[항공우주] 비행제어컴퓨터 FCC, 정의와 기능/원리

지난 몇 포스팅에서 함께
드론이나 무인 비행체에 사용되는
센서 및 모터 등에 대해 알아봤는데요.

오늘은 이 모든 것을 제어하는
비행제어컴퓨터에 대해 알아보겠습니다.

A. 비행제어컴퓨터 정의

비행제어컴퓨터(이하 FCC)는 우리가 보통
FCC(Flight Control Computer)라고
흔히 축약해 부르곤 하는데요.

FCC는 비행체에 설치된 센서 신호를
통합 처리해서 기체의 상태를 측정하고,
조종 명령을 따를 수 있도록
구동기(모터, 변속기 등)에 대한 제어 명령을 생성합니다.

즉 비행체 내부의 전자적인 부품에 대한
Control과 monitoring을 담당하며,
이것이 기계적인 움직임으로 이어질 수 있도록 통합하죠.

B. FCC 능력

FCC는 센서를 통해 얻은 정보를
비행체를 올바로 제어하기 위한
Reference로 활용합니다.

이를 통해
경로점(Waypoint) 비행, 자동이착륙
자동귀환(RTH), 비행 안정화 등
안정성 유지를 위한 능력을 발휘하죠.

   * 안전성 : Failsafe 기능을 통해
   조종사 통신 두절 시 자동귀환 가능

  * 레이싱 드론 등 액티비티 비행체는
   곡예, 급가속 등을 위해
   안정성을 인위적으로 낮춥니다.
   (비행 안정화 기능 미탑재 가능)

또 일반적으로 자세모드, 고도유지모드 등
다양한 조종모드가 가능하도록
비행체의 전자 부품들을 통제합니다.

C. 센서오차 최소화

하지만 아무리 훌륭한 FCC라 하더라도
무책임하게(?) 센서 데이터를 활용한다면
센서오차 발생 시 제어성능이 저하됩니다.

각 센서 별 기능은 아래와 같은데요.
- IMU(+지자계) : 자세 안정화/자세 제어
- GNSS, 가속센서 : 3차원 위치/속도 제어
- 압력고도계/라이다(Lidar) : 고도제어

이들에 대한 오차제어는 일반적으로
센서 이중화 기술이나
PID 제어기법을 활용합니다.

센서 이중화 기술은
유사한 기능을 하는 센서를 추가하여
서로 비교해가며 오차를 상쇄하는 기술입니다.

하지만 적용 시 비행체의 중량이 증가하므로
Critical한 센서가 아니면 적용하지 않죠.

PID는 추후에 깊이 다루겠지만,
비례(P), 적분(I), 미분(D) 제어 이득값을
조절하여 제어성능을 조절하는 기법입니다.

제어 속도가 빠르고 비교적 정교하여
크고 작은 기계 제어에 정말 많이 쓰이죠.

---

하늘을 날아다니는 비행체는
사람들에게는 첨단 기술이라는 평을 받는데요.

식당에 드나드는 파리 한마리라도
이 세상의 어떤 비행체보다
뛰어난 기술력을 가지고 있음에

조물주의 능력에 경이를 표할 수 밖에 없습니다.