Two-Rotor (VTOL) 시스템의 동역학 모델

Two-Rotor 시스템은 양익 비행체의 수직이착륙 동작(Vertical Take Off and Landing)을 동역학으로 모델링 한 것을 양익의 장착각도를 0로-즉, 양 날개가 동체에 수직으로 연결되어있다고 가정한 모델입니다. 위 그림에서 F1, F2가 두 로터가 내는 양력이 되고, theta는 기울어진 각도가 됩니다. 인가되는 힘은 총 3가지로서 위에 제시된것과 같습니다.

그 힘을을 수평방향, 기울어지는 각도, 동체 중심의 운동성분으로 각기 위와 같이 정리해볼 수 있습니다.

이를 x, y, theta에 관해 정리하면 위와같은 형태를 얻게 됩니다.

일반적인 시뮬레이션이라면, 다시 몇몇 파라미터를 간단히 두고 위와같이 표현할 수 있습니다. 실제 Two-Rotor는 딱 위의 동역학에 맞는 시스템을 실제로 만들어 내기가 어려우므로 그냥 시뮬레이션의 평이성을 위해 각 요소들을 적절히 맞춰서 위에서처럼 간단히 사용하면 되겠습니다.

위 그림을 MATLAB/Simulink로 시뮬레이션을 할 수 있도록 블럭을 꾸민것입니다.

TwoRotorModel.mdl

추후 다시 이야기 하겠지만, 입력 1,2는 동역학방정식에 제시된 u1, u2이고 c1,c2는 파라미터 불확실성을 고려해서 만든것이므로, 필요없을때는 그냥 '0'을 인가하면됩니다. 그 아래 x_r, y_r은 레퍼런스 신호를 인가하는 곳으로 레귤레이션 문제에서는 역시 '0'을 인가하면 되겠습니다.