4-Bar Linkage 해석기
4절 링크 기구의 위치 해석과 토크 전달 분석 도구
4-Bar Linkage 해석기는 4개의 링크(크랭크, 커플러, 팔로워, 고정링크)로 구성된 기구학적 메커니즘의 위치, 각도, 토크를 분석합니다. 항공기 조종면 액추에이터, 로봇 팔, 자동차 서스펜션 등 다양한 분야에서 활용되는 기초 기구학 해석 도구입니다.
위치·토크 해석에 더해, 이 도구는 AI 최적 설계 추천(타각 범위를 만족하며 토크가 최대가 되도록 커플러 b·출력링크 c·중립각 θ₄₀ 자동 탐색), 타각범위 스윕 역설계 검토, 출력토크·커플러·타각별 그래프, 그리고 힌지모멘트·조종면 리깅 계산기로의 연동까지 지원하는 통합 액추에이터 설계 워크벤치입니다.
링크 길이 입력 & 해 유형 선택
좌측 링크 길이 섹션에서 고정 d · 입력 a(크랭크) · 커플러 b · 출력 c(팔로워)를 입력합니다(mm). 상단 세그먼트에서 개방형 / 교차형 조립 형태를 선택하고, 우측 상단 Grashof 배지로 완전회전 가능 여부를 확인합니다.
각도 조정 (θ₄ 또는 θ₂ 역해)
θ₄ 출력각 슬라이더로 출력 링크를 직접 설정하거나, θ₂ 입력각을 넣어 입력각으로부터 역해(逆解)를 구할 수 있습니다. 캔버스에서 절점 A·B나 링크 중간점을 드래그해 기구를 직접 조작할 수도 있습니다. 도달 불가 각도에서는 경고 배너가 표시됩니다.
토크 해석
토크 해석 섹션에서 입력 토크 T₂를 입력하면, 가상일 원리에 의해 출력 토크 T₄와 기계적 이득(MA)이 자동 계산됩니다. 전달각 μ가 40° 미만이면 불량 경고가 표시됩니다.
토크·커플러 그래프 확인
출력토크 변화 그래프에서 θ₄ 전 범위의 T₄ 곡선을, 커플러 길이 영향 그래프에서 커플러 b에 따른 최대 토크·가용각 변화를 확인합니다. 토크 요구도와 끝단 마진을 입력하면 물리(기계적) 가용 각도·토크 가용 각도가 계산·시각화됩니다. 각 그래프는 고해상도 PNG로 복사·저장할 수 있습니다.
AI 최적 설계 추천
타각 범위 ±δ를 입력하고 "✦ 최적값 계산"을 누르면, 해당 타각 범위를 물리 가용범위 안에 수용하면서 양끝단 토크 불균형을 억제하고 토크 합이 최대가 되도록 커플러 b · 출력링크 c · 중립각 θ₄₀를 자동 탐색합니다. 추천 값은 카드에서 직접 편집·재평가할 수 있고 "이 값 적용"으로 반영됩니다. "타각범위별 토크 검토 (그래프)"로 δ 스윕 역설계 검토 모달을 엽니다.
힌지모멘트 · 리깅 계산기로 연동
중립각 θ₄₀와 타각 δ+ 방향을 설정한 뒤 "힌지모멘트 계산기로 보내기"를 누르면 기하·토크가 전달되어, 힌지모멘트 계산기의 속도×타각 테이블에서 타각별 가용 토크 |T₄(δ)|가 자동 계산됩니다. "조종면 리깅 계산기로 보내기"로 3차식·단조성 이론 검증에 링크 기하를 넘길 수도 있습니다.
