KR20090082008A

KR20090082008A - 무인 항공기에서 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치 및그 방법

Info

Publication number: KR20090082008A
Application number: KR1020080008229A
Authority: KR
Inventors: 유창선; 정순배
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-07-29
Also published as: KR100972516B1

Abstract

무인 항공기에서 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치 및 그 방법을 제공한다. 비행 제어 컴퓨터와 통신을 수행하기 위한 통신 모듈과, 상기 비행 제어 컴퓨터의 명령에 따라서 작동기 제어를 수행하는 제1 DSP와, 상기 제1 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하는 제1 MSP와, 상기 제1 DSP와 종속적 또는 독립적인 작동기 제어를 수행하는 제2 DSP 및 상기 제2 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하며 상기 제1 MSP와 데이터를 교환하는 제2 MSP를 포함한다.

무인항공기, 이중화구조, 작동기 구동 제어장치, 작동기, 고장여유

Description

무인 항공기에서 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치 및 그 방법{Actuator control unit with dual structure in unmanned aerial vehicle, and controlling method thereof}

본 발명은 무인항공기의 작동기 구동 제어장치(ACU: Actuator Control Unit)에 관한 것으로서, 특히 1대의 작동기 구동기(ACT; Actuator)에 고장이 발생하더라도, 다른 구동기를 동작시킴으로써 고장 여유(Fault Tolerance)를 확보하여 시스템의 신뢰성을 높인 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치에서 학습 방법을 이용하여 이중화 시스템의 고장여유 능력을 향상시킨 작동기 구동제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 항공기는 조종사의 조종력에 의하여 비행이 이루어지는 일반 항공기와 조종사의 조종력에 의존하지 않는 무인항공기로 구분되며, 무인항공기는 지상국, 항공, 선박 등의 이동국에서 보내는 무선신호로 제어된다.

고신뢰성을 요구하는 항공기는 작동기의 구동장치를 2중, 3중으로 구성하고, 고장진단을 수행하여 작동기 각각의 고장에 대한 고장여유를 갖도록 설계된다.

하드웨어적인 방법으로 작동기의 구동장치를 다중으로 구성한 경우에는, 다중 시스템간 구동 결과 측정치를 비교하여 고장에 대처할 수 있으나, 시스템이 복잡하고 무거워지며 비용증가의 문제가 발생한다.

항공기의 (구동 제어장치)시스템 구성은 신뢰성, 중량, 복잡도, 비용을 고려하여 다중의 시스템 수준이 결정된다.

3중 구조를 갖는 시스템은 다른 2개의 측정치에 비하여 현저히 다른 1개의 측정치에 의하여 고장을 판별하기 때문에 고장진단이 용이하다. 그러나, 2중 구조를 갖는 시스템은 2개의 측정치 중 어느 측정치가 정상인지를 판별하는 것이 용이하지 않다. 이러한 이유로, 2중 구조를 갖는 시스템은 해석적인 추정기법을 사용하여 소프트웨어적으로 잉여치를 생성하고 이를 이용하여 하드웨어 여분을 보완하는 방법을 사용한다.

한편, 단일구조를 갖는 시스템 역시 하드웨어의 동작 측정치를 소프트웨어의 추정치와 비교함으로써 하드웨어 고장에 대하여 대비 할 수 있으나, 소프트웨어적으로 하드웨어의 동작 측정치를 정확히 모사하는 모델을 생성해야 하는 어려움이 있다. 소프트웨어적으로 하드웨어의 동작 측정치를 정확히 모사하지 못하는 경우 정확한 고장 여유를 제공하지 못하게 된다.

상기한 이유로 인하여 일반 여객기는 하드웨어적인 3, 4중화를 통하여 신뢰성 높은 고장여유를 갖도록 설계된다.

무인항공기에 대한 기술은 유인항공기 수준으로 운용능력이 발전하고 있기 때문에, 장시간 운용하면서도 고신뢰성이 요구되고 있으나 시스템의 중량이 증가되 는 것은 피하고 있다. 따라서 2중화를 채택한 글로벌 호크(Global hawk)의 경우를 제외하고는 하드웨어적인 다중화를 꺼리며 단일 시스템에 대한 사전점검을 통해 고장발생을 억제하는 방법을 택하고 있다. 이는 무인항공기가 유인항공기에 비하여 추락 사고가 많은 이유가 된다. 향후, 무인항공기는 유인항공기 수준의 운용능력이 요구되기 때문에 신뢰성이 강조되고 있다.

