모듈(230)에서 출력된 자세 명령값으로 전환하고 자세 명령을 자세 조종안정성 증강 제어모듈(111)로 입력하는 기능을 수행한다. 스위칭 모듈(112)은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구성될 수 있다.The
자세 조종안정성 조종 자세 안정성 증강 제어 모듈(111)은 비행체의 트림 상태를 유지하도록 하는 안정화 기능과 자세 명령을 추종하는 조종성을 동시에 증강시켜 필요한 자세 명령을 추종/제어하는 기능을 수행한다. 자세 조종안정성 증강 제어 모듈은 각 시험 속도, 고도, 형상에 따라 제어 이득이 설계되어 있다. Posture Steering Stability Control Posture stability
항공기(120)는 유인기 또는 무인기가 될 수 있다. 유인기의 경우, 조종사(Pilot)가 조종 안정성 시험(Stability and Control Flight Test) 조건에서 조종간(Control Stick)을 통해 필요 기동을 입력하여 시험을 수행하면서 시험 진입 및/또는 종단 조건을 판단한다. The
무인기의 경우, 지상 통제 시스템에 있는 조종간을 통해 유인기와 같이 조종 안정성 시험 수행이 가능하다. 지상 통제 시스템에 조종간이 없는 무인기의 경우, 무인기 지상 통제 운용자가 반-자동 방식인 노브(Knob) 방식을 인가하고 시험 공역 내에서 시험 준비를 수행하고 시험 계획서 상의 시험 수행 고도/속도 및 형상 조건을 직접 인가하고 비행 상태 변수를 모니터링하면서 트림 상태를 평가하여 시험 진입 가능 여부를 판단한다. 시험 진입이 가능하면 지상 통제 시스템의 비행 통제 화면(Flight Control Test Panel, FCTP)을 이용해 기계획된 조종 안정성 시험의 설정값을 직접 인가하여 시험을 수행할 수 있다.In the case of an unmanned aerial vehicle, it is possible to conduct a pilot stability test like a manned aircraft through the control rod in the ground control system. For UAVs without a control stick in the ground control system, the UAV ground control operator applies the semi-automatic knob method, performs test preparation within the test airspace, and checks the altitude/speed and shape conditions of the test plan in the test plan. It is directly applied and the trim status is evaluated while monitoring the flight status variables to determine whether the test can be entered. If it is possible to enter the test, the test can be performed by directly applying the set value of the pre-planned flight stability test using the Flight Control Test Panel (FCTP) of the ground control system.
항공기(120)에는 일반적으로 착륙을 위한 착륙 장치(121), 조종면 구동을 위한 조종면 구동기(122), 항법 정보를 생성하는 항법 센서(123), 대기센서(추가 필요) 등이 구성될 수 있다. 물론, 도 1에는 예시적으로 착륙 장치(121), 조종면 구동기(122), 항법 센서(123)만을 도시하였으나, 이외에도 다른 구성품들이 구성된다.In general, the
조종면 구동기(122)는 자세 조종안정성 조종 자세 안정성 증강 제어 모듈(111)에서 생성된 조종면 변위 명령을 추종하여 비행체의 조종면을 구동한다. 조종면 구동기는 에일러론(Aileron), 엘리베이터(Elevator), 러더(Rudder), 스포일러(Spoiler) 등으로 구성된다. The
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 기 설계된 내부 자세 안정화 제어기를 활용하여 무인 항공기의 조종 안정성 시험을 자동으로 수행하여 항공기 공력 모델 최신화를 보다 효과적으로 수행하는 것을 구현한다. 이러한 자세 안정화 제어기는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구성될 수 있다.Therefore, in an embodiment of the present invention, it is realized that the aircraft aerodynamic model update is more effectively performed by automatically performing a pilot stability test of an unmanned aerial vehicle by using a previously designed internal posture stabilization controller. Such a posture stabilization controller may be configured in hardware and/or software.
