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This paper deals with the nonlinear optimal control approach to helicopter maneuver problems using the indirect method. We apply a penalty function to the deviation from a prescribed trajectory to convert the system optimality to an unconstrained optimal control problem. The resultant two-point boundary value problem has been solved by using the multiple-shooting method. This paper focuses on the effect of the number of shooting nodes and initialization methods on the numerical solution in order to define the minimum number of shooting nodes required for numerical convergence and to provide a method increasing convergence radius of the indirect method. The results of this study can provide an approach to improve numerical stability and convergence of the indirect method when we solve the optimal control problems of an inherently unstable helicopter system.

본 논문은 헬리콥터 기동비행문제를 비선형 최적제어기법으로 정식화 하고 이를 indirect method를 적용하여 해석하는 기법에 대해 연구하였다. 주어진 기동비행 경로에 대한 오차를 벌칙함수 형태의 가격(비용, 목적)함수로 채택하고 이를 최소화하도록 정식화하면 기동비행은 구속조건이 없는 최적제어문제로 정식화 된다. 정식화 결과로 얻어지는 이점 경계값 문제는 Multiple Shooting Method (MSM)을 적용하여 해석하였다. 본 논문은 shooting node의 수와 상태변수의 초기화 방법 등이 수치해법에 주는 영향을 분석하여 수렴성 확보에 필요한 조건을 식별하고 수렴반경을 증가시킬 수 있는 방안에 초점을 두었다. 연구결과는 헬리콥터와 같이 불안정한 시스템의 최적제어 문제에 indirect method를 적용하는 경우 수치해법의 안정성과 수렴성을 확보할 수 있는 방법을 제시한다.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
딱정벌레목 곤충의 날갯짓에 대한 실험적 연구 유용훈 ;장두환 ;박훈철 ;변영환 ;변도영 pp.1-6

시뮬레이션을 통한 무밸브 마이크로 펌프의 전기-유체-구조 상호작용에 대한 연구 리광철 ;구남서 ;한철희 pp.7-13

밸브 닫힘각 변화에 따른 버터플라이밸브의 손실계수 평가 이지근 ;노병준 ;최희주 pp.14-21

Indirect method를 이용한 헬리콥터 기동비행 해석 ,part1 :최적제어 문제의 정식화와 수치해법 김창주 ;양창덕 ;김승호 ;황창전 pp.22-30

Indirect method를 이용한 헬리콥터 기동비행 해석 ,part2 :High fidelity 헬리콥터 모델링의 사용 가능성 김창주 ;양창덕 ;김승호 ;황창전 pp.31-38

무인항공기 착륙용 GPS/PL 시뮬레이터 설계 및 성능 평가 이건우 ;김용현 ;최진규 ;박찬식 ;이상정 pp.39-47

인공위성을 위한 제어모멘트자이로의 설계시 고려요소 및 배치형상 개선방안 서현호 ;이승우 ;이선호 ;오시환 ;임조령 ;용기력 pp.48-56

간단한 구조를 갖는 depolarized-GAWB산란을 이용한 광섬유 변형율 센서 김부동 pp.57-61

연소불안정 저감을 위한 다중 스월 인젝터의 음향학적 감쇠기능 김현성 ;김병선 ;윤영빈 pp.62-71

유동점성 및 공탄성 변형효과를 고려한 스테이터-로터 케스케이드 시스템의 성능평가 김동현 ;김유성 pp.72-78

선형 근사화에 의한 가변추진시스템 내탄도 성능 변화 예측 김중근 ;박종호 pp.79-85

비행체 공력-구조-RF 스텔스 통합해석 시스템에 관한 연구 박민주 ;이동호 ;명노신 ;조태환 pp.86-91

다목적실용위성5호 레이저반사경의 link budget 분석 이상현 ;김경희 ;이준호 ;진종한 ;임형철 ;박종욱 pp.92-98

참고문헌 (12건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 (1997) Mathematical Definition of Helicopter Maneuvers, Journal of American Helicopter Soctiety 미소장
2 Improved methodology for inverse simulation 네이버 미소장
3 Two-Timescale Inverse Simulation of a Helicopter Model 네이버 미소장
4 Optimization-Based Inverse Simulation of a Helicopter Slalom Maneuver 네이버 미소장
5 A Generalized Algorithm for Inverse Simulation Applied to Helicopter Maneuvering Flight 네이버 미소장
6 Cervantes, (2001) Optimization Strategies for Dynamic Systems, Encyclopedia of Optimization 미소장
7 Rotorcraft Trajectory Optimization with Realizability Considerations 네이버 미소장
8 A.E. Bryson, Jr., (1975) Applied Optimal Control, Hemisphere Publishing Corporation 미소장
9 D. E. Kirk, (1970) Optimal Control Theory; An Introduction, Dover Publications, Inc. 미소장
10 H. J. Oberle, (1989) BNDSCO; A Program for the Numerical Solution of Optimal Control Problems, DFVLR 미소장
11 김창주, (2002) 헬리콥터 비행 시뮬레이션을 위한 로터운동방정식 유도, 한국항공우주학회지 미소장
12 김창주, (2003) DAE해법과 PPTA (P artial Periodic Trimm ing Algorithm)를 이용한 헬리콥터 트림해석 및 비행 시뮬레이션, 한국항공우주학회지 미소장

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