In this paper, nonlinear tracking control techniques developed for the control of nonlinear nonminimum systems have been applied to the autopilot design of a tail-controlled skid-to-turn(STT) missile system. The difficulties in the application of inversion-based control methods due to nonminimum phase characteristics are also discussed. To avoid the instability problems associated with unstable zero dynamics, plant inversion is applied with output-redefinition method. The output-redefinition method gives us an indirect way to apply the plant inversion controls to nonminimum phase plants by redefining the plant output such that the tracking control of the modified output ensures the asymptotic tracking of the original output. However, the robustness characteristics of the output-redefinition technique has not been well studied yet. The robustness problems of the output-redefinition method against uncertain aerodynamic coefficients of the missile are briefly investigated and an auxiliary robust control loop using classical proportional-integral error feedback controller is suggested to remedy the problems. The performance of the output-redefinition method compared with other pre-established plant inversion techniques is verified through numerical simulation.
본 논문에서는 꼬리날개로 조종되는 Skid-To-Turn(STT) 유도탄의 오토파일롯 설계를 위하여 비선형 비최소위상 시스템 제어를 위하여 개발된 비선형 추종 제어기법을 적용하였다. 또한 플랜트 역변환에 기초한 제어기법을 적용할 경우 플랜트의 비최소위상 특성이 주는 제한점들을 살펴보았다. 비최소위상 플랜트의 불안정한 영점 다이나믹스로 부터의 불안정성을 피하기 위하여 플랜트 역변환 제어기법은 출력재정의 기법과 함께 적용되었다. 출력재정의 기법은 재정의 된 가상의 출력을 추종함으로써 실제 바람직한 출력을 추종할 수 있도록 출력을 재정의함으로써 비최소위상 시스템에 플랜트 역변환 제어기법을 간접적으로 적용할 수 있는 한가지 방법을 제시한다. 그러나 지금까지는 이러한 출력재정의 기법의 강인성이 충분히 연구되지 못하였다. 여기서는 유도탄의 불확실한 공력계수의 영향에 대한 출력재정의 제어기법의 강인 특성을 살펴보고 이러한 불확실성에 따른 문제를 해결하기 위하여 추가로 고전적인 비례-적분 오차 피드백 제어 루프를 제안하였다. 출력재정의 기법의 성능은 전산 모의 시험을 통하여 기존의 몇 가지 제어 기법과 비교, 확인하였다.
