수중 비행체의 자율제어를 위한 적응 부상 제어 알고리즘

Abstract

침수의 경우에, 수중 비행체(UFV : Underwater Flight Vehicle)는 발라스트 탱크들의 내부를 고압 공기로 비워 내어 부상을 수행한다. 동시에, 침수와 부상 순차에 의한 오버슈트 심도를 감소시키기 위해서 제어판과 추진기를 병행하여 사용한다. 그런데, 기존의 전체 고압 공기 blow-off 방법은 가벼운 침수일지라도 부상 후에는 몸체를 수면에 드러나게 한다. 이는 불필요한 임무 실패 또는 몸체 노출의 결과를 가져온다. 따라서, 부상 제어에 의해 오버슈트 심도를 감소시킴과 동시에 몸체를 수면 근처에 유지시키는 것이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해서 심도 제어에 있어서의 전문가 지식을 확장하는 분해법 및 FBFE(Fuzzy Basis Function Expansion)을 사용하는 적응법에 기초한 적응 부상 제어 알고리즘이 제안되었다. 제안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 UFV 부상 제어가 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 UFV 부상제어 시스템에 존재하는 문제점들을 온라인으로 효과적으로 해결하고 있음을 보여준다. In case of flooding, the underwater flight vehicle (UFV) executes the blowing by blowing ballast tanks off using high pressure air (HPA), while it also uses control planes and a propulsion unit to reduce the overshoot depth caused by a flooding and blowing sequence. However, the conventional whole HPA blow-off method lets the body on the surface after blowing despite slight flooding. This results in the unnecessary mission failure or body exposure. Therefore, it is necessary to keep the body at the near surface by the blowing control while reducing the overshoot depth. To solve this problem, an adaptive blowing control algorithm, which is based on the decomposition method expanding the expert knowledge in depth control and the adaptive method using fuzzy basis function expansion (FBFE), is proposed. To verify the performance of the proposed algorithm, the blowing control of UFV is performed. Simulation results show that the proposed algorithm effectively solves the problems in the UFV blowing control system online.