(A+) 서울대학교 항공우주통합시스템설계및제작 최종 리포트 (학사졸업논문)

소개글

안녕하세요,
2021년 2학기 서울대학교 항공우주공학과 졸업논문입니다. (항공우주통합시스템설계및제작2)
주제는 UAV의 Visual Servoing에 의한 착륙에 대한 연구입니다.
최종 성적은 A+ 였습니다.

목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 본론
Ⅲ. 결론 및 제언
Ⅳ. 참고문헌

본문내용

요 약
Visual Servoing은 시각 정보를 활용한 제어 기법으로서, 큰 틀에서 PBVS(Position-Based Visual Servoing)과 IBVS(Image-Based Visual Servoing) 으로 나뉜다. 본 연구에서는 IBVS를 사용하여 헬리패드에 착륙하는 쿼드콥터를 제어하고자 한다. 이를 위해 우선 선행연구 ‘Adaptive Image-Based Visual Servoing for an Underactuated Quadrotor System’의 방법론을 검증한다. 이후 사용하는 Image feature의 개수, 제어 Input 도출식을 바꾸어가며 해당 요소들이 제어 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 이 과정에서 Simulink를 이용한 Numerical Simulation을 수행하였으며 Ground effect는 모델링에서 제외하였다. 그 결과, Feature 개수가 많을수록/가중평균을 사용할수록 Translational Position의 수렴 속도가 개선됨을 확인했다. Rotational Position 수렴의 경우 Feature 수와는 크게 관련이 없었으나, Feature 5개 이상에서 가중평균을 사용하면 수렴 성능이 좋아지는 결과를 보였다. 또한 가중평균의 사용은 시스템의 최대 구동각을 높이는 효과가 있으므로 HILS 검증 과정에서 구동기에 가해지는 부담이 늘어날 것으로 보인다.

Ⅰ.서론
시각 정보를 이용하는 제어 기법으로는 PBVS와 IBVS가 널리 알려져 있다. PBVS의 경우 모델링 정보와 카메라 정보를 이용하여 대상 물체의 카메라에 대한 Pose를 추정하고, 이를 Desired Pose와 비교하여 에러 함수를 생성한다. 이후 해당 에러 함수를 줄이는 방향으로 제어하여 원하는 결과를 얻는다. 한편 IBVS는 Object의 모델링 없이, 현재의 Image Feature와 Desired Image Feature의 차이를 에러 함수로 삼는다. 이후 카메라와 Image Feature 사이의 관계식을 Camera Jacobina Matrix의 형태로 연산하고, 앞서 정의한 에러함수와 다시금 연산하여 시스템 제어 Input으로 변환한다. 두 방법 중 Object 모델링이 필요 없는 후자의 방법이 일반적으로 사용된다.1)
본 연구에서는 IBVS를 활용하여 무인기 쿼드콥터의 착륙 제어를 논한다. 쿼드콥터 시스템은 6-DOF이지만 실제 액츄에이터는 4개뿐이므로 Underactuated System으로 정의된다. 해당 시스템의 제어를 위해서는 Linear Velocity x, y 성분을 롤각과 피치각을 이용하여 간접적으로 조종해야 한다.

참고 자료

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