따라서, 본 발명은 무인항공기의 신뢰성을 높이기 위한 고장여유 능력을 향상시킨 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 비행 제어 컴퓨터와 통신을 수행하기 위한 통신 모듈과, 상기 비행 제어 컴퓨터의 명령에 따라서 작동기 제어를 수행하는 제1 DSP와, 상기 제1 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하는 제1 MSP와, 상기 제1 DSP와 종속적 또는 독립적인 작동기 제어를 수행하는 제2 DSP 및 상기 제2 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하며 상기 제1 MSP와 데이터를 교환하는 제2 MSP를 포함하여 이루어지는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는, 제1 DSP 및 제1 MSP를 포함하는 제1 채널과, 제2 DSP 및 제2 MSP를 포함하는 제2 채널로 이루어지는 이중화 구조를 갖는 작동기 구동 제어 방법으로서, 상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 통신 상태 및 제1 채널과 제2 채널 간의 통신 상태를 체크하는 단계와, 상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 센서값을 체크하는 단계 및 상기 제1 채널 또는 제2 채널 중 어느 하나의 채 널에서 고장이 발생되면 구동 모드를 변경하는 단계를 포함한다.

본 발명은 단일구동 모드로 구성된 작동기 구동장치의 경우 각 구성요소 고장시 동작을 할 수 없지만 이중화 구조의 고장여유를 갖는 구동제어장치의 경우 구성요소가 이중으로 구성되어 있어서 하나가 고장이 나더라도 다른 하나가 이를 대처할 수 있으므로 계속적인 구동을 할 수 있다. 이러한 시스템은 기존의 2중, 3중, 4중의 다중화 고장여유 시스템을 채택하고 있는 항공기에서 3, 4중의 다중화 시스템의 복잡성을 피하고 판별력이 떨어지는 2중화 시스템의 판별도를 높임으로써 고신뢰성이 요구되는 작동기 구동시스템에 활용할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기에서 이중화 구조의 작동기 구 동제어 장치의 개략적인 구성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 작동기 구동제어 장치(ACU: Actuator Control Unit)(103)는 비행 제어 컴퓨터(FCC: Flight Control Computer)(101)로부터 조정 입력 신호를 받아 제1 모터(ACT, 작동기)(125) 및 제2 모터(127)를 구동 제어하는 기능을 수행한다.

상기 작동기 구동제어 장치(103)는 제1 모터(125) 및 제2 모터(127)를 구동시키면서 어느 한 쪽에 대한 채널에서 고장이 발생한 경우에, 고장이 발생하지 않은 채널을 사용하여 무인항공기가 운용될 수 있도록 동작한다.

여기서, 채널이란, 이중화 구조를 구성하는 각각의 단일 구조를 의미한다. 도 1을 참조하면, 이중화 구조는 제1 입출력 모듈(107), 제1 MSP(Micro Signal Processor)(105), 제1 센서부(109), 제1 DSP(Digital Signal Processor)(113), 제1 드라이브(111)로 이루어지는 제1 채널과 제2 입출력 모듈(115), 제2 MSP (117), 제2 센서부(119), 제2 DSP (121), 제2 드라이브(123)로 이루어지는 제2 채널로 구분할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작동기 구동제어 장치(103)는 비행 제어 컴퓨터와 통신을 수행하기 위한 통신 모듈(107,115)과, 상기 비행 제어 컴퓨터의 명령에 따라서 작동기 제어를 수행하는 제1 DSP(113)과, 상기 제1 DSP(113)의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하는 제1 MSP(105)와, 상기 제1 DSP(113)와 종속적 또는 독립적인 작동기 제어를 수행하는 제2 DSP(121) 및 상기 제2 DSP(121)의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하며 상기 제1 MSP(105)와 데이 터를 교환하는 제2 MSP(117)를 포함하여 이루어진다.

