DOI QR코드

DOI QR Code

Non-linear Control of Turbojet Engine for High Maneuverability UAV

고기동 무인항공기용 터보제트엔진의 비선형 제어

  • 한동주 (극동대학교 항공정비학과) ;
  • 오성환 (국방과학연구소 제7기술연구본부)
  • Received : 2011.10.17
  • Accepted : 2012.04.17
  • Published : 2012.05.01

Abstract

Non-linear turbojet engine controller with high operational performance has been designed for the high maneuverability UAV. The turbojet engine dynamic performance code has been developed to reflect the non-linear characteristics on controller design, by which the necessity of non-linear controller design was justified by investigating the limitation of linear model derived from the dynamic performance. The PI-like fuzzy controller was designed and enhanced by combining with conventional derivative control. This designed fuzzy controller proves its effectiveness by showing superior control performances over the conventional PID controller along with guaranteeing the safe operation within compressor surge, flame out and turbine temperature limits etc.

고기동 무인항공기용 터보제트엔진의 고성능 운용을 위한 비선형 제어기를 설계하였다. 제트엔진의 비선형특성을 제어기 설계에 반영하기 위해 당해엔진의 동적해석코드를 개발하였고 이를 이용한 선형모델로부터 선형해석의 한계성을 검증함으로써 비선형 제어기 설계의 당위성을 보였다. PI형 퍼지제어기를 일반 미분제어기와 결합하여 효율적인 퍼지제어기를 설계하였으며, 일반 PID제어기와 비교하여 압축기서지 및 연소정지영역, 터빈온도의 제한 등 안전운전 범위 내 운전을 보장하면서도 월등한 제어성능을 보임으로써 설계된 퍼지제어기의 유용성을 입증하였다.

Keywords

References

  1. Romulus L., Alexandru N., Liviu D., "Double-Spool Single Jet Engine for Aircraft as Controlled Object", Int. J. of Math. Models and Methods in Applied Science Vol. 2, Issue 4, 2008, pp. 553-562.
  2. Montazeri-Gh, M., Nasiri M., "Actuator-based hardware-in-the-loop testing of a jet engine fuel control unit in flight conditions", Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 21, Issue 1, 2012, pp. 65-77. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2011.09.006
  3. Lagrat, I., Ouakka, H., Boumhidi, I., "Fuzzy Sliding Mode PI Controller for Nonlinear Systems", Proc. of 6th Int. Coference on Simulation, Modelling and Optimization, 2006, pp. 534-539.
  4. 신의석 외 6인, "터보 제트엔진에 대한 퍼지추론 제어시스템", 한국항공우주학회지, 제26권, 제4호, 1998, pp. 138-145.
  5. 한동주, "터보제트엔진의 퍼지제어기 설계 및 다목적함수 만족기법을 통한 제어성능 향상에 관한 연구", 한국항공우주학회지, 제31권, 제6호, 2003, pp. 61-71.
  6. Rudolf, A., "Digital Electronic Control of a Small Turbojet Engine MPM 20", Acta Polytechnica Hungarica, Vol. 4, No. 4, 2007, pp. 83-95.
  7. Sanjay Garg, "Turbofan Engine Control System Design Using LQG/LTR Methodology", NASA-CR-182303, June, 1989.
  8. Song, Q., Wilkie, J., Grimble, M. J., "Robust Controller for Gas Turbines based upon LQG/LTR Design with Self-Tuning Features", J. of Dynamic Systems, Measurement and Control,' Vol. 115, Sept., 1993, pp. 569-591. https://doi.org/10.1115/1.2899141
  9. 김석균, 기자영, 공창덕, "소형항공기용 터보제트엔진의 동적모사와 성능제어에 관한 연구", 한국항공우주학회지 추계학술발표회, 1996, pp. 285-290.
  10. 남세규, 한동주, 김병교, "제트엔진의 예견퍼지슬라이딩 제어에 관한 연구", 한국 자동제어학술회의, 1993, pp. 1068-1071.
  11. Geyser, L. C., "DYABCD A Program for Calculating Linear A,B,C,D Matrices from a Nonlinear Dynamic Engine Simulation", NASA TP-1295, 1978.
  12. Sellers, J. F., Daniele, C. J., "DYGEN A Program for Calculating Steady-State and Transient Performance of Turbojet and Turbofan Engines", NASA TN D-7901, April 1975.
  13. Hafedh, A., Mohamed, C., Ahmed, A., "Robust Fuzzy Sliding Mode Controller for Discrete Nonlinear Systems", Int. J. of Computers, Communication & Control,' Vol. 3, No. 1, 2008, pp. 6-20. https://doi.org/10.15837/ijccc.2008.1.2370
  14. Brent, J., Robert, R., Allan, J., "Nonlinear Model Predictive Control of an Aircraft Gas Turbine Engine", Proc. of 41th IEEE Coference on Decision and Control, 2002, pp. 4649-4651.