착륙 장치(121)는 항공기(120)의 착륙을 위한 기어, 모터, 마이크로프로세서, 전자 회로 등을 포함한다.The
항법 센서(123)는 비행을 위한, 위치, 속도, 방향 등을 알려주는 항법 정보를 획득하는 기능을 수행한다. 따라서, INS(Information Network System) 센서, GPS(Global Positioning System) 센서, 영상 센서, 대기 센서 등으로 구성 될 수 있다.The
도 2는 도 1에 도시된 시험 제어 모듈(114)의 세부 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 시험 제어 모듈(114)은, 조종 안정성 시험 항목을 선택하는 항목 선택 블럭(210), 조종 안정성 시험 트림 조건 명령을 인가하는 트림 조건 명령 인가 블럭(220), 트림 조건 명령에 따른 안정성 시험 조종을 위한 입력 정보를 생성하는 시험 조종 입력 생성 블럭(230), 시험 진입 또는 시험 이탈을 판단하는 제 1 판단 블럭(240), 제한 사항의 충족 여부를 판단하는 제 2 판단 블럭(250), 트림 상태를 평가하는 트림 상태 평가 블럭(260) 등을 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 2 is a detailed configuration block diagram of the
항목 선택 블럭(210)은 조종 안정성 시험 프로파일(도 6)이 장입되면, 조종 안정성 시험을 위한 시험 항목들을 선택하고, 시험 형상 정보를 항공기(120)의 착륙 장치(121)에 전송한다. 시험 형상 정보로는 착륙 장치, 플랩 형상 등을 포함한다.When the pilot stability test profile ( FIG. 6 ) is loaded, the
시험 형상은 착륙 장치 형상(올림 또는 내림), 플랩 형상(착륙 플랩, 이륙 플랩, 순항 플랩) 등을 나타낸다. 시험 속도는 조종 안정성 시험 프로파일에 설정된 시험 속도로서, 예를 들면 대기 속도 150km/h를 들 수 있다. 시험 고도는 조종 안정성 시험 프로파일에 설정된 시험 고도로서, 예를 들면, 기압고도1000m를 들 수 있다. The test configuration represents a landing gear configuration (raised or lowered), a flap configuration (landing flaps, takeoff flaps, cruise flaps), and the like. The test speed is a test speed set in the steering stability test profile, for example, an air speed of 150 km/h. The test altitude is a test altitude set in the steering stability test profile, for example, an altitude of 1000m at atmospheric pressure.
트림 조건 명령 인가 블럭(220)은 항목 선택 블럭(210)에서 선택된 시험 항목들에 따른 트림 조건 명령을 오토 파일럿 모듈(113)에 인가한다. 부연하면, 상기 설정된 시험 속도, 고도값을 속도명령 및 고도 명령값으로 인가하면 오토 파일럿 모듈(113)은 비행체를 해당 속도, 고도를 유지한다.The trim condition
시험 조종 입력 생성 블럭(230)은 선택된 시험 항목(Pitch Doublet, Roll Step, Wing Level SideSlip 등)에 따라 각 조종 명령 입력 형태(Doublet, Sine, Chirp, Step 등)를 조종 자세 안정성 증강 제어 모듈(111)로 입력한다.The test steering
제 1 판단 블럭(240)은 조종 안정성 비행시험(즉, 시험 항목)이 수행되는 동안 사전 설정된 시험 제한 사항 초과 여부를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 이상 거동이 발생하면 시험 중단 및 이탈을 결정해 기존 제어를 실행하는 오토파일럿 모듈(113)로 전환하도록 한다. 즉, 스위칭 모듈(112)를 스위칭 오프하여 오토 파일럿 모듈(113)과 조종 자세 안정성 증강 제어 모듈(111)을 연결하고, 시험 조종 입력 생성 블럭(230)과 증가 제어 모듈(111)의 연결을 해제한다.The
