소개

비행 제어 시스템(Flight Control System, FC 또는 FCS)은 드론의 비행을 제어하고 안정화하는 데 중요한 역할을 한다. FC는 다양한 센서 데이터와 입력을 처리하여 드론의 동작을 실시간으로 제어한다. 이러한 시스템은 드론이 안정적이고 정확하게 비행할 수 있도록 하는 핵심 요소이다.

주요 기능

센서 데이터 처리

드론에는 여러 센서가 장착되어 있으며, FC는 이들 센서로부터 데이터를 수집하고 처리한다. 주로 사용되는 센서는 다음과 같다:

• 가속도계: 선형 가속도를 측정한다.
• 자이로스코프: 각속도를 측정한다.
• 지자기 센서: 방향을 측정한다.
• GPS: 위치와 속도를 측정한다.
• 바로메터: 고도를 측정한다.

비행 안정화

센서로부터 수집된 데이터를 바탕으로 FC는 드론의 자세와 위치를 계산한다. 이를 통해 드론이 기울어지거나 흔들리지 않도록 안정화한다. 비행 안정화는 PID 제어기와 같은 제어 알고리즘을 사용하여 이루어진다.

PID 제어기의 수식은 다음과 같다:

여기서: - $u(t)$: 제어 입력 - $e(t)$: 현재 오차 - $K_p$: 비례 게인 - $K_i$: 적분 게인 - $K_d$: 미분 게인

경로 추종

FC는 드론이 미리 설정된 경로를 따라 비행하도록 제어한다. 이를 위해 경로점(waypoint)을 기반으로 한 경로 생성 및 추종 알고리즘을 사용한다. 드론은 실시간으로 현재 위치와 목표 위치를 비교하며 경로를 추적한다.

모터 제어

FC는 각 모터에 대한 제어 신호를 생성하여 드론의 비행 방향과 속도를 조정한다. 이를 위해 ESC(Electronic Speed Controller)를 통해 각 모터의 속도를 제어한다. 모터 속도는 드론의 롤, 피치, 요 및 상승/하강을 조절하는 데 사용된다.

통신 인터페이스

FC는 지상 제어 스테이션(GCS)과 통신하여 비행 명령을 수신하고, 드론의 상태를 전송한다. 일반적으로 무선 통신을 통해 이루어지며, Wi-Fi, RF, LTE 등의 기술을 사용한다.