b747-lateral-flight-control

B-747 횡방향(lateral) 선형 모델 기반 비행 제어기 설계 & 시뮬레이션 (MATLAB/Simulink)

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한 줄 요약

Rudder/Aileron 입력에 대한 횡방향 동특성 안정화를 목표로, Classical control(lead/lag + wash-out)과 LQR state feedback을 설계·비교합니다.

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모델 (Lateral linear model)

본 프로젝트는 B-747의 횡방향 선형 모델을 아래 형태로 다룹니다.

$$ \dot{x} = A x + B u,\qquad y = Cx + Du $$

• 상태벡터:

$$ x = \begin{bmatrix}\beta & r & p & \phi\end{bmatrix}^T $$

• 입력:

$$ u = \begin{bmatrix}\delta_r & \delta_a\end{bmatrix}^T $$

• 출력:

$$ y = \begin{bmatrix}r & \phi\end{bmatrix}^T $$

(A,B,C,D) 및 세부 파라미터는 matlab/ 내 스크립트/모델에 포함되어 있습니다.

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컨트롤러 구성

1) Classical control (Root Locus 기반 튜닝)

SISO 루프에서 lead/lag 보상기를 튜닝하고, yaw damper에 wash-out filter를 적용했습니다.

• 보상기(개념):

$$ C(s)=K\frac{s+z}{s+p}\quad (\text{lead/lag}) $$

• Wash-out filter(개념):

$$ W(s)=\frac{s}{s+\omega_w} \quad\left(\omega_w=\frac{1}{T_w}\right) $$

저주파(지속 선회) 성분은 억제하고, 필요한 감쇠 성분만 통과시키는 용도로 사용합니다.

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2) LQR state feedback

동일 플랜트에 대해 LQR 기반 상태피드백을 설계하여 성능을 비교했습니다.

• 제어법칙:

$$ u = -Kx $$

• 비용함수:

$$ J=\int_0^\infty \left(x^TQx + u^TRu\right),dt $$

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결과

Rudder doublet response (비교)

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레포지토리 구조

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├─ docs/        # 보고서/설명 이미지 및 문서
├─ matlab/      # MATLAB/Simulink 설계 및 시뮬레이션 파일
└─ results/     # 시뮬레이션 결과 플롯 (이미지)

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실행 방법 (MATLAB/Simulink)

요구사항

• MATLAB
• Control System Toolbox
• Simulink

참고

• MathWorks (Yaw Damper Design for a 747 Jet Aircraft)
  https://kr.mathworks.com/help/control/ug/yaw-damper-design-for-a-747-jet-aircraft.html