| 파라미터 | 설명 | 기본값 | 범위 |
|---|---|---|---|
| d mm | 고정링크 (Ground Link) — O₂와 O₄ 사이의 거리 | 100 | 10 ~ 400 |
| a mm | 크랭크 (Crank) — 구동 링크. 모터에 연결 | 20 | 5 ~ 400 |
| b mm | 커플러 (Coupler) — 크랭크와 팔로워 연결 링크 | 100 | 5 ~ 400 |
| c mm | 팔로워 (Follower) — 출력 링크. 조종면 등에 연결. AI 최적화 시 c 허용범위는 0.2~0.8×d로 자동 연동됩니다 | 40 | 5 ~ 400 |
| θ₄ ° | 출력각 (팔로워) — 슬라이더 또는 숫자 입력 | 100 | 0 ~ 360 |
| θ₂ ° | 입력각 (크랭크) — 입력하면 역해로 θ₄ 산출 | 계산값 | 0 ~ 360 |
| T₂ N·m | 입력 토크 — 크랭크에 인가되는 모터 토크 | 3 | −9999 ~ 9999 |
| 타각 범위 ±δ ° | AI 최적화 목표 타각 범위 (θ₄₀ ± δ) | 25 | 0.5 ~ 89 |
| 토크 요구도 N·m | 출력토크·커플러 그래프의 요구 토크 기준선. 토크 가용각 판정에 사용 | 3 | −9999 ~ 9999 |
| 끝단 마진 ° | 작동범위 양끝단에 두는 안전 여유각. 물리 가용범위에서 제외 | 5 | 0 ~ 90 |
| 중립각 θ₄₀ ° | 힌지모멘트/리깅 연동용 타각 δ=0° 기준 출력각 | 100 | 0 ~ 360 |
좌측 AI 최적 설계 추천 패널에 타각 범위 ±δ를 입력하고 "✦ 최적값 계산"을 누르면, 현재 고정 d · 입력 a는 고정한 채 타각 범위 전체를 물리 가용범위 안에 수용하도록 커플러 b · 출력링크 c · 중립 출력각 θ₄₀를 자동으로 탐색합니다. 결과 카드의 값은 직접 편집해 즉시 재평가할 수 있으며, "이 값 적용 (c · b · θ₄₀ · 중립각)"으로 기구에 반영합니다.
제약을 모두 만족하는 정상해가 없으면 차선(fallback) 해를 주황 배너로 안내합니다 — 불균형 차선(끝단 토크 불균형을 최소화) 또는 전달각 차선(최소 전달각을 최대화). 출력링크 c의 탐색 범위는 고정링크 d에 자동 연동되어 0.2×d ~ 0.8×d로 설정되며(별도 입력 불필요), 최적 c가 경계에 붙으면 "d를 키우면 더 좋은 해가 있음"을 안내합니다.
세 종류의 그래프로 링크 설계를 검토합니다. 모든 그래프는 "그래프 복사" / "그래프 저장"으로 고해상도 PNG 내보내기가 가능하며, 그래프를 클릭해 포커스한 뒤 ←/→ 키로 현재 위치(θ₄ 또는 b)를 미세 이동할 수 있습니다.
| 그래프 | X축 | 내용 |
|---|---|---|
| 출력토크 변화 | θ₄ (°) | 출력각 전 범위의 T₄ = |T₂ × MA(θ₄)| 곡선. 최대값·현재 위치 마커, 토크 요구도 수평선과 교점, 끝단 마진 음영·물리 가용범위 경계 표시 |
| 커플러 길이 영향 | 커플러 b (mm) | 조립 가능한 b 범위에서 최대 T₄(좌축)와 가용 각도(우축) 변화. 가용각 (μ반영)·토크 가용 체크박스로 곡선 표시를 토글. 최고토크·가용각·현재 b 마커 표시 |
| 타각범위 스윕 (역설계 검토) | 타각범위 ±δ (°) | 모달 창. 각 δ마다 최적 (c, b, θ₄₀)를 재계산해 작동범위 내 최대·최소 |T₄|와 최적 c(우축)의 변화를 보여줌 → 토크 최적화에 따른 커플러·출력링크 길이 역설계 검토 |
링크 해석기는 상단 세그먼트에서 개방형 / 교차형 조립 형태를 선택할 수 있고, 이 기하와 토크를 다른 도구로 넘길 수 있습니다.
힌지모멘트 계산기로 보내기
연동 패널에서 중립각 θ₄₀("현재값" 버튼으로 현재 θ₄ 복사)과 타각 δ+ 방향(θ₄ 증가/감소)을 설정한 뒤 "힌지모멘트 계산기로 보내기 →"를 누르면 {a,b,c,d,해유형,T₂,θ₄₀,방향}이 전달됩니다. 힌지모멘트 계산기의 속도×타각 테이블에서 타각별 가용 토크 |T₄(δ)| = |T₂ × MA(θ₄₀ ± δ)|가 자동 계산되어, 공력 힌지모멘트와 링크의 가용 토크를 함께 비교할 수 있습니다.