제 2 판단 블럭(250)은 시험 수행 중 항법 센서(123)로부터 항법 정보를 받아 미리 설정되는 제한사항 초과 등을 모니터링하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 고도 1000m, 속도 150km/h에서 피치 더블렛(Pitch Doublet) 시험 수행시, 시험 제한 사항은 고도 1000m +/- 20m 이내, 속도 150 +/- 5km/h 이내, AOA(Angle of Attack) 10°이내 유지, AOS +/-1°이내 유지 조건이 시험 제한 사항임, 예를 들어, 상기 언급된 Pitch Doublet 시험 수행 중 비행체의 AOS(Angle of Sideslip) 가 2°가 기록된 경우 제한 사항 초과에 따라 시험을 중단하고 시험 종료 판단값이 False와 AOS 실패(Fail)을 기록한다.The
평가 블럭(260)은 시험 종료 후 시험 결과를 평가하여 재수행하거나 지속여부를 판단하는 기능을 수행한다. 평가 블록(260)은 비행체가 조종 안정성 시험을 수행하는 동안 시험 제한 사항 범위를 초과하지 않는 경우, 시험 결과를 패쓰(Pass)로 기록하고, 다음 시험 프로파일을 순차적으로 수행한다. 시험 제한 사항을 초과한 경우, 시험을 중단하고, 시험 종료 판단값을 False로 기록하며, 초과된 변수를 실패(Fail)로 기록한다.The
예를 들어, 상기 언급된 Pitch Doublet 시험 수행 중 비행체의 AOS 가 2°로 기록된 경우 제한 사항 초과에 따라 시험을 중단하고 시험 종료 판단값이 False와 AOS Fail을 기록한다. 시험이 중단된 경우, 시험 제한 사항 초과 항목을 지상 통제 장치(Ground Control Station)에 전송하여 수동으로 재수행 또는 해당 항목 수행을 생략하고 다음 시험 항목으로 전환된다. 자동으로 설정된 경우, 오토파일럿에 해당 시험 고도, 속도 명령을 재인가하여 트림 상태 충족 시 해당 시험을 재수행한다. For example, if the AOS of the vehicle is recorded as 2° during the above-mentioned pitch doublet test, the test is stopped according to exceeding the limit, and the test end judgment value is False and AOS Fail is recorded. If the test is interrupted, an item exceeding the test limit is transmitted to the Ground Control Station to manually re-perform or skip performing the relevant item and switch to the next test item. If set automatically, re-apply the test altitude and speed command to the autopilot and re-perform the test when the trim condition is satisfied.
비행시험 종료 후에는 해당 시험 비행 데이터를 분석해 트림 데이터 및 동특성 모델 매칭을 통해 공력 데이터베이스(미도시)를 보정한다. 부연하면, 시험이 종료되면, 시험 수행 간 이상 유무, 트림 판단 변수, 시작/종료 시점, 조종 입력, 명령에 대한 시간 응답 거동 데이터를 항목별 세트로 저장하고 각 상태 변수의 제한 사항 초과한 시험 항목이 존재하지 않는 경우 정상적으로 시험이 종료된 것으로 판단하고 시험 종료 판단값을 같이 저장한다.After the flight test is completed, the aerodynamic database (not shown) is corrected by analyzing the test flight data and matching the trim data and dynamic characteristics model. In other words, when the test is finished, the test items that exceed the limits of each state variable are saved as item-by-item sets of whether there is any abnormality between test executions, trim determination variables, start/end time points, control inputs, and time response behaviors to commands If this does not exist, it is judged that the test has been completed normally and the test end judgment value is saved together.
