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Open-Loop-Onset-Point PIO 해석의 변위한계
Handling Deflection Limit in Open-Loop-Onset-Point PIO Analysis

박상혁    (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학과  );
  • 초록

    항공기 조종면의 시간당 변화율 한계에 의한 PIO 현상을 해석하는 기법으로 Open-Loop-Onset-Point (OLOP) 방법이 널리 이용된다. OLOP은 조종면의 변화율 한계에 의한 PIO 현상을 주원인으로 포함하고 더 나아가 조종면 구동기의 변위한계도 고려하는 데, 여기서는 이 변위 한계를 고려하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 새로운 기법은 독립된 구동기의 주파수 응답을 고려할 때, 기존의 OLOP 방법이 제시한 바와 달리, 변화율 한계가 시작되는 주파수가 변위 한계에 의해 더 높은 주파수로 지연되지 않는다는 사실을 인지함으로써 그 동기가 되었다. 실제로 피드백 제어 환경에서는 변화율 한계의 시작점이 오히려 더 낮은 주파수에서 일어나는데, 이는 변위 한계의 영향에 의한 제어력 감소분을 극복하기위해 제어기가 더 큰 제어 입력을 발생하기 때문이다. 본 연구는 이렇게 찾아진 변화율 시작 주파수와 변위 한계를 고려하여 OLOP 해석의 최종 단계에서 Nichols Chart 위에 변화율 시작점을 찾는 새로운 방법을 제시한다. 마지막으로 기존의 방법으로는 PIO 예측에 있어서 위험한 판단에 도달할 수 있으나, 제시된 새로운 방법으로는 올바른 예측을 할 수 있음을 보여준다.


    A new treatment is proposed to handle a deflection limit in the open-loop-onset-point (OLOP), which is commonly used in the prediction of pilot in-the-loop oscillation (PIO) due to a rate saturation. The new approach is motivated by the frequency response of a stand-alone actuator in that, unlike the suggestion by the original OLOP procedure, the rate limit onset is not delayed to a higher frequency by a deflection limit. Indeed, if a feedback control loop is closed, the rate limit onset can be shifted to a lower frequency since the controller tends to react with larger commands when deflection limited. The amplitude of the command at this onset frequency is combined with the deflection limit to estimate the associated gain reduction in the open-loop-onset-point in the final step of the OLOP process. The comparison of the new approach with the previous method reveals that an inaccurate optimism which can occur in the previous method is corrected by the proposed treatment.


  • 주제어

    구동기 .   변화율 한계 .   변위 한계 .   변화율 한계 시작주파수.  

  • 참고문헌 (5)

    1. "Aviation Safety and Pilot Control - Understanding and Preventing Unfavorable Pilot-Vehicle Interactions", Rept. of the National Research Council Committee in the Effects of Aircraft Pilot Coupling in Flight Safety, National Academy Press, Washington, DC, 1997. 
    2. Graham, D., and McRuer, D., "Analysis of Nonlinear Control Systems", Wiley, New York, 1961. 
    3. Duda, H., "Prediction of Pilot-in-the-Loop Oscillations Due to Rate Saturation", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.20, No.3, 1997, pp. 581-587. 
    4. Dutton, K., Thompson, S., Barraclough, B., "The Art of Control Engineering", Addison-Wesley 1997. 
    5. Ogata, K., "Modern Control Engineering", Prentice Hall. 

 저자의 다른 논문

  • 박상혁 (9)

    1. 2009 "고정익 항공기의 자율 곡예비행" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 37 (12): 1217~1224    
    2. 2010 "가변스팬 모핑날개를 가진 비행체의 공력특성 및 비행 제어" 한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics 18 (4): 1~8    
    3. 2010 "비행 센서의 동특성 측정과 위치 출력의 시간 지연 보상" 한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics 18 (4): 16~20    
    4. 2011 "소형 태양광 무인항공기의 개념 설계" 한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics 19 (2): 1~9    
    5. 2013 "무인 항공기의 자동 착륙 접근 알고리즘 설계 및 비행시험" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 41 (6): 458~464    
    6. 2014 "태양광 에너지 무인항공기의 장기체공을 위한 경로 탐색" 항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering 8 (4): 32~38    
    7. 2014 "강한 맞바람이 발생 했을 때 무인기의 후진경로추종에 관한 연구" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 42 (5): 376~382    
    8. 2015 "전기동력 무인항공기의 추진시스템 효율 추정에 관한 연구" 한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics 23 (3): 1~7    
    9. 2017 "Wind and Airspeed Error Estimation with GPS and Pitot-static System for Small UAV" International journal of aeronautical and space sciences 18 (2): 344~351    

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