표제지
목차
ABSTRACT 12
제1장 서론 13
제1절 연구 배경 13
제2절 연구 내용 17
제2장 회전익 항공기 모델링 19
제1절 좌표계 정의 및 비행 운동방정식 22
1. 좌표계 정의 22
2. 비행 운동방정식 23
제2절 회전익 모델 구성 24
1. 로터 모델 24
2. 유입류 모델 26
3. 동체, 안정판 모델 26
제3장 AEI 비상착륙 경로 계획 기법 27
제1절 경로 계획 시나리오 29
제2절 Entry, Flare 단계 경로 계획 33
1. Entry 단계 경로 생성 34
2. Flare 단계 경로 생성 39
제3절 Steady-descent 경로 계획 44
1. RRT Algorithm 44
2. Bidirectional RRT Algorithm 47
제4장 경로 추종 제어기 설계 53
제1절 Lyapunov 안정성 이론 53
제2절 Backstepping Controller 55
1. System dynamics 55
2. Backstepping controller algorithm 56
제3절 Incremental Backstepping Controller 58
1. Incremental dynamic system 58
2. Incremental backstepping controller algorithm 59
3. RPM Control design IBSC 61
4. Slack variable approach 64
제4절 IBSC 설계 매개 변수 선택 기법 66
제5장 경로 생성 및 시뮬레이션 결과 68
제1절 경로 계획 결과 68
1. Entry 단계 경로 생성 결과 68
2. Flare 단계 경로 생성 결과 75
3. Steady-descent 단계 경로 생성 결과 83
4. 통합 경로 생성 결과 88
제2절 경로 추종 제어 시뮬레이션 결과 100
제6장 결론 117
참고문헌 119
부록 125
[부록 A] 로터 모델 125
[부록 B] 유입류 모델 134
[부록 C] 동체, 안정판 모델 137
[부록 D] 엔진, RPM 동역학 모델 139
[부록 E] 동적 구속조건 검토 142
[부록 F] 비선형 최적 제어 문제(Nonlinear Optimal Control Problem) 143
국문초록 150
〈표 1-1〉 각 단계별 해석 기법 및 모델 17
〈표 2-1〉 BO-105 모델 제원 19
〈표 2-2〉 회전익 항공기 로터 모델링 20
〈표 3-1〉 Autorotation 기동 비상조작절차 27
〈표 3-2〉 자율 비행 회전익기의 비상착륙 시나리오 31
〈표 5-1〉 Entry 라이브러리화 기준 68
〈표 5-2〉 Flare 라이브러리화 기준 75
〈표 5-3〉 시나리오 별 Steady-descent 경로 생성 조건 83
〈표 5-4〉 시나리오 1: Entry, Flare 조건 100
〈표 5-5〉 시나리오 2: Entry, Flare 조건 104
〈표 5-6〉 시나리오 3: Entry, Flare 조건 108
〈표 5-7〉 시나리오 4: Entry, Flare 조건 112
〈그림 1-1〉 USHST에서 조사한 연간 회전익 항공기 사고 13
〈그림 1-2〉 안전한 Flare 기동을 보장하는 Safe landing set 15
〈그림 3-1〉 Autorotation 기동 착륙 절차 29
〈그림 3-2〉 자율 비상착륙 시나리오 30
〈그림 3-3〉 고도 3000ft 조건에서의 전진 속도 별 Entry 최적 경로 해석1 35
〈그림 3-4〉 고도 3000ft 조건에서의 전진 속도 별 Entry 최적 경로 해석2 36
〈그림 3-5〉 고도 3000ft 조건에서의 전진 속도 별 Entry 최적 경로 해석3 36
〈그림 3-6〉 고도 3000ft 조건에서의 전진 속도 별 Entry 최적 경로 해석4 37
〈그림 3-7〉 고도 3000ft 조건에서의 전진 속도 별 Entry 최적 경로 해석5 37
〈그림 3-8〉 AEI 조건, 전진 속도에 따른 트림해석 40
〈그림 3-9〉 전진속도 40knot 조건에서의 고도 별 Flare 최적 경로 해석1 41
〈그림 3-10〉 전진속도 40knot 조건에서의 고도 별 Flare 최적 경로 해석2 41
〈그림 3-11〉 전진속도 40knot 조건에서의 고도 별 Flare 최적 경로 해석3 42
〈그림 3-12〉 전진속도 40knot 조건에서의 고도 별 Flare 최적 경로 해석4 42
〈그림 3-13〉 전진속도 40knot 조건에서의 고도 별 Flare 최적 경로 해석5 43
〈그림 3-14〉 RRT algorithm(1) 44
〈그림 3-15〉 RRT algorithm(2) 45
〈그림 3-16〉 RRT algorithm Tree 45
〈그림 3-17〉 RRT algorithm 순서도 46
〈그림 3-18〉 시간 정보와 속도 정보를 포함하기 위해 수정된 Tree 47
〈그림 3-19〉 세대 개념을 이용한 Tree 확장 방법 1 48
〈그림 3-20〉 세대 개념을 이용한 Tree 확장 방법 2 48
〈그림 3-21〉 Bidirectional RRT 기법의 Tree 확장 Algorithm(1) 49
〈그림 3-22〉 Bidirectional RRT 기법의 Tree 확장 Algorithm(2) 50
〈그림 3-23〉 Tree1과 Tree2의 구성 51
〈그림 5-1〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 1 69
〈그림 5-2〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 2 69
〈그림 5-3〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 3 70