도 2에 기재된 "…블럭" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 소프트웨어 구성 컴포넌트(요소), 객체 지향 소프트웨어 구성 컴포넌트, 클래스 구성 컴포넌트 및 작업 구성 컴포넌트, 프로세스, 기능, 속성, 절차, 서브 루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로 코드 , 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 배열 및 변수를 포함할 수 있다. 소프트웨어, 데이터 등은 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.The term “…block” described in FIG. 2 means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in software and/or hardware. In hardware implementation, an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processing (DSP), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor, microprocessor, or other It may be implemented as an electronic unit or a combination thereof. In software implementation, software component (element), object-oriented software component component, class component and task component component, process, function, attribute, procedure, subroutine, segment of program code, driver, firmware, microcode, data , databases, data structures, tables, arrays, and variables. Software, data, etc. may be stored in a memory and executed by a processor. The memory or processor may employ various means well known to those skilled in the art.
메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD(Secure Digital) 또는 XD(eXtreme Digital) 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage), 클라우드 서버와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (for example, SD (Secure Digital) or XD (eXtreme Digital)) memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), magnetic memory , a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. In addition, it may operate in connection with a web storage that performs a storage function on the Internet and a cloud server.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 시험 준비 과정을 보여주는 순서도이다. 도 3을 참조하면, 조종 안정성 시험을 위한 조건을 담은 계획이 작성된다(단계 S310). 부연하면, 계획을 위한 데이터가 입력된다. 데이터 입력은 키보드, 음성, 터치스크린 등에 의해 이루어질 수 있다. 데이터가 입력됨에 따라 조종 안정성 시험을 위한 시험 조건 프로파일이 생성된다(단계 S320). 이후, 시험 조건 프로파일을 담은 시험 파일이 탑재된다(단계 S330).3 is a flowchart showing a flight test preparation process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , a plan including conditions for the steering stability test is prepared (step S310 ). In other words, data for planning is input. Data input may be performed using a keyboard, voice, touch screen, or the like. As data is input, a test condition profile for the steering stability test is generated (step S320). Thereafter, the test file containing the test condition profile is loaded (step S330).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 시험 준비 과정후 비행 시험 과정을 보여주는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 도 3에서 작성된 시험 조건 프로파일이 탑재됨에 따라, 데이터 기록이 시작되고, 조종 안정성 비행 시험이 시작된다(단계 S401,S402).4 is a flowchart showing a flight test process after a flight test preparation process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , as the test condition profile prepared in FIG. 3 is loaded, data recording is started, and a flight stability flight test is started (steps S401 and S402).
이후, 비행 형상 및 트림 조건(고도/속도)이 인가되며, 이에 따라 상태변수 기반 트림 상태에 대한 평가가 이루어진다(단계 S410,S420). 예를 들어, 롤 자세 +/-1° 이내, AOS +/- 0.5° 이내 비행 경로각 +/-0.5° 이내, 고도 오차 5m 이내, 속도 오차 2km/h 이내시 트림 상태로 판단한다. 필요시 롤, 피치 각속도 00deg/s 이내 조건이 포함될 수 있다.Thereafter, the flight shape and trim conditions (altitude/speed) are applied, and accordingly, the state variable-based trim state is evaluated (steps S410 and S420). For example, within +/-1° of roll attitude, within AOS +/- 0.5°, within +/-0.5° of flight path angle, within 5m of altitude error, and within 2km/h of speed error, it is judged as trimmed. If necessary, conditions within 00deg/s of roll and pitch angular velocity may be included.
이후, 시험 진입 조건 충족 여부를 판단하고, 조종 안정성 명령을 인가한다(단계 S430,S440).Thereafter, it is determined whether the test entry condition is satisfied, and a steering stability command is applied (steps S430 and S440).
