Cooperative Control of a Hose-Connected Drone and Boat Using Horizontal Propellers and a Waterjet Thruster

본 연구에서는 소형 보트에 탑재되는 화재진압용 드론을 동시에 제어하는 방법에 대해 고찰하고 있다. 드론과 보트는 호스로 연결된 구조를 가지며, 이러한 특성으로 인해 드론 단독의 운동제어만으로는 화재진압, 수색 등의 설정되는 목적을 달성하기가 어렵다. 이를 해결하기 위해, 고도제어를 위한 워터제트 추진기에 4개의 수평 프로펠러를 활용하여 평면운동을 제어하는 새로운 하이브리드 시스템을 제안한다. 기존에 워터제트 추진기는 고도제어를 수행하고, 4개의 수평 프로펠러는 회전운동, 전진 및 후진 운동을 효과적으로 제어하는 방법을 연구하였다. 제안된 시스템에 대한 수학적 제어모델을 구성하였으며, 경계 제어기법으로 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 평가하였다. 결론적으로 워터제트 추진기에만 의존하는 기존 시스템보다 정교하고 안정적인 제어성능을 확보할 수 있었다. 안정성 조건은 Lyapunov 안정성 이론에 기반하여 도출되었으며, 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템의 유효성을 검증하였다.