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문제 정의
- 본 논문에서는 비례항법 호밍유도를 위한 유도탄의 동체 자세운동 모델과 자동조종장치 모델을 고려하여 전체 폐루프 유도조종루프를 구현하고, 유도명령 생성을 위한 시선각 속도 추정방법에 대해 살펴본다. 또한 시선각 속도 추정방법에 따라 발생되는 Parasite Loop의 원인을 분석하고, Routh-Hurwitz 안정성 판별법을 이용하여 폐루프 시스템의 안정성 해석과 더불어 Parasite Effect를 최소화하기 위한 방안들에 대해서 기술하도록 한다.
- 다음 절에서는 그림 2의 시스템을 기반으로 시선각 속도 추정 방법과 그에 따라 나타나는 Parasite Loop의 원인에 대해 살펴보도록 한다. 또한 호밍 유도루프의 안정성해석을 통해 Parasite Effect를 제거하기 위한 여러 방안들에 대해서 논의하도록 한다.
- 본 논문에서는 비례항법 호밍유도를 위한 유도탄의 동체 자세운동 모델과 자동조종장치 모델을 고려하여 전체 폐루프 유도조종루프를 구현하고, 유도명령 생성을 위한 시선각 속도 추정방법에 대해 살펴본다. 또한 시선각 속도 추정방법에 따라 발생되는 Parasite Loop의 원인을 분석하고, Routh-Hurwitz 안정성 판별법을 이용하여 폐루프 시스템의 안정성 해석과 더불어 Parasite Effect를 최소화하기 위한 방안들에 대해서 기술하도록 한다.
- 본 논문에서는 스트랩다운 탐색기를 탑재한 유도탄의 비례항법 호밍유도를 위한 전체 폐루프 유도조종 시스템을 고려하여, 시선각속도 추정에 따라 발생되는 Parasite Loop의 원인을 살펴보았다. 또한 Routh-Hurwitz 판별법을 이용하여 Parasite Loop에 의해 발생되는 유도조종루프의 불안정 조건을 구하고, Parasite Effect를 제거하여 시스템을 안정화시키는 방법에 대해 논하였다.
- 앞 절에서 시선각 속도 추정을 위한 2가지 방법과 각 경우에서 나타나는 Parasite Loop의 원인들을 살펴보았다. 본 절에서는 시선각 속도 추정방법을 호밍 유도루프에 적용하여 전체 폐루프 시스템의 안정성을 분석하고 Parasite Effect를 최소화할 수 있는 방안에 대해 논하도록 한다.
- 참고문헌 [1]에서는 Unscented Kalman Filter(UKF)를 이용하여 상대 운동을 추정하고 이를 종말 호밍유도에 활용하는 방안에 대해 논하였으며, 참고문헌 [2~4]에서는 α - β 필터로 시선각 속도를 추정하여 비례항법 호밍유도를 적용한 기법을 제안하였다. 특히 이 논문에서는 시선각 속도 추정 시 발생되는 자세각 속도의 불필요한 피드백 루프(Parasite Loop)를 살펴보고, 유도조종루프를 불안정하게 만드는 현상(Parasite Effect)를 제거하기 위한 한 방법을 제시하였다. [5~6]에서는 탐색기와 자이로가 가지는 잡음특성 중 scale-factor error에 의해서 비례항법 유도 적용 시 시스템이 불안정해지거나 유도성능이 감소하는 문제점을 제시하였다.
가설 설정
- 또한 turning rate time constant Ta = 0.3sec 로 일정하며, 접근속도(Vc )는 유도탄의 속도와 동일하다고 가정하였다.
- 우선 관성좌표계의 X축을 기준으로 정지 표적과 유도탄이 동일선상에 있다고 가정(y(t0) = 0) 하였으며, 유도탄은 초기 θ(t0) = 5° 의 자세각으로 300 m/s 의 등속도를 가지고선 발사된다고 설정하였다.
- 유도탄과 표적간의 호밍 유도과정을 나타내기 위해 그림 1에 도시된 종축운동에 대한 호밍 유도 기하학을 살펴보자. 우선 유도탄은 일정한 속도(VM)로 비행하고, 표적은 상대적으로 작은 속도를 가진다고 하여 정지표적으로 가정하도록 한다. 또한 받음각의 크기가 무시할 정도로 작다고 가정하여 유도탄의 수직 가속도(an)와 비행경로각(#)간의 관계를 다음 식과 같이 정리한다.
- 탐색기 중심점이 유도탄 동체의 XB축을 지향하도록 탑재되어 있다는 가정 하에, 시선각속도의 추정방법을 2가지의 경우로 나누어서 고려해본다. 또한 각 경우에 따라 발생되는 Parasite Loop 원인을 살펴보자.
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