케이블을 이용한 무인비행체 운송시스템의 화물 거동 안정화 제어계 설계에 관한 연구

• Published in: 동력시스템공학회지 Vol. 27; no. 3; pp. 28 - 39
• Main Authors: 임재준(Jae-Jun Lim), 조경진(Kyung-Jin Cho), 이동훈(Dong-Hun Lee)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국동력기계공학회 01.06.2023
• Subjects: 기타공학; Actively Controlled Wire Length; 무인비행체; Adaptive Control; 적응제어; 적분형 슬라이딩모드제어; 능동 와이어; Suspended Payload Stabilization; UAV(Unmanned Aerial Vehicle); Integral Sliding Mode Control; 화물 안정화
• ISSN: 2713-8429; 2713-8437
• DOI: 10.9726/kspse.2023.27.3.028

본 논문에서는 운송용 무인비행체(UAV)의 화물 운송작업 중 발생하는 화물 흔들림 억제를 위한비행 및 윈치 제어전략에 대해 다룬다. 예를 들어, 해상 영역에서 화물운송 하는 경우 해상환경의 악조건으로 안정적인 작업을 수행하는데 많은 어려움이 있다. UAV가 선박에 착륙할 수 있는 공간이 매우 협소하고 갑판에 설치된 수많은 와이어와 충돌 가능성이 있으므로 공중에서 와이어를 통해 하역하는 과정으로 배송하는 방법이 유일하다. 그러나 와이어를 통해 화물을 하역하는 경우 강한 해상 바람으로 인해 화물 거동이 불안정해지며 결국 목표지점에 안착시키기 어려워지게 된다. 따라서 본 논문에서는 와이어 길이 능동 제어를 통한 화물 거동 안정화 제어기 설계법을 제안한다. 또한 설계한 제어기의 우수성을 평가하기 위하여 위치 보상기, 와이어 길이 능동 제어를 고려하지 않은 비선형 제어기를 적용한 경우와 제어성능을 비교한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안하는 제어기 설계법의 유효성을 검증한다 In this paper, we propose a payload stabilization control design method for a UAV with a suspended payload for transporting. The primary problem that arises from cargo transporting with a UAV, is that of safe unloading in harsh environmental conditions. In this paper, the possible superior control system configurations are discussed to show the advantages of actively controlling the cable length. Therefore, we propose a nonlinear control system with active control of the winch. To evaluate the control performance of the proposed control system, along with a simple position compensator and nonlinear control system with constant cable length, a comparison study is also conducted. The control performance and efficiency of the proposed control system are validated through simulation on a UAV model. KCI Citation Count: 0