조종면 리깅 계산기로 보내기
"조종면 리깅 계산기로 보내기 →"로 링크 기하를 CS Rigging의 이론 검증 탭에 넘기면, 4절 링크 기구로부터 이론 3차식과 단조성(monotonicity)을 판정해 실측 리깅 회귀와 비교할 수 있습니다.
μ = 90°일 때 전달 효율이 최대입니다. 일반적으로 μ > 40°를 유지해야 기구가 정상적으로 동작합니다.힌지모멘트 계산기
기체 타입별 조종면 힌지모멘트 H 계산 · DATCOM 형상 보정 · 트림 타각 · 속도×타각 테이블 · 4바 링키지 연동
조종면(엘러본, 에일러론, 엘리베이터, 러더, 플랩, 러더베이터, 올무빙 테일 등)이 공기 중에서 편향될 때 힌지 축 주변에 발생하는 모멘트를 계산합니다. 계산기는 기체 타입 4종과 기본 모드 / DATCOM 보정 모드를 지원하며, 힌지모멘트를 바탕으로 종방향 공력 미분계수 기반 트림 타각 계산, 속도×타각 힌지모멘트 테이블, 받음각 α(V) 근사, 4바 링키지 연동, 풍동 시뮬레이션까지 한 화면에서 수행합니다.
계산기 상단의 기체 타입 버튼으로 항공기 구성을 선택하면, 해당 기체에 적합한 조종면 탭이 자동으로 전환됩니다. 각 조종면 탭은 독립적인 입력값을 유지하며, 탭 헤더에 현재 힌지모멘트 H가 실시간으로 표시됩니다.
| 기체 타입 | 설명 | 제공 조종면 |
|---|---|---|
| 델타윙 기본 | 꼬리 없는 델타/플라잉윙 구성. 기본 선택 기체 | 엘러본 아웃, 엘러본 인, 러더 |
| 일반 고정익 | 표준 테일 구성 고정익기 | 플랩, 에일러론, 엘리베이터, 러더 |
| V-tail 고정익 | V자형 꼬리날개 구성. 러더베이터가 피치/요 모멘트를 동시에 담당 | 플랩, 에일러론, 러더베이터 |
| 올무빙 테일 | 꼬리날개 전체가 피벗 회전. 피벗 위치가 힌지모멘트에 직접 영향 | 플랩, 에일러론, 올무빙 테일 |
기체 타입 & 조종면 선택
상단 기체 타입 버튼(델타윙 / 일반 고정익 / V-tail / 올무빙 테일)에서 설계 대상 항공기를 선택합니다. 이후 조종면 탭에서 분석할 조종면을 선택합니다. 각 탭은 독립 입력값을 유지하며 헤더에 현재 H가 표시됩니다.
비행 조건 입력
조종면 면적(Sf), 에어스피드(V), 편향각(δ), 평균 시위(c̄)를 슬라이더 또는 숫자 입력란에 설정합니다. 에어스피드는 m/s · km/h · Mach 단위를 전환할 수 있습니다. 대기 조건(ISA) 패널에서 고도와 온도편차(ΔT)를 입력하거나 ISA 프리셋(ISA−15 / ISA / ISA+15 / ISA+20 / ISA+30)을 선택하면 공기 밀도(ρ)가 자동 계산됩니다.
CH 계수 설정 (기본 모드)
비행 조건 패널의 "기본" 모드에서 CH,0, CH,δ, CH,α와 받음각 α를 직접 입력합니다. 계수 단위는 /° 또는 /rad로 전환 가능하며, 각 조종면 타입의 경험 기본값이 미리 채워져 있습니다.
DATCOM 보정 모드 (고급)
"DATCOM 보정" 버튼 클릭 시 형상 파라미터 패널이 활성화됩니다. 시위비(cf/c), 두께비(t/c), 힌지위치(xh/cf), 밸런스비, 종횡비(AR), 후퇴각(Λ) 등을 입력하면 DATCOM 방법론에 따라 CH 계수가 자동 산출됩니다. 입력 필드 클릭 시 형상 도식의 해당 파라미터가 파란색으로 강조됩니다.
결과 확인 & 감도 분석
상단 KPI 카드에서 힌지모멘트 H, 최대속도 트림 타각 δ(n=1), 최대속도·최대하중배수 타각 δ(n=nmax)를 실시간으로 확인합니다. 하단 파라미터 감도 차트에서 속도 / 편향각 / 면적 변화에 따른 감도 곡선을, 중간 계산값 패널에서 ρ·q·CH 분해값을, 풍동 시뮬레이션 패널에서 유동·음속·Mach·Re를 확인합니다.