따라서, 상기 작동기 구동제어 장치(103)는 내부적으로 고장 여유를 갖는 2중의 회로구조와 제어로직을 갖고 있다.

상기 비행 제어 컴퓨터(101)은 이중화 구조를 위하여 2개의 FCC로 구성될 수 있다.

상기 제1 입출력 모듈(107) 및 제2 입출력 모듈(115)은 비행 제어 컴퓨터(101)로부터 구동 명령을 수신하고 구동 결과를 비행 제어 컴퓨터(101)로 전송한다.

상기 제1 DSP (113) 및 제2 DSP (121)는 작동기 구동 제어 로직을 처리하는 데이터 처리부 역할을 수행한다.

상기 제1 MSP(105) 및 제2 MSP (117)는 각각의 채널에서 DSP의 정상 동작 여부를 체크하고, DSP 센서 입력 단에 이상이 발생한 경우 DSP를 대체하여 센서측정 값을 체크하는 기능을 수행한다.

상기 제1 센서부(109) 및 제2 센서부(119)는 각각 RVDT 센서, 전류 센서, Tacho meter, 전압센서를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 드라이브(111) 및 제2 드라이브(123)은 모터를 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하며, H-bridge 드라이브로 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치의 구 성 및 연결관계를 나타낸다.

상기 도 2에서, 각 구성의 상세 연결은 하기 표 1에 기재된 바와 같다.

[표 1]

<프로세서에 대한 고장 진단>

먼저, 프로세서 DSP와 MSP에 대한 고장은 다음과 같이 판단된다.

도 2 및 표 1을 참조하면, DSP1(207)의 고장은 참조번호 2 및 3을 통하여 체크된다. 즉, MSP1(209)은 MSP1(209)-DSP1(207)의 SCI(Serial Communication Interface) 통신(3) 및 DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신(2) 모두 fault 인 경우에 DSP1(207)이 고장인 것으로 판단한다. 여기서, SCI 통신(3) 및 SPI 통신(2)은 설정에 따라서 반복적인 시도가 수행될 수 있으며, 반복 적인 통신 시도에도 불구하고 응답이 없는 경우 고장으로 판단할 수 있다. 또한, MSP1(209)는 MSP2(227) 과 SPI 통신(1)을 수행하며 MSP2(227)는 DSP2(225)와 SCI 통신(4)를 수행하기 때문에, MSP1(209)는 DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2) 상태 를 확인 할 수 있다.

마찬가지로, MSP2(227)는 DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2) 및 MSP2(227)-DSP2(225)의 SCI 통신(4)을 통하여 DSP2(225)의 고장을 판단할 수 있다.

MSP2(227)은 MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1) 및 MSP1(209)-DSP1(207)의 SCI통신(3)에 의하여 MSP1(209)의 고장을 판단한다. 이때, MSP2(227)는 DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2) 및 MSP2(227)-DSP2(225)의 SCI 통신(4)을 통하여 MSP1(209)-DSP1(207)의 SCI통신(3) 상태를 확인 할 수 있다.

마찬가지로, MSP1(209)은 MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1) 및 MSP2(227)-DSP2(225)의 SCI통신(4)에 의하여 MSP2(227)의 고장을 판단한다.

상기한 통신상태의 고장 진단은 설정에 따라서 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다.

<센서에 대한 고장 진단>

상기한 센서, RVDT, 전류 센서, Tacho meter 및 전압센서에 대한 고장 진단은 다음과 같이 수행된다.

DSP1(207)은 RVDT1(217)의 측정 값(12-2)을 입력 받아 후술하는 고장 여유 식을 이용하여 RVDT1(217)의 고장 여부를 판단한다. MSP1(209)와 MSP2(227)은 DSP2(225)가 RVDT2(235)의 고장을 판단하기 위한 고장 여유식(수학식 1~수학식 3)의 잉여치 계산을 지원한다.

DSP2(225)는 RVDT2(235)의 측정 값(12-4)을 입력 받아 후술하는 고장 여유 식을 이용하여 RVDT2(235)의 고장 여부를 판단한다.

DSP1(207)은 전류센서1(Current1)(215)로부터 RVDT1(217)의 변화에 대한 전류 변화 값(11-2)을 입력 받는다. DSP1(207)은 전류센서1(215)로부터 입력된 전류 변화 값(11-2)을 체크하여 이상 여부를 판단한다.