〈그림 5-4〉 전진 속도 50knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 1 70
〈그림 5-5〉 전진 속도 50knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 2 71
〈그림 5-6〉 전진 속도 50knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 3 71
〈그림 5-7〉 전진 속도 60knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 1 72
〈그림 5-8〉 전진 속도 60knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 2 72
〈그림 5-9〉 전진 속도 60knot 조건에서의 고도 별 Entry 해석결과 3 73
〈그림 5-10〉 고도 3000ft에서의 전진 속도 별 생성된 경로 73
〈그림 5-11〉 고도 2500ft에서의 전진 속도 별 생성된 경로 74
〈그림 5-12〉 고도 2000ft에서의 전진 속도 별 생성된 경로 74
〈그림 5-13〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도350~450ft Flare 해석결과 1 75
〈그림 5-14〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도350~450ft Flare 해석결과 2 76
〈그림 5-15〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도350~450ft Flare 해석결과 3 76
〈그림 5-16〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도350~450ft Flare 해석결과 4 77
〈그림 5-17〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도500~600ft Flare 해석결과 1 77
〈그림 5-18〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도500~600ft Flare 해석결과 2 78
〈그림 5-19〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도500~600ft Flare 해석결과 3 78
〈그림 5-20〉 전진 속도 40knot 조건에서의 고도500~600ft Flare 해석결과 4 79
〈그림 5-21〉 전진 속도 50knot조건에서의 고도400~600ft flare 해석결과 1 79
〈그림 5-22〉 전진 속도 50knot조건에서의 고도400~600ft flare 해석결과 2 80
〈그림 5-23〉 전진 속도 50knot조건에서의 고도400~600ft flare 해석결과 3 80
〈그림 5-24〉 전진 속도 50knot조건에서의 고도400~600ft flare 해석결과 4 81
〈그림 5-25〉 전진속도 40knot에서의 고도350~450ft 생성된 경로 81
〈그림 5-26〉 전진속도 40knot에서의 고도500~600ft 생성된 경로 2 82
〈그림 5-27〉 전진속도 50knot에서의 고도400~600ft 생성된 경로 3 82
〈그림 5-28〉 시나리오 1: Steady-descent 경로 생성 결과 84
〈그림 5-29〉 시나리오 2: Steady-descent 경로 생성 결과 85
〈그림 5-30〉 시나리오 3: Steady-descent 경로 생성 결과 86
〈그림 5-31〉 시나리오 4: Steady-descent 경로 생성 결과 87
〈그림 5-32〉 시나리오 1: 통합 경로 생성 결과 1 88
〈그림 5-33〉 시나리오 1: 통합 경로 생성 결과 2 89
〈그림 5-34〉 시나리오 1: 통합 경로 생성 결과 3 90
〈그림 5-35〉 시나리오 2: 통합 경로 생성 결과 1 91
〈그림 5-36〉 시나리오 2: 통합 경로 생성 결과 2 92
〈그림 5-37〉 시나리오 2: 통합 경로 생성 결과 3 93
〈그림 5-38〉 시나리오 3: 통합 경로 생성 결과 1 94
〈그림 5-39〉 시나리오 3: 통합 경로 생성 결과 2 95
〈그림 5-40〉 시나리오 3: 통합 경로 생성 결과 3 96
〈그림 5-41〉 시나리오 4: 통합 경로 생성 결과 1 97
〈그림 5-42〉 시나리오 4: 통합 경로 생성 결과 2 98
〈그림 5-43〉 시나리오 4: 통합 경로 생성 결과 3 99
〈그림 5-44〉 시나리오 1: 경로 추종 시뮬레이션 결과 1 100
〈그림 5-45〉 시나리오 1: 경로 추종 시뮬레이션 결과 2 101
〈그림 5-46〉 시나리오 1: 경로 추종 시뮬레이션 결과 3 102
〈그림 5-47〉 시나리오 1: 경로 추종 시뮬레이션 결과 4 103
〈그림 5-48〉 시나리오 2: 경로 추종 시뮬레이션 결과 1 104
〈그림 5-49〉 시나리오 2: 경로 추종 시뮬레이션 결과 2 105
〈그림 5-50〉 시나리오 2: 경로 추종 시뮬레이션 결과 3 106
〈그림 5-51〉 시나리오 2: 경로 추종 시뮬레이션 결과 4 107
〈그림 5-52〉 시나리오 3: 경로 추종 시뮬레이션 결과 1 108
〈그림 5-53〉 시나리오 3: 경로 추종 시뮬레이션 결과 2 109
〈그림 5-54〉 시나리오 3: 경로 추종 시뮬레이션 결과 3 110
〈그림 5-55〉 시나리오 3: 경로 추종 시뮬레이션 결과 4 111
〈그림 5-56〉 시나리오 4: 경로 추종 시뮬레이션 결과 1 112
〈그림 5-57〉 시나리오 4: 경로 추종 시뮬레이션 결과 2 113
〈그림 5-58〉 시나리오 4: 경로 추종 시뮬레이션 결과 3 114
〈그림 5-59〉 시나리오 4: 경로 추종 시뮬레이션 결과 4 115