트림 타각 · 속도×타각 테이블
우측 트림 타각 계산 패널에 기체 질량·기준 면적·최대속도·최대 하중배수와 종방향 공력 미분계수를 입력하면 정해진 하중배수를 만드는 받음각 α와 타각 δ가 동시에 계산됩니다. 중앙 속도 × 타각 힌지모멘트 테이블에서 속도·타각 범위를 지정하고 "테이블 생성 (팝업)"을 누르면 (δ, V) 격자별 H와 한계 초과 여부가 색으로 표시됩니다.
받음각 α(V) 근사 & 4바 링키지 연동
테이블 패널의 받음각 α(V) 근사식 박스에 실속속도·마하별 받음각 데이터점을 넣고 체크하면, 속도에 따라 변하는 α가 테이블 전체에 반영됩니다(공력데이터 기반 타각정보). 4바 링키지 연동 박스는 링크 해석기에서 전달된 기하로 타각별 가용 토크 한계 |T₂·MA(θ₄₀±δ)|를 자동 적용합니다.
| 파라미터 | 설명 | 단위 |
|---|---|---|
| Sf | 조종면 면적 (Control Surface Area) | m² |
| V | 에어스피드 (Airspeed) | m/s |
| δ | 편향각 (Deflection Angle) — 조종면 회전 각도 (±30°) | ° |
| c̄ | 평균공력시위 MAC (Mean Aerodynamic Chord) | m |
| 고도 | 비행 고도 — ISA 대기 모델로 ρ 자동 계산 | m |
| ΔT | ISA 온도 편차 — 핫데이/콜드데이 보정 | °C |
| ρ | 공기 밀도 — 고도·ΔT에서 자동 산출 또는 수동 입력 | kg/m³ |
| CH,0 | 영위 힌지모멘트 계수 (Zero Deflection) | 무차원 |
| CH,δ | 편향각에 대한 힌지모멘트 계수 | /° |
| CH,α | 받음각에 대한 힌지모멘트 계수 | /° |
| α | 받음각 (Angle of Attack) | ° |
DATCOM 보정 모드에서 입력하는 조종면 기하학적 파라미터입니다. thin-airfoil 이론 기반의 2D 기저값에 3D 보정(AR, 후퇴각, 힌지위치, 밸런스), 실측 보정(K_exp), 편향각 비선형 감소(K_def)를 적용해 CH 계수를 자동 산출합니다. 아음속(Mach ≤ 0.8) 범위에서 유효합니다.
| 파라미터 | 설명 | 권장 범위 |
|---|---|---|
| cf/c | 시위비 — 조종면 시위 / 전체 시위 길이 비율 | 0.05 ~ 0.50 |
| t/c | 두께비 — 에어포일 최대 두께 / 시위 비율 | 0.04 ~ 0.20 |
| xh/cf | 힌지 위치 — 힌지 축이 조종면 시위 내 위치 (0 = 앞전) | -0.3 ~ 0.5 |
| 밸런스비 | 힌지 앞쪽(앞연 보상) 면적 비율. 값이 클수록 CH,δ 감소 | 0.0 ~ 0.4 |
| ηi | 스팬 내측 위치 (반스팬 기준 0~1) | 0.0 ~ 1.0 |
| ηo | 스팬 외측 위치 (반스팬 기준 0~1) | 0.0 ~ 1.0 |
| AR | 조종면 종횡비 (Aspect Ratio) | 2.0 ~ 15.0 |
| Λ | 후퇴각 (Sweep Angle) — 앞전 기준 | 0° ~ 45° |
| Γ | V-tail 경사각 (V-tail 전용) — 수평면 기준 경사각 | 20° ~ 55° |
| xp/c | 피벗 위치 (올무빙 테일 전용) — 시위 기준 피벗 축 위치 | 0.0 ~ 0.5 |
우측 트림 타각 계산 패널은 종방향 공력 미분계수(CL·Cm)로 양력 평형과 피칭모멘트 평형을 동시에 만족시키는 받음각 α와 타각 δ를 구합니다. 지정한 하중배수 n을 최대속도 Vmax에서 만들어내는 조종면 편향을 산출하여, KPI에 n = 1(순항 트림)과 n = nmax(기동) 두 경우를 표시합니다.