이후, 조종 안정성 명령이 인가됨에 따라 조종 안정성 명령을 수행하고, 조종 안정성 시험이 실행되는 동안 제한 사항 초과 여부에 따른 이탈 조건 충족을 모니터링한다(단계 S450,S460). 이탈 조건이 충족되면 시험을 중단하고 트림 조건을 인가한다(단계 S461). 즉, 모니터링 결과에 따라 이탈 조건인 이상 거동이 발생하면 현재 진행중인 시험을 중단하고, 스위칭 모듈(230)과 오토파일럿 모듈(113)을 연결 전환한다.Thereafter, as the steering stability command is applied, the steering stability command is executed, and while the steering stability test is executed, the satisfaction of the departure condition according to whether the limit is exceeded is monitored (steps S450 and S460). When the departure condition is satisfied, the test is stopped and a trim condition is applied (step S461). That is, if an abnormal behavior that is a departure condition occurs according to the monitoring result, the current test is stopped and the
또한, 제한 사항 초과에 충족 평가를 진행하고, 시험 항목 완료/재수행 여부를 판단하여 데이터 기록을 종료한다(단계 S470,S480,S490,S491). 부연하면, 시험 종료 후 시험 결과를 평가하여 재수행하거나 지속여부를 판단한다. 판단은 수동 판단 또는 자동 판단 수행이 가능하다. 수동 판단의 경우, 사용자가 육안으로 판별하는 것을 들 수 있다.In addition, the fulfillment evaluation is performed when the limit is exceeded, and the data recording is terminated by determining whether the test item is completed/re-performed (steps S470, S480, S490, S491). In other words, after the end of the test, the test result is evaluated to determine whether to perform the test again or to continue. The judgment can be performed manually or automatically. In the case of manual judgment, the user may determine visually.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비행시험 과정후 비행 시험 분석 과정을 보여주는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 도 4에 따른 비행시험 절차가 종료되면, 비행 시험을 분석하는 절차가 진행될 수 있다. 즉, 조종 안정성 시험에 따른 트림 데이터를 분석하고, 조종 안정성 시험의 동특성 분석 및 모델 튜닝이 실행된다.5 is a flowchart showing a flight test analysis process after a flight test process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , when the flight test procedure according to FIG. 4 is finished, a procedure for analyzing the flight test may be performed. That is, trim data according to the steering stability test is analyzed, and dynamic characteristic analysis and model tuning of the steering stability test are performed.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조정 안정성 시험 자동화를 위한 시험 조건 프로파일 세부 구조를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 설정된 시험 계획은 각각의 임무 프로파일 형태(610)로 작성하며 각 세부 항목은 조종 안정성 시험 항목에 따라 시험을 구별할 수 있는 식별번호인 시험 번호(000), 시험 고도(000ft), 시험 속도(000kts), 시험에 해당하는 형상을 정의하는 시험 형상(착륙 장치, 플랩 등), 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분하는 조종명령 입력 형태(Doublet, Sine, Chirp, Step 등), 조종 명령의 입력 형태에 따른 세부 항목을 설정하는 조종 명령 입력 세부 설정(주파수, 크기, 수행시간 설정), 시험축별 조종 명령 홀드 선택(종,횡·방향축별 홀드 자세 명령 설정), 시험 진입 가능 조건 설정(트림 상태 판단 변수 및 범위 설정), 시험 중단 이탈 조건 설정(수행간 제한사항 범위 설정) 등으로 구성된다.6 is a view showing a detailed structure of a test condition profile for automated adjustment stability test according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , the set test plan is prepared in the form of each
조종안정성 시험 자동화를 위한 시험 조건 프로파일의 항목별 조종 명령 정의 예시를 보면 다음 표와 같다.The following table shows an example of the control command definition for each item of the test condition profile for the automation of the steering stability test.