DSP2(227)은 전류센서2(Current2)(233)로부터 RVDT2(235)의 변화에 대한 전류 변화 값(11-4)을 입력 받는다. DSP2(227)은 전류센서2(233)로부터 입력된 전류 변화 값(11-4)을 체크하여 이상 여부를 판단한다.

한편, DSP1(207), DSP2(227), MSP1(209) 및 MSP2(227)는 전원 이상을 체크하기 위하여 전압센서(28V)(211,229)로부터 측정값(13-1,13-2,13-3,13-4)을 입력 받아 전원의 이상 여부를 진단한다. 이때, 전원 이상은 전원 장치에 구비된 아날로그-디지털 변환기의 출력 값이 고장 범위에 있을 때(22V보다 작거나, 35V를 초과하는 경우)로 판단될 수 있다.

상기한 센서에 대한 고장 진단은 각 프로세서별로 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있으며, 하나의 프로세서에서 각각의 센서 측정값을 동시에 입력 받아 순차적으로 처리할 수 있다. 따라서, 각 프로세서의 구체적인 동작 타이밍은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위는 프로세서의 구체적인 동작 타이밍에 의하여 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 통신 상태 고장 진단 및 센서에 대한 고장 진단을 하나의 표로 정리하면 하기 표 2와 같이 나타낼 수 있다.

[표 2]

상기 표 2에서, 항목 4, 메모리는 MSP 내부에 구비되는 Flash 메모리를 나타낸다. 또한, 항목 2의 DSP에 의하여 체크되는 RVDT의 고장 진단에서 '명령'이란 작동기 동작시 FCC로부터 DSP에 전달되는 명령을 의미한다.

상기한 설명에 있어서, 각각의 프로세서는 고장 발생 시 Arinc429_1(205) 또는 Arinc429_3(223)을 통하여 고장 발생을 비행 제어 컴퓨터로 보고 할 수 있으며, 자체적인 판단에 의하여 채널의 구동을 중지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동기 구동제어 장치의 동작 과정을 나타 낸다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 DSP 및 제1 MSP를 포함하는 제1 채널과, 제2 DSP 및 제2 MSP를 포함하는 제2 채널로 이루어지는 이중화 구조를 갖는 작동기 구동 제어 방법은, 상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 통신 상태 및 제1 채널과 제2 채널 간의 통신 상태를 체크하는 단계(S301,S303)와, 상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 센서값을 체크하는 단계(S305,S307) 및 상기 제1 채널 또는 제2 채널 중 어느 하나의 채널에서 고장이 발생되면 구동 모드를 변경하는 단계(S309)를 포함하여 이루어진다.

도 3에 도시된 바와 같이, MSP는 DSP 및 다른 채널의 MSP와의 통신 상태를 체크한다(S301). MSP는 DSP 및 다른 채널의 MSP와의 통신 상태가 정상인지 여부를 판단하고(S303), 정상인 경우에 MSP 또는 DSP는 센서 측정값을 체크한다(S305).

MSP 또는 DSP는 센서 측정 값이 정상인지 여부를 판단하고(S307), 정상인 경우에 상기 통신 상태를 체크하는 단계(S301)로 되돌아 가 주기적 또는 비 주기적인 고장 진단을 수행한다.

한편, 통신 상태 또는 센서 측정값이 비정상인 경우에는 MSP 또는 DSP는 비행 제어 컴퓨터로 고장 보고를 수행하고, 구동 모드를 변경한다.

상기 구동 모드는 이중화 구조에서 제1 모터(125,221) 및 제2 모터(127,239)를 동시에 구동하는 독립적 단일 구동 모드와 어느 하나의 모터 만을 구동 시키고 다른 하나의 모터는 백업용으로 사용하는 종속적 마스터 모드로 구분할 수 있다. 상기 구동 모드는 모터의 구동 초기에 설정되거나, 비행 제어 컴퓨터 의 제어에 따라서 설정될 수 있다. 만일, 어느 한 채널에 고장이 발생하면, 고장이 발생하지 않은 채널에 의한 단일 구동 모드로 모터를 제어할 수 있게 된다.