| 파라미터 | 설명 | 기본값 |
|---|---|---|
| 기체 질량 m | 총 기체 질량 | 100 kg |
| 기준 면적 Sref | 양력 기준 날개 면적 | 1.20 m² |
| 최대속도 Vmax | 트림 계산 기준 속도 (m/s·km/h·M 전환, 비행속도+10% 자동추적) | 220 m/s |
| 최대 하중배수 nmax | 기동 시 최대 g | 3.5 g |
| 기동 형태 | 대칭 풀업 q=(n−1)g/V 또는 정상 선회 q=(g/V)(n−1/n) | 대칭 풀업 |
| CL,0/α/δ | 양력계수 · 양력곡선 기울기 · 타각 양력 미분계수 | 0 / 2.80 / 0.60 |
| Cm,0/α/δ | 피칭모멘트 계수 · 정적 종안정 · 조종력 미분계수 | 0 / −0.40 / −0.50 |
| CL,q · Cm,q | 피치각속도 동미분계수 (선택) | 0 / 0 |
중앙 속도 × 타각 힌지모멘트 테이블 패널에서 속도 범위(시작·상한·간격)와 타각 범위(최소·최대·간격), 기준 |H| 한계를 지정하고 "테이블 생성 (팝업)"을 누르면 (δ, V) 격자의 힌지모멘트가 팝업 모달로 출력됩니다. 속도 상한은 비행속도의 1.1배로 자동 추적되며 직접 수정할 수 있습니다.
| 셀 색상 | 의미 |
|---|---|
| 빨강 (over) | |H| ≥ 한계 — 한계 초과 |
| 노랑 (warn) | |H| ≥ 한계 × 0.8 — 80~100% 주의 |
| 회색 (unreach) | 4바 링키지가 해당 θ₄에 도달 불가 |
링키지 연동 시 각 타각별 한계 |H| 열이 추가되고, α(V) 근사가 켜져 있으면 속도별 적용 받음각을 보여주는 α(V)° 행이 표시됩니다. 팝업에는 조종면명·모드·한계식·속도범위·Sf·c̄·ρ 메타와 범례가 포함되며, "이미지 저장"으로 PNG를 내보낼 수 있습니다(최대 400행).
받음각은 속도에 따라 변하므로, 테이블 패널의 받음각 α(V) 근사식 박스에 실속속도(Vs)와 마하별 받음각 데이터점을 입력하면 속도의 함수 α(V)를 근사해 속도×타각 테이블 전체에 반영합니다. 이것이 "공력데이터를 통한 타각정보" 기능입니다.
마하 지점의 속도는 현재 고도·ΔT의 음속 sos = √(1.4·287.05·T)로 자동 환산됩니다. 최고속점 이상에서는 마지막 α로 수렴하고, 최저속점 이하에서는 첫 구간 기울기로 외삽합니다. 체크박스를 끄면 비행 조건의 고정 α가 사용됩니다.
4바 링키지 연동 — 타각별 가용 토크 한계
링크 해석기의 "힌지모멘트 계산기로 보내기"로 전달된 기하(a·b·c·d·해유형·T₂·θ₄₀·δ+방향)가 4바 링키지 연동 박스에 자동 채워집니다. 링키지 기계이득 MA로 타각별 한계 |H|lim(δ) = |T₂ × MA(θ₄₀ ± δ)|가 계산되어 트림 KPI·테이블의 판정 기준이 이 값으로 대체됩니다. 연동 해제(수동 편집) / 재연동 / 삭제가 가능하며, 조립 불가 θ₄는 "도달 불가"로 표시됩니다.
풍동 시뮬레이션 & 중간 계산값
하단 풍동 시뮬레이션 패널은 비행 조건(V·α·δ)과 형상(cf/c·t/c)을 반영한 유동 애니메이션과 함께 온도·음속·Mach·Re(Sutherland 점성 기반)를 실시간 표시합니다. 중간 계산값 패널에서 ρ, q = ½ρV², CH 분해(CH,0 / CH,δ·δ / CH,α·α / 합산), q·Sf를 확인할 수 있습니다.