여기서, Cmd는 command의 약어이다. Here, Cmd is an abbreviation for command.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시험 저장 데이터 구조도이다. 도 7을 참조하면, 시험이 완료되면 시험 완료에 따른 시험 저장 데이터가 생성된다. 시험 저장 데이터는, 개념적으로 보면 하나의 시트(710)가 여러 개 형태로 구성되며, 시험 항목별 식별 번호인 시험 번호, 시험 고도, 시험 속도, 시험에 해당하는 형상을 정의한 시험 형상, 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분한 조종명령 입력 형태, 조종 명령의 입력 형태에 따른 항목을 설정한 조종 명령 입력 설정, 시험축별 조종 명령을 유지하는 변수를 나타내는 시험 축별 조종 명령 유지 변수, 시험 진입 조건의 충족여부를 나타내는 시험 진입 조건 충족 여부, 시험을 수행하는 진입 시간을 나타내는 시험 수행 진입 시간, 시험 실행 중 시험 중단 이탈 충족 여부를 나타내는 시험 중단 이탈 충족 여부, 시험 실행 중 중단 이탈이 발생한 시간을 나타내는 시험 중단 이탈 시간, 자세 조종안정성 증강 제어 모듈에서 출력된 비행체의 조종면 구동기로의 입력된 변위 명령 및 조종면의 실제 변위를 나타내는 비행체 조종면 구동 명령 및 변위 정보, 비행체 고도, 속도, 각속도, 자세를 나타내는 자세 정보, 비행체 시스템의 헬씨(Healthy:건전성) 정도(비행제어법칙이 탐재된 컴퓨터, 착륙 장치, 엔진, 조종면 구동기, 항법 센서, 대기센서의 센서 출력값에 대한 유효성을 판단하기 위한 건전성을 의미함) 를 나타내는 비행체 시스템 헬씨 정보 등을 포함한다. 7 is a structural diagram of test storage data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , when the test is completed, test storage data according to the test completion is generated. As for the test storage data, conceptually, one
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 조정 안정성 시험 자동화 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 이에 앞서 본 발명의 일실시예를 기존 조종 안정성 시험 절차 및 기능상으로 비교하면 다음과 같다.8 is a graph showing an automated simulation result of an adjustment stability test according to an embodiment of the present invention. Prior to this, an embodiment of the present invention is compared in terms of the existing steering stability test procedure and function as follows.
도 8을 참조하면, 시뮬레이션 결과로, 종, 횡/방향축에 대한 Doublet(DBLT) 시험 항목에 대해 사전 정의된 고도, 대기속도 조건에서의 시험 수행 결과를 나타내고 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 비행제어법칙은 상태변수를 모니터링하여 트림 상태를 판단하고 진입 조건 충족시 시험 항목(800 내지 850)을 수행한다. 시험 수행 후 항목별 제한 조건 초과 여부 및 충족을 확인하고 충족 시 잔여 시험 항목을 순차적으로 수행하는 것을 확인할 수 있다. 도 8에서 EAS는 등가대기속도(Equivalent AirSpeed), Vt_Cmd는 속도 명령, Vt는 는 비행체 속도(Velocity), Alt는 비행체 고도(Ailtitude), Alt_Cmd는 고도 명령, SnCID IDX는 조종안정성 시험 번호를 의미한다.Referring to FIG. 8 , as a simulation result, test performance results under predefined altitude and air speed conditions for doublet (DBLT) test items for longitudinal and lateral/direction axes are shown. The flight control rule according to an embodiment of the present invention monitors a state variable to determine a trim state and performs
100: 조종 안정성 비행시험 자동화 장치
110: 비행 제어부
111: 증강 제어 모듈 112: 스위칭 모듈
113: 오토파일럿 모듈
120: 항공기
121: 착륙 장치 122: 조종면 구동기
123: 항법 센서100: control stability flight test automation device
110: flight control
111: augmentation control module 112: switching module
113: autopilot module
120: aircraft
121: landing gear 122: control surface actuator
123: navigation sensor
Claims (11)
상기 항공기(120)의 조종 안정성 비행시험을 수행하고, 상기 수행에 따른 시험 평가를 수행하는 비행 제어부(110);를 포함하며,
상기 비행 제어부(110)는,
미리 설정되는 상기 조종 안정성 비행시험을 위한 시험 조건 프로파일에서 선택되는 시험 항목 및 상기 항공기(120)로부터의 항공 조정 상태 정보를 이용하여 상기 조종 안정성 비행 시험의 진입여부를 결정하는 시험 제어 모듈(114);
상기 시험 항목에 따른 트림 조건 명령을 인가받는 오토 파일럿 모듈(113); 및
상기 시험 제어 모듈(114) 또는 상기 오토 파일럿 모듈(113)을 상기 항공기(120)의 조종면 구동기(122)에 연결하는 스위칭 모듈(112);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
Aircraft 120 equipped with an attitude stabilization controller; and
and a flight control unit 110 for performing a flight stability flight test of the aircraft 120 and performing a test evaluation according to the performance.
