본 연구에서는 무인기의 정밀한 자동이착륙 구현을 위해 지상 활주로에서 자동으로 이륙하여 지상의 모사 항공모함 활주로에 자동 착륙하는 시나리오를 가정하였다. 이를 위해 이착륙 기준 궤적, 궤적 추종을 위한 시선각 기반 종,횡방향 유도 법칙을 설계하고 제어 시스템 설계를 위해서 비행 시험 데이터 기반으로 시스템 식별 과정을 수행하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 또한, 이착륙 단계에서 비행 조건 변화에 따른 제어기 성능 변화를 최소화하기 위해 L1 적응 제어 기법을 적용하여 별도의 게인 스케쥴링이 필요 없는 내부 자세 안정화 제어기를 설계하였고 이를 기반으로 실제 비행시험을 수행하면서 본 연구에서 제안한 유도 제어 기법의 타당성을 실증적으로 검증하였다.
In this paper, a precision automatic take-off and landing control system (P-ATOLS) for UAVs is proposed. In this work, a reference trajectory for take-off and landing is designed and a LOS(Line-of-Sight) based longitudinal/lateral trajectory tracking guidance is developed. For design of inner loop controller linear model is derived by system Identification using the flight data. In order to minimize the control performance variation due to the flight regime change during take-off and landing, a supplementary stabilizing control is designed using L1 adaptive control theory, which eliminates the need for conventional gain scheduling approach. A series of flight experiments were performed and the proposed take-off and landing system demonstrated a consistent performance sufficient for carrier deck landing as well as conventional landing on runways.