In this dissertation, adaptive control methods for flight vehicles are studied. Conventional flight controllers and existing adaptive flight controllers are reviewed and discussed. Most of the existing adaptive control algorithms which are designed in the point of stability require rather restrictive plant assumptions. Thus, those algorithms are not easily applicable to flight vehicles with multivariable nonlinear fast time-varying dynamics. To overcoem this difficulty, noble stable discrete-time multivariable MRAC algorithms with weak assumptions on the plant are developed in this disertation. In the continuous-time domain, new multiariable MRAC algorithms with prescribed degree of stability are presented to increase the tracking speed of plant states to reference model states.
Even though some algorithms with weekend assumptions and faster convergence rate are developed in this dissertation, they still have difficulties to be applied to flight vehicles with nonlinear fast time-varying dynamics. As a possible solution for this difficulty, by augmenting an well-proven conventional flight control algorithm, a Two-Level Adaptive Flight Control (TLAFC) algorithm is proposed. At the first level the gainscheduling control is used to give a desired close loop performance characteristics for an assumingly known nonlinear plant dynamics, and at the second level the model reference adaptive control is used to regulated performance deviations owing to modelling errors and parameter variations ignored int the first level control. With this two-level structure, nonlinear timevarying dynamics as well as modelling errors and parameter variations can be handled simultaneously. TLAFC system is designed in both the discrete-time domain and continuous-time domain with the adaptive control algorithms developed in this disertation. The TLAFC concept is applied to longitudinal and lateral motion of F-8 aircraft for simulation to demonstrate the effectiveness of TLAFC.
본 연구에서는 항공기의 적응제어 방법에 관하여 연구하였다. 안정성의 관점에서 설계된 기존의 비행적응제어 방식이 까다로운 조건을 필요로 하여 다변수 비선형 시변이며 빠른 동특성을 갖는 비행체에는 적용이 어려웠다. 이를 위하여 이산계에서는 약화된 조건을 갖는 다변수 적응제어방법을 개발하였고, 연속계에서는 빠른 추적성능을 갖도록 안정도를 부여할 수 있는 다변수 적응제어 방법을 개발하였다.
이와 같은 algorithm들을 적용하더라도 여전히 비행체와 같은 비선형 시변 특성을 갖는 system에는 적용이 어려우므로 기존에 많이 사용되어 오고있는 비행체 제어 방식을 첨가함으로써 이단계 적응비행제어 방법(Two level adaptive flight control)을 제안하였다. 이 방법에 있어서 첫단계에는 폐회로 시스템이 만족할 만한 동특성을 갖도록 gain scheduling control이 사용되고 두번째단계 에서는 모델링 오차나 파라메타 변화에 의하여 폐회로 시스템의 성능이 첫단계에서 설계된 폐회로 성능으로 부터 벗어나는것을 모델 추종 적응제어 방법에 의하여 보상하였다.
이러한 이단계 구조를 사용하여 비선형 시변이며 모델링오차나 파라메타 변화가 있는 경우에도 효과적인 제어를 할 수 있었다. 이 단계 적응 비행제어 시스템을 이산계 및 연속계에서 설계하였으며 F-8 aircraft의 수직 수평운동의 제어에 적용하여 시뮤레이션하여 유용성을 보였다.