q = ½ρV². 속도의 제곱에 비례하므로, 속도가 2배 증가하면 동압(힌지모멘트)은 4배 증가합니다. 항공 하중 계산의 기본 단위입니다.CH,0, 편향각 성분 CH,δ, 받음각 성분 CH,α로 분리됩니다. 대부분의 조종면에서 음수(restoring 방향)입니다.CH,δ가 감소하여 조종력이 가벼워집니다. 지나친 밸런스는 불안정(float)을 유발할 수 있습니다.cos(Γ)와 요 성분 sin(Γ)으로 분배됩니다. 계산기의 V-tail 모드에서는 이 분배 비율과 벡터 분해 도식이 자동으로 표시됩니다.회귀분석 도구
다양한 회귀 모델 자동 피팅 및 적합도 평가
X-Y 데이터를 스프레드시트형 그리드에 입력하면 선택한 회귀 모델로 자동 피팅하고, 결정계수(R²), 잔차, RMSE 등 통계 지표를 제공합니다. 엔지니어링 데이터 경향 파악, 보정 곡선 작성, 센서 캘리브레이션은 물론 다중 Y·다중 X 회귀와 조종면 리깅 계수 산출까지 지원합니다.
데이터 입력 (그리드)
화면의 스프레드시트형 그리드에 값을 입력하거나, 엑셀·시트에서 복사한 뒤 첫 셀에 Ctrl+V로 붙여넣습니다(탭·쉼표·세미콜론·공백 구분 자동 인식, 부족한 행 자동 추가). +10행·초기화·데이터 복사 버튼과 드래그 셀 선택·복사/잘라내기/삭제 툴바를 사용할 수 있습니다. 샘플 데이터 버튼은 유형별 3세트를 순환 제공합니다.
분석 모드 선택
세그먼트에서 X → Y1~Y4(하나의 X에 최대 4개 Y 계열 동시 회귀), X1~X4 → Y(다중선형회귀), 조종면 리깅(명령·실제·피드백 각도로 리깅 계수 산출) 중 선택합니다. 모드에 따라 그리드 열 구성과 선택 가능한 회귀 유형이 바뀝니다.
회귀 유형 선택
선형 · 2차 · 3차 · 지수 · 로그 · 거듭제곱 중 데이터 형태에 맞는 모델을 선택합니다. 다중선형(X1~X4→Y) 모드는 선형만, 조종면 리깅 모드는 3차만 사용됩니다. 입력을 바꾸면 약 0.6초 후 자동으로 재분석됩니다.
결과 확인
회귀 방정식, R² · Adjusted R² · RMSE · MAE 지표, 산점도+회귀곡선·잔차 분포 차트, 그리고 RMSE 배율·평가(우수/보통/불량) 배지가 포함된 예측값·잔차 테이블을 확인합니다. 계수는 배열 형태로 원클릭 복사할 수 있습니다.
※ 회귀 유형은 선형 · 2차 · 3차 · 지수 · 로그 · 거듭제곱 6종입니다. 다항은 2차·3차 버튼으로 분리되어 있으며, 다중선형(X1~X4→Y) 모드는 선형만, 조종면 리깅 모드는 3차만 사용합니다.
| 모드 | 그리드 열 | 내용 |
|---|---|---|
| X → Y1~Y4 (기본) | X, Y1, Y2, Y3, Y4 | 하나의 X에 대해 최대 4개 Y 계열을 동시에 회귀. 6종 회귀 유형 모두 선택 가능 |
| X1~X4 → Y | X1, X2, X3, X4, Y | 다중선형회귀(가우스 소거). 실제값 대 예측값 일치선 차트 제공 |
| 조종면 리깅 | 명령각도, 실제각도기, 피드백각도 | 3차 회귀로 CMD·FB·REV 3개 식을 산출. 목표 실제각(−30/0/30°)에 대한 명령각·피드백 예측·역산값 카드 출력 |
조종면 리깅 모드는 CS Rigging 도구와 동일한 규약(FCA_RIG 정방향, FCA_RIG_REVERS 역방향)으로 계수를 계산하며, 계수 배열을 [a,b,c,d] 형식으로 원클릭 복사해 비행제어 컴퓨터(FCC) 파라미터로 사용할 수 있습니다. 최소 데이터 수는 3차=5, 2차=4, 그 외=3(다중선형=변수수+2, 리깅=4)입니다.
