무인항공기제어실험

목차

1. 무인항공기란 무엇인가?
2. 실험의 목적 및 요지
3. 실험에 관한 사전 조사 및 지식(항공기 자세측정방법)
4. 무인항공기의 내부시스템 구성
5. 실험 장비
6. 제어 이론
7. 실험 결과
8. 결론 및 소감

본문내용

1. 무인항공기란 무엇인가?(정의 및 분류, 임무)
무인 항공기는 사람이 탑승하지 않는 항공기를 말한다. 영어 약자 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 불린다. 기체에 사람이 타지 않은 것으로 지상에는 원격 조종하는 조종사가 존재하고 있다는 점을 강조해 Uninhabited Aerial(Air) Vehicle의 약어로 지칭하는 경우도 있다. 보통 임무에 의한 분류, 비행 고도나 크기에 의한 분류가 존재한다. 현재에는 군사용으로서 많은 개발이 이루어지고 있다.
2. 실험의 목적 및 요지
본 실험에서는 무인항공기의 비행제어시스템에 대하여 학습하고 자동 및 자율 비행을 위하여 가장 기본이 되는 항공기의 자세 제어를 위하여 설계된 PID 제어기를 이용하여, Roll, Pitch 변화속도와 Gain값 변화에 따른 무인항공기의 조종면 반응상태를 살펴보고, 출력된 데이터를 바탕으로 결과를 도출하여 이론과 비교 분석한다.
3. 실험에 관한 사전 조사 및 지식(항공기 자세측정방법)
실험에 앞서서 피실험자는 무인항공기에 대한 제어이론과 무인항공기의 제원에 대해 전혀 문외한 상태 였기에 사전 조사 및 관련 지식 습득이 필요 했다. 특히 항공기의 수학적 모델과 자세 제어는 무척 생소하였고 항공기의 각부명칭과 역할에도 미숙하여 자료를 찾아 조사하였고 항공기의 자세 측정 방법을 탐구하였다.

< 중 략 >

6. 제어 이론
무인항공기의 자세 제어
항공기의 자세는 x축에 관한 회전각을 Roll 각, y축에 관한 회전각을 Pitch 각, z축에 관한 회전각을 Yaw 각이라 하고 세 축에 대하여 자세각과 각속도를 피드백하여 조종면들을 움직여 자세제어를 한다.
기본적으로 Roll과 Pitch는 AHRS에서 측정되는 값을 사용하는데 측정된 각도 값을 직접 미분하여 사용하는 경우 측정 오차로 인하여 미분 값이 정확하지 않게 계산되는 문제가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여 AHRS에서 측정되는 RATE X와 RATE Y를 직접 받아들여 사용하도록 프로그램을 제작하고 각 Roll 제어기와 Pitch 제어기로 실험 비행시 무인항공기의 Roll 제어를 0°로 유지하게 하고 Pitch 제어를 3°로 유지하도록 하였다.
PID제어
PID 제어는 제어변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 출력이 기준 전압 또는 의도하는 값으로 유지하게 해주는 피드백제어의 일종이다.

참고자료

· 없음