이때, 모드의 전환은 비행 제어 컴퓨터의 제어에 의하여 변경되거나, 고장이 발생하지 않은 채널에 속한 프로세서에 의하여 전환 될 수 있다.

도 2 내지 도 3에서, 통신 상태의 정상 여부는 DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2)과 DSP1(207)-MSP1(209)(또는 DSP2-MSP2)의 SCI 통신(3,4)을 통하여 판단한다. 이에 따라 고장이 발생한 채널의 DSP에 대한 구동 모드가 결정될 수 있다.

이때, DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2)에 고장이 발생한 경우에는, MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1)에 의하여 각 DSP에 대한 독립적 단일 구동 모드 또는 종속적 마스터 모드를 설정할 수 있게 된다.

DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2) 고장은 DSP1(207)-DSP2(225) 간 데이터 교환에 실패하거나 n(임의의 수)번 재전송에도 응답이 없는 경우이다. 이때, 데이터 교환이란 통신 상태 확인을 위한 DSP1(207)-DSP2(225) 간에 약속된 데이터를 의미한다.

MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1)은 각 채널의 감시 기능을 활성화 하기 위한 것이다. 만일, MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1)에 고장이 발생하면, DSP1(207)-DSP2(225)의 SPI 통신(2)이 가능한 경우에는 정상 구동되며, 이때 MSP는 각각의 채널을 독립적으로 감시하게 된다.

MSP1(209)-MSP2(227)의 SPI 통신(1) 고장은 MSP1(209)-MSP2(227) 간 데이터 교환에 실패하거나 n(임의의 수)번 재전송에도 응답이 없는 경우이다. 이때, 데이터 교환이란 통신 상태 확인을 위한 MSP1(209)-MSP2(227) 간에 약속된 데이터를 의미한다.

만일, SPI-SCI 통신의 다중 고장이 발생하면, 각 채널은 단일 구동 모드로 전환되며, 설정에 따라 종속적 마스터 모드 또는 독립적 단일 구동 모드로 구동된다. 이때, SPI-SCI 통신의 다중 고장은 SPI 통신 및 SCI 통신 고장이 동시에 발생한 경우를 의미한다.

도 2 내지 도 3에서, 전류 센서(215,233)의 고장유무는 작동기 구동에 중요한 진단 요소로서, 이상 발생 시 해당 채널에 대한 구동을 중지하고 독립적 단일 구동 모드로 전환하여야 한다.

전류 센서(215,233)의 체크는 작동기 구동 전과 구동 후의 정상상태로 구분하여 작동기에 가해진 위치 목표치에 도달 됐을 때 유지되는 전류 센서 값을 측정하여 판단된다. 이때, 위치 목표치란, 작동기에 전달된 위치 명령에 의하여 구동된 위치를 의미한다.

RVDT 의 고장 여부를 판단하기 위하여, 각 DSP는 어느 한 채널의 RVDT 값을 기준으로 2개의 모터를 구동하고, 기준이 되는 RVDT 값에 다른 RVDT 값을 학습제어를 통하여 보정시켜 RVDT 고장 여부를 판단할 수 있다.

수학식 1 내지 수학식 3은 RVDT 고장 여부를 판단하기 위한 기준을 나타낸다.

[수학식 1]

[수학식 2]

[수학식 3]

상기 수학식 1 및 수학식 2에서, A 및 A`은 각각 RVDT1(217) 및 RVDT2(235)의 센서 오차를 나타내고, RVDT0는 비행 제어 컴퓨터(201,203)로부터 전달된 위치 명령값, RVDT1 및 RVDT2는 위치 오차이다.

상기 수학식 1의 A를 마스터로 설정하고 수학식 2 및 수학식 3을 통하여 A`를 학습제어 시켜 Gain과 Offset을 설정할 수 있다. 이때, 수학식 2의 A`는 수학식 1의 A와 수학식 3의 A`를 감시하는데 사용될 수 있다. 즉, 수학식 2의 A`는 고장 여유를 확보하기 위한 잉여치가 될 수 있다.

이와 같이, 학습제어를 수행하는 이유는 센서의 초기 상태에 따라서 기준치가 달라지는 것을 방지하기 위한 것이다.