주파수 응답 분석기 (FRA)
서보 스윕 데이터 기반 Bode Plot · 전달함수 추정
서보 시스템에 정현파 스윕(Chirp) 신호를 인가하고 측정한 명령(u)과 응답(y) 데이터를 CSV로 업로드하면, Bode Plot, 코히런스(Coherence), 2차 시스템 전달함수를 자동으로 추정합니다. 연속 스윕(Welch FFT)과 스텝 주파수(구간별 RMS/위상) 두 분석 모드를 지원하며, 서보의 진폭 대역폭(−3 dB)·위상 대역폭(−90°)·고유진동수·감쇠비를 평가합니다.
CSV 파일 준비
두 가지 CSV 포맷을 자동 인식합니다 — ① 표준: 시간·명령 u·응답 y 열, ② FRF 로그: ms, freq_mHz, t_ms, cmd_pos, cmd_mdeg, enc_count, angle_mdeg(mdeg는 ÷1000 변환). 헤더·주석(#)·터미널 로그가 섞여 있어도 자동 스킵되며, # freq_mHz= 구간 마커가 있으면 스텝 모드가 자동 추천됩니다.
CSV 업로드
드롭존에 파일을 드래그&드롭하거나 파일 선택 버튼을 클릭합니다(또는 샘플 데이터 버튼). 업로드 후 파형 차트가 즉시 표시됩니다.
분석 모드 & 설정 후 실행
연속 스윕(시간에 따라 주파수 연속 변화 · Welch FFT) 또는 스텝 주파수(주파수별 구간 데이터 · 구간 RMS/위상)를 선택합니다. 샘플링 주파수(Fs, 자동 감지)·주파수 스케일(Log/Linear)·테이블 행 수(20/50/100/전체)를 확인한 뒤 분석 실행을 누르면 Bode·Coherence·전달함수 피팅이 생성됩니다.
결과 해석 및 내보내기
KPI에서 진폭 대역폭(−3 dB)·위상 대역폭(−90°)·고유진동수 fn·감쇠비 ζ를 확인하고, 스윕 파형 / Bode / Coherence / Transfer Function 탭을 전환하며 표와 함께 분석합니다. 각 탭의 CSV 버튼 또는 전체 결과 CSV로 bode_plot·coherence·transfer_function·servo_fra_results 4종을 내보낼 수 있습니다.
| 항목 | 연속 스윕 | 스텝 주파수 |
|---|---|---|
| 입력 | 연속 로그/선형 chirp | 주파수별 구간 데이터(# freq_mHz= 마커) |
| 스펙트럼 | radix-2 FFT · Hann · 50% overlap Welch | 구간 앞 20% 과도 제거 후 단일-빈 DFT |
| H, γ² | H=Pxy/Pxx, γ²=|Pxy|²/(PxxPyy) | 구간 RMS 게인·위상, Coherence=1 고정 |
2차 표준형 전달함수 H(s)=ωn²/(s²+2ζωns+ωn²)는 그리드서치(wn×ζ)로 초기값을 잡은 뒤 Adam 최적화(멀티스타트)로 정밀 피팅합니다. 스윕 상한은 누적 파워 99% 지점으로 자동 검출하고, 저주파 기준으로 크기·위상을 정규화합니다.
20·log₁₀(|H(f)|)입니다. 제어 시스템 안정성 분석의 핵심 도구입니다.fₙ = ωₙ / (2π)로 Hz로 변환합니다.CS Rigging 도구
비행체 조종면 3차(SFP: 1차) 회귀 리깅 · FCA_RIG / FCA_RIG_REVERS 이중 계수 · 이론 검증 · JSON 출력
비행체 조종면(CS: Control Surface)의 리깅(Rigging) 작업 시 측정한 명령각도 · 실제출력각도 · 피드백각도 데이터를 체계적으로 입력·관리하고, 3차 회귀(SFP는 1차)를 통해 FCA_RIG(정방향)와 FCA_RIG_REVERS(역방향) 이중 계수를 산출합니다. 8개 조종면(ELV_LI/LO/RI/RO, RUD_L/R, SFP_L/R)을 관리하며, 4절 링크 기구로부터 이론 리깅식을 생성해 실측과 비교하는 이론 검증 기능을 제공합니다. 결과는 TYPE-SID_YYMMDD_R{rev}.json 형식으로 저장되어 비행제어 컴퓨터(FCC)에서 직접 활용할 수 있습니다.
