외란에 강인한 짐벌 시스템의 시선안정화 제어 알고리즘 최적화 연구 A Study on the Optimization of the Line of Sight Stabilization Control Algorithm for Gimbal System with Resistant to Disturbance원문보기
무인기의 임무 성공은 무인기의 눈이 되는 광학 장비의 시선 안정화 성능과 직접적으로 관련된다. 무인기의 장착된 광학장비를 외부의 외란으로부터 시선을 고정, 안정화 시키는 장치를 짐벌이라고 하며, 이는 최근 군수, 전문적 분야뿐만 아니라 민간 소비자들도 넓은 영역에서 사용되고 있다. 그러나 국내에서는 짐벌 제어에 대한 연구가 비교적 활발하게 이루어지고 있지 않아 해외 기술에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 짐벌에 전달되는 외란에 강인한 짐벌 시스템을 연구하고 이를 통하여 시선안정화(Line of Sight(...
무인기의 임무 성공은 무인기의 눈이 되는 광학 장비의 시선 안정화 성능과 직접적으로 관련된다. 무인기의 장착된 광학장비를 외부의 외란으로부터 시선을 고정, 안정화 시키는 장치를 짐벌이라고 하며, 이는 최근 군수, 전문적 분야뿐만 아니라 민간 소비자들도 넓은 영역에서 사용되고 있다. 그러나 국내에서는 짐벌 제어에 대한 연구가 비교적 활발하게 이루어지고 있지 않아 해외 기술에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 짐벌에 전달되는 외란에 강인한 짐벌 시스템을 연구하고 이를 통하여 시선안정화(Line of Sight(LOS)) 제어 및 위치제어 알고리즘을 최적화하는 연구를 진행하였다. 짐벌의 구조, 수학적 모델링, 구동 좌표계를 설정하고 실제로 짐벌에 가해지는 외란을 분석하기 위하여 짐벌 장착부에 외란 취득 센서(IMU)가 부착된 무인기를 비행하여 외란을 측정하였다. 또한 제어기 성능 확보를 위한 목표 대역폭(Bandwidth), 위상여유 등을 설정하였다. 시선 안정화 제어기와 위치제어 성능 확인을 위해 취득한 외란 데이터를 시뮬레이션에 적용하고 Matlab/Simulink로 시선 안정화 시뮬레이션을 구성하여 성능을 확인, 예측하였다. 또한 개발 중인 짐벌 시제를 이용하여 시선안정화 및 위치제어 모터 구동 최적화를 수행하고 성능 평가하며 2 kg급 드론용 짐벌의 제어 알고리즘 최적화 방법 연구를 수행하였다.
무인기의 임무 성공은 무인기의 눈이 되는 광학 장비의 시선 안정화 성능과 직접적으로 관련된다. 무인기의 장착된 광학장비를 외부의 외란으로부터 시선을 고정, 안정화 시키는 장치를 짐벌이라고 하며, 이는 최근 군수, 전문적 분야뿐만 아니라 민간 소비자들도 넓은 영역에서 사용되고 있다. 그러나 국내에서는 짐벌 제어에 대한 연구가 비교적 활발하게 이루어지고 있지 않아 해외 기술에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 짐벌에 전달되는 외란에 강인한 짐벌 시스템을 연구하고 이를 통하여 시선안정화(Line of Sight(LOS)) 제어 및 위치제어 알고리즘을 최적화하는 연구를 진행하였다. 짐벌의 구조, 수학적 모델링, 구동 좌표계를 설정하고 실제로 짐벌에 가해지는 외란을 분석하기 위하여 짐벌 장착부에 외란 취득 센서(IMU)가 부착된 무인기를 비행하여 외란을 측정하였다. 또한 제어기 성능 확보를 위한 목표 대역폭(Bandwidth), 위상여유 등을 설정하였다. 시선 안정화 제어기와 위치제어 성능 확인을 위해 취득한 외란 데이터를 시뮬레이션에 적용하고 Matlab/Simulink로 시선 안정화 시뮬레이션을 구성하여 성능을 확인, 예측하였다. 또한 개발 중인 짐벌 시제를 이용하여 시선안정화 및 위치제어 모터 구동 최적화를 수행하고 성능 평가하며 2 kg급 드론용 짐벌의 제어 알고리즘 최적화 방법 연구를 수행하였다.
The mission success of the drone is directly related to the LOS stabilization performance of the optical equipment that becomes the eye of the drone. A device that fixes and stabilizes the eyes from external disturbance is called a gimbal, which has recently been used by private consumers as well as...
The mission success of the drone is directly related to the LOS stabilization performance of the optical equipment that becomes the eye of the drone. A device that fixes and stabilizes the eyes from external disturbance is called a gimbal, which has recently been used by private consumers as well as military and professional fields. However, research on gimbal control is not relatively active in Korea, so it relies on overseas technology. In this paper, a gimbal system that is resistant to disturbance transmitted to a gimbal was studied, and a study was conducted to optimize a line of sight (LOS) control and position control algorithm through this. In order to establish the structure, mathematical modeling, and driving coordinate system of the gimbal and analyze the disturbance actually applied to the gimbal, the disturbance was measured by flying an unmanned aerial vehicle with a disturbance acquisition sensor (IMU) attached to the gimbal mounting. In addition, target bandwidth and phase margin were set to secure controller performance. The acquired disturbance data was applied to the simulation to confirm the LOS stabilization controller and position control performance, and the visual line stabilization simulation was configured with Matlab/Simulink to confirm and predict the performance. In addition, using the gimbal tense under development, LOS stabilization and position control motor drive optimization were performed, performance evaluation was performed, and control algorithm optimization method research was conducted.
The mission success of the drone is directly related to the LOS stabilization performance of the optical equipment that becomes the eye of the drone. A device that fixes and stabilizes the eyes from external disturbance is called a gimbal, which has recently been used by private consumers as well as military and professional fields. However, research on gimbal control is not relatively active in Korea, so it relies on overseas technology. In this paper, a gimbal system that is resistant to disturbance transmitted to a gimbal was studied, and a study was conducted to optimize a line of sight (LOS) control and position control algorithm through this. In order to establish the structure, mathematical modeling, and driving coordinate system of the gimbal and analyze the disturbance actually applied to the gimbal, the disturbance was measured by flying an unmanned aerial vehicle with a disturbance acquisition sensor (IMU) attached to the gimbal mounting. In addition, target bandwidth and phase margin were set to secure controller performance. The acquired disturbance data was applied to the simulation to confirm the LOS stabilization controller and position control performance, and the visual line stabilization simulation was configured with Matlab/Simulink to confirm and predict the performance. In addition, using the gimbal tense under development, LOS stabilization and position control motor drive optimization were performed, performance evaluation was performed, and control algorithm optimization method research was conducted.
주제어
#Line Of Sight(LOS) Stabilization PI LEAD Control Random Vibration Disturbance Frequency Response Analysis Gimbal
학위논문 정보
저자
김정원
학위수여기관
한서대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
항공시스템공학과 항공기계공학전공
지도교수
곽동기
발행연도
2023
총페이지
72
키워드
Line Of Sight(LOS) Stabilization PI LEAD Control Random Vibration Disturbance Frequency Response Analysis Gimbal
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