The flight control unit 110,
A test control module 114 for determining whether to enter the piloting stability flight test using the test items selected from the preset test condition profile for the piloting stability flight test and the flight control status information from the aircraft 120 ;
an auto pilot module 113 receiving a trim condition command according to the test item; and
Aircraft equipped with an attitude stabilization controller comprising a; a switching module 112 for connecting the test control module 114 or the auto-pilot module 113 to the control surface driver 122 of the aircraft 120 . flight test automation device for control stability of
상기 시험 제어 모듈(114)은 상기 항공기(120)로부터 수신되는 항공 조종 상태 정보를 이용하여 트림 상태의 충족 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
The method of claim 1,
The test control module 114 uses the flight control status information received from the aircraft 120 to determine whether the trim status is satisfied or not.
상기 시험 항목별 상기 트림 상태의 충족 여부는 각 시험 항목에 따라 미리 시험 계획 프로파일에 정의된 상태 변수 조합으로 구성하여 판단되는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
4. The method of claim 3,
The control stability flight test automation device for an aircraft equipped with an attitude stabilization controller, characterized in that whether or not the trim state is satisfied for each test item is determined by configuring a combination of state variables defined in a test plan profile in advance according to each test item.
상기 항공 조종 상태 정보는 비행 경로각, 가속도, 각속도, 자세, AOA(Angle of Attack: 받음각), 및 AOS(Angle of Sideslip: 옆미끄럼각)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
4. The method of claim 3,
The flight control state information is an aircraft equipped with an attitude stabilization controller, characterized in that it includes a flight path angle, acceleration, angular velocity, attitude, angle of attack (AOA), and angle of sideslip (AOS). flight test automation device for control stability of
상기 시험 제어 모듈(114)이 상기 시험 항목이 수행되는 동안 사전 설정된 시험 제한 사항 초과 여부를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 이상 거동이 발생하면 상기 스위칭 모듈(112)을 통해 상기 오토파일럿 모듈(113)로 전환되는 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
The method of claim 1,
The test control module 114 monitors whether a preset test limit is exceeded while the test item is being performed, and when an abnormal behavior occurs according to the monitoring result, it is transmitted to the autopilot module 113 through the switching module 112. A flight test automation device for flight stability of an aircraft equipped with an attitude stabilization controller, characterized in that it is switched.
상기 시험 제한 사항 초과 여부는 시험 수행을 위한 고도, 속도에서 시험을 수행하는 동안 비행체의 고도, 속도에 대해 미리 설정된 허용 오차 범위 내 유지 여부, 상기 비행체의 AOA, AOS, 피치 및 롤 자세에 대한 상태값을 확인하여 각 시험별로 미리 설정된 제한 사항 초과 여부를 판단 것을 특징으로 하는 자세 안정화 제어기를 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
7. The method of claim 6,
Whether or not the above test limits are exceeded is determined whether the altitude and speed for the test are maintained within the preset tolerance range for the altitude and speed of the vehicle during the test, and the status of the AOA, AOS, pitch and roll attitude of the vehicle A flight test automation device equipped with an attitude stabilization controller, characterized in that it is determined whether or not the preset limit is exceeded for each test by checking the value.