설정 파일 & 배치도
기존 JSON / TXT 파일을 불러오거나 새 리깅을 시작합니다. 상단에 비행체 타입(예: M2), 호기 번호(SID), 리비전 R을 입력합니다. 좌측 항공기 배치도(SVG)에서 8개 조종면 중 하나를 클릭해 선택하거나 상단 탭으로 전환합니다. JSON을 불러오면 FCA_RIG_REVERS 계수로 피드백 각도가 자동 역산 채움됩니다.
측정값 입력
선택한 조종면의 명령 각도(편집 가능) · 실제 출력 각도 · 피드백 각도를 입력합니다(스프레드시트에서 Ctrl+V 다중열 붙여넣기 지원). 균등 오프셋 · 선형 오프셋으로 부호별·각도별 보정을 적용할 수 있습니다. "회귀식 계산"을 누르면 FCA_RIG·FCA_RIG_REVERS 계수와 R²가 실시간으로 표시됩니다. 단일 / 전체 / 이론 검증 3가지 뷰를 전환할 수 있습니다.
리깅 실행 & JSON 출력
메모를 입력하고 "리깅 시작"을 누르면 전 조종면 계수가 포함된 JSON이 생성됩니다. 편집 가능한 하이라이트 JSON에서 a₀ 오프셋 미세조정, 비교 파일 diff, 정렬이 가능하며, JSON 복사 / JSON 다운로드 / TXT 다운로드로 내보냅니다. 파일명은 TYPE-SID_YYMMDD_R{rev}.json 형식으로 자동 생성됩니다(메모는 TXT에만 저장).
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 뷰 모드 | 단일(선택 조종면 상세 입력·회귀) · 전체(4열 미니 테이블 일괄 계산) · 이론 검증(4절 링크 이론식 비교) |
| 조종면 8종 | ELV_LI, ELV_LO, ELV_RI, ELV_RO(엘리베이터 좌우 내·외측), RUD_L, RUD_R(러더), SFP_L, SFP_R |
| 회귀 차수 | ELV·RUD = 3차(y=a₃x³+a₂x²+a₁x+a₀), SFP = 1차(y=a₁x+a₀). 최소 데이터 수 SFP=2, 그 외=4 |
| FCA_RIG (정방향) | x = 실제 출력각도 → y = 명령각. 명령을 물리 편향으로 변환하는 보정식 |
| FCA_RIG_REVERS (역방향) | x = 피드백 각도 → y = 실제 출력각도. 피드백 센서값을 실제 편향으로 환산 |
| 오프셋 | 균등(부호별 상수 가감) · 선형(명령각 절댓값 비례 보간) · a₀(출력 다항 상수항 미세조정, ELV·RUD 6면) |
이론 검증 뷰는 4절 링크 기구 기하(a·b·c·d·중립각 θ₄₀·개방/교차형·δ+ 방향·운용범위)로부터 Freudenstein 역기구학을 풀어 타각을 0.25° 간격으로 샘플링하고, 이를 3차 회귀해 이론 리깅식(FCA_RIG 축 규약)을 생성합니다. 링크 해석기에서 "조종면 리깅 계산기로 보내기"로 넘긴 기하는 URL 해시 또는 localStorage로 자동 수신되어 이론 탭이 열립니다.
| 키 | 내용 |
|---|---|
SID | 호기 번호 |
FCA_RIG_0 ~ 7 | 조종면별 정방향 3차 계수 [a3,a2,a1,a0] (SFP는 a3=a2=0) |
FCA_RIG_REVERS_0 ~ 7 | 조종면별 역방향 계수 |
FCA_RIG_{i}_Note | 조종면명 주석 (인덱스 0~7: ELV_LI, ELV_LO, ELV_RI, ELV_RO, RUD_L, RUD_R, SFP_L, SFP_R) |
ANALONG_*, Reserb_* | 원본 JSON의 비-리깅 키는 그대로 유지(pass-through), 없으면 기본값 생성 |
파일명 예시: M2-01_260515_R0.json = 타입 M2 · SID 01 · 2026-05-15 · 리비전 0. 측정 원자료와 메모는 별도 TXT 파일로 저장/복원되며 JSON에는 포함되지 않습니다.
[a₃, a₂, a₁, a₀]. 정방향 FCA_RIG(실제각→명령)와 역방향 FCA_RIG_REVERS(피드백→실제각) 두 세트로 산출되어, 비행제어 소프트웨어에서 명령·센서값을 물리적 편향으로 상호 변환합니다.