DSP1(207) 및 DSP2(225)는 각각 RVDT1(217), RVDT2(235)의 고장 여부를 하기 4가지 기준에 의하여 판단할 수 있다.

1) A와 A`가 모두 정상인 경우

2) A는 정상이고 A`는 비정상인 경우

3) A가 비정상이고 A`가 정상인 경우

4) A가 비정상이고 A`도 비정상인 경우

Tacho meter(213,231)의 고장 여부는 타코 미터 측정값이 작동기 구동시 변화가 없거나, 물리적으로 불가능한 비정상적인 값이거나, 작동기 구동 제어 시 RVDT 값에 대한 변화가 수렴(Tacho=RVDT*gain)하지 않을 때 고장으로 판단된다.

한편, 작동기 구동을 위한 드라이브(219,237)에 대한 고장 여부도 판단의 대상일 수 있다. 이 경우, 드라이브(219,237)에 대한 고장 여부는 작동기 구동 명령이 인가됨에도 불구 하고, RVDT(217,235)값이나 전류 변화가 없고, 드라이브 IC 가 고장이거나 집중부하가 한계 중량을 초과한 경우, 기계적인 링크부가 고착이 되는 경우를 고장으로 판단할 수 있다.

마지막으로, 전원 고장여부는 전압이 정상 범위(23~35V)를 벗어난 경우 고장으로 판단할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기에서 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치의 개략적인 구성을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중화 구조의 작동기 구동제어 장치의 구성 및 연결관계를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작동기 구동제어 장치의 동작 과정을 나타낸다.

Claims

비행 제어 컴퓨터와 통신을 수행하기 위한 통신 모듈;

상기 비행 제어 컴퓨터의 명령에 따라서 작동기 제어를 수행하는 제1 DSP;

상기 제1 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하는 제1 MSP;

상기 제1 DSP와 종속적 또는 독립적인 작동기 제어를 수행하는 제2 DSP; 및

상기 제2 DSP의 정상 동작 여부 및 제1 채널의 고장 여부를 진단하며 상기 제1 MSP와 데이터를 교환하는 제2 MSP를 포함하여 이루어지는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 채널의 고장 여부는,

제1 RVDT, 제1 전류 센서, 제1 타코 미터, 제1 전압센서 중 적어도 어느 하나의 측정 값에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제2 채널의 고장 여부는,

제2 RVDT, 제2 전류 센서, 제2 타코 미터, 제2 전압센서 중 적어도 어느 하 나의 측정 값에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 RVDT 센서 또는 제2 RVDT 센서의 고장 유무를 결정하기 위한 기준값은,

상기 제1 RVDT 센서 또는 제2 RVDT 센서 중 어느 하나의 제1 측정값을 기준으로 다른 하나의 제2 측정값과 상기 제1 측정값으로부터 학습한 데이터를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 DSP는 상기 제1 MSP와 SCI 통신을 수행하고, 상기 제2 DSP는 상기 제2 MSP와 SCI 통신을 수행하고, 상기 제1 DSP는 상기 제2 DSP와 SPI 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 이중화 구조의 작동기 구동 제어 장치.
제1 DSP 및 제1 MSP를 포함하는 제1 채널과, 제2 DSP 및 제2 MSP를 포함하는 제2 채널로 이루어지는 이중화 구조를 갖는 작동기 구동 제어 방법으로서,

상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 통신 상태 및 제1 채널과 제2 채널 간의 통신 상태를 체크하는 단계;

상기 제1 채널과 제2 채널 각각의 센서값을 체크하는 단계; 및

상기 제1 채널 또는 제2 채널 중 어느 하나의 채널에서 고장이 발생되면 구동 모드를 변경하는 단계를 포함하는 이중화 구조를 갖는 작동기 구동 제어 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 구동 모드는,

이중화 구조에서 제1 채널 및 제2 채널을 동시에 구동하는 독립적 단일 구동 모드와 어느 하나의 채널 만을 구동시키고 다른 하나의 채널은 백업용으로 사용하는 종속적 마스터 모드로 구분되는 것을 특징으로 하는 작동기 구동 제어 방법.