시험 제한 사항을 초과한 시험 항목이 존재하지 않으면 정상적으로 시험이 종료된 것으로 판단하는 시험 종료 판단값이 함께 데이터베이스에 저장되는 것을 특징으로 하는 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
7. The method of claim 6,
If there is no test item that exceeds the test limit, the test termination judgment value that judges that the test has been completed normally is also stored in the database.
상기 시험이 종료되면 시험 저장 데이터로 저장되며, 상기 시험 저장 데이터는, 시험 항목별 식별 번호인 시험 번호, 시험 고도, 시험 속도, 상기 시험에 해당하는 형상을 정의한 시험 형상, 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분한 조종명령 입력 형태, 상기 조종 명령의 입력 형태에 따른 항목을 설정한 조종 명령 입력 설정, 시험축별 조종 명령을 유지하는 변수를 나타내는 시험 축별 조종 명령 유지 변수, 시험 진입 조건의 충족여부를 나타내는 시험 진입 조건 충족 여부, 상기 시험을 수행하는 진입 시간을 나타내는 시험 수행 진입 시간, 시험 실행중 시험 중단 이탈 충족 여부를 나타내는 시험 중단 이탈 충족 여부, 상기 시험 실행중 중단 이탈이 발생한 시간을 나타내는 시험 중단 이탈 시간, 비행체의 조종면 구동 명령 및 변위 정보를 나타내는 비행체 조종면 구동 명령 및 변위 정보, 비행체 고도, 속도, 각속도, 자세를 나타내는 자세 정보, 비행체 시스템의 헬씨 정도를 나타내는 비행체 시스템 헬씨 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.
9. The method of claim 8,
When the test is finished, it is saved as test storage data, and the test storage data includes a test number that is an identification number for each test item, test altitude, test speed, A test shape that defines the shape corresponding to the test, a control command input type that distinguishes the input type of a previously defined control command, a control command input setting that sets items according to the input type of the control command, and a control command for each test axis Control command for each test axis indicating the variable to be maintained, whether or not to meet the test entry condition indicating whether the test entry condition is satisfied, the test execution entry time indicating the entry time for performing the above test, and the test interruption breakout during the test execution indicating whether or not to be satisfied Whether the test interruption deviation is satisfied, the test interruption departure time indicating the time when the interruption deviation occurred during the execution of the test, the vehicle control surface driving command and displacement information indicating the control surface driving command and displacement information of the vehicle, indicating the vehicle altitude, speed, angular velocity, attitude Control stability flight test automation device of an onboard aircraft, characterized in that it includes attitude information and flight vehicle system health information indicating the degree of health of the vehicle system .
상기 시험 조건 프로파일은, 시험 항목별 식별 번호인 시험 번호, 시험 고도, 시험 속도, 시험에 해당하는 형상을 정의하는 시험 형상, 사전에 정의된 조종 명령의 입력 형태를 구분하는 조종명령 입력 형태, 상기 조종 명령의 입력 형태에 따른 세부 항목을 설정하는 조종 명령 입력 세부 설정, 홀드 자세 명령을 설정하는 시험축별 조종 명령 홀드 선택, 트림 상태의 판단 변수 및 범위를 설정하는 시험 진입 가능 조건 설정, 수행간 제한사항 범위를 설정하는 수행간 제한사항 범위 설정에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 탑재한 항공기의 조종 안정성 비행시험 자동화 장치.The method of claim 1,
The test condition profile includes a test number that is an identification number for each test item, a test altitude, a test speed, a test shape that defines a shape corresponding to the test, a control command input type that distinguishes the input type of a predefined control command, and the Control command input detail setting to set detailed items according to the input type of control command, control command hold selection by test axis to set hold posture command, test entry condition setting to set the trim status judgment variable and range, limit between executions Control stability flight test automation device of an onboard aircraft, characterized in that it includes information on setting the range of restrictions between performance to set the range of items.
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| X-Plane 기반 비행훈련장치의 QTG 생성방법(2018.03.08) |
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