비행제어 시스템 HIL 시뮬레이션 검증 시스템 | PXIe + Linux RT 기반 1ms 실시간 솔루션

응용 배경

비행 제어 시스템(FCC, Flight Control System) 은 항공기의 "두뇌이자 신경 중추" 입니다. 핵심 역할:

• 자세 안정화(Attitude Stabilization)
• 궤도 제어(Trajectory Control)
• 하중 조절(Load Regulation)
• 안전 보호(Safety Protection)

이를 통해 항공기의 자율/반자율 비행을 실현하고, 인공 조종 난이도를 낮추며, 비행 안전과 임무 정밀도를 보장합니다.

응용 분야는 민간, 군용, 산업 분야를 모두 포함합니다. 특히 저고도 경제(Low-altitude Economy) 시대의 도래로 FCC 응용 범위가 더욱 확장되고 있습니다.

항공기의 비행 안전, 시스템 성능, 산업 규범 충족을 보장하기 위해 FCC에 대한 충분한 시험 검증은 필수 단계이며, FCC 시험 검증은 R&D, 생산, 감항(Airworthiness), 운용 유지보수 등 전 생애주기에 걸쳐 진행됩니다.

특히 저고도 경제의 빠른 발전 배경에서 드론(UAV), eVTOL(전기 수직이착륙기) 등 항공기의 대규모 응용은 FCC 시험 검증 체계의 완비와 엄격한 실행에 의존합니다.

FCC 시험 검증을 통해 다음을 실현할 수 있습니다.

• 경계 조건 검증
• 제어 정밀도 검증
• 동적 응답 최적화
• 다기 협동 검증

시험 검증으로 사전에 문제를 발견하면 후기 정비로 인한 고비용을 피할 수 있고, 동시에 운용 유지보수에 데이터 지원을 제공합니다.

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도전 과제

FCC 시험 검증 과정에서는 실제 액추에이터 인터페이스를 모사하여 FCC가 출력하는 제어 명령을 수신해야 합니다. 동역학 모델의 실시간 연산을 통해 자세 정보를 출력하고, 자세 정보를 실시간으로 턴테이블(3축 모션 시뮬레이터) 제어 명령으로 변환합니다.

이를 위한 시험 검증 시스템 요구사항:

1. 실시간 모델 연산 능력

• 최소 시뮬레이션 스텝 ≤ 1 ms
• 결정론적(Deterministic) 응답

2. 액추에이터 제어 명령 수신

• PWM 인터페이스 또는 CAN 인터페이스 지원
• 다중 액추에이터 동시 처리

3. 턴테이블 실시간 제어

• 시리얼 통신 기반 실시간 제어
• 자세 정보를 정밀하게 턴테이블에 전달

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솔루션

특정 무인기의 FCC 시험 검증 실현을 위해, JYTEK PXI/PXIe 시리즈 제품을 기반으로 FCC HIL(Hardware-in-the-Loop) 반실물 시뮬레이션 시험 검증 시스템을 구축했습니다.

시스템 구성

[FCC (DUT) - 비행 제어 컴퓨터]
   │
   ├── PWM 출력 → [PXIe-5211 카운터/타이머] ─┐
   │                                            │
   └── CAN 출력 → [PXI-67841 CAN 인터페이스] ──┤
                                                ↓
   ┌────────────────────────────────────────────────┐
   │  [PXIe-3117a 컨트롤러 + Linux RT]              │
   │   ├── ETestX 실시간 시뮬레이션 엔진             │
   │   ├── 동역학 모델 실시간 연산 (≤ 1ms)          │
   │   └── 자세 정보 산출                            │
   └────────────────────────────────────────────────┘
                                                ↓
   [PXI-63534 시리얼 모듈] → 턴테이블(3축 모션) 제어
                                                ↓
   [SimuRTS 상위 시스템]
   ├── 동역학 모델 다운로드
   ├── 입출력 채널 바인딩
   ├── 동적 튜닝 (파라미터)
   ├── 운영 모니터링
   └── 데이터 분석

 

 

 

핵심 특장점

1. 1 ms 실시간 시뮬레이션

• PXIe-3117a 컨트롤러 (i7-9850HE, 6코어 12스레드)
• Linux RT 실시간 운영체제 탑재
• 동역학 모델 + 데이터 처리 알고리즘 실시간 운영
• 시뮬레이션 스텝 1ms 성능 요구 충족

2. 다중 인터페이스 통합

• PWM: PXIe-5211 카운터/타이머 (8채널)
• CAN: PXI-67841 이중 포트 (자동 오류 수정 + 재전송)
• 시리얼: PXI-63534 (RS-232 + 절연 RS-422/485)
• 단일 시스템에서 다중 액추에이터 인터페이스 동시 처리

3. 상위/하위 시스템 아키텍처

• 하위(PXIe): 실시간 시뮬레이션 엔진 운영
• 상위(SimuRTS): 모델 다운로드, 동적 튜닝, 모니터링
• 명확한 역할 분리로 시스템 안정성 확보

4. 우수한 클럭 정밀도 (PXIe-2315G2)

• 고시계 정밀도
• 저위상 지터(Jitter)
• 저전력 리플 노이즈

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사용 제품

하드웨어

PXIe-2315G2 — 5슬롯 풀하이브리드 PXI/PXIe 섀시

• 고시계 정밀도
• 저위상 지터
• 저전력 리플 노이즈

PXIe-3117a — 임베디드 컨트롤러

• i7-9850HE 프로세서 (6코어 12스레드)
• Linux RT 실시간 OS 지원
• 1ms 시뮬레이션 스텝 충족

PXIe-5211 — 다목적 카운터/타이머 모듈

• 8채널 카운터
• 카운팅, 주파수 측정, 펄스폭 측정, 엔코더, 펄스 출력
• PWM 명령 수신

PXI-67841 — CAN 인터페이스 카드

• 이중 포트 CAN
• 독립 운영 또는 브리지 운영
• 자동 오류 수정 + 재전송

PXI-63534 — 시리얼 통신 보드

• 4채널 비동기 시리얼
• 3 × RS-232 + 1 × 절연 RS-422/485 (2,500 Vrms 절연)
• 인텔리전트 버퍼

 

 

소프트웨어

SeeSharp® — C# 기반 오픈소스 측정 제어 플랫폼

• 별도 라이선스 비용 없음
• 강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경

ETestX — 실시간 시뮬레이션 엔진 (파트너 솔루션) SimuRTS — 실시간 시뮬레이션 플랫폼 (파트너 솔루션)

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적용 가능 분야

본 솔루션은 다음과 같은 항공·방산 HIL 시험에 활용됩니다.

• 드론(UAV) 비행제어 HIL 시험
• eVTOL/UAM 비행체 검증
• 헬리콥터 FCC 시험
• 항공기 자동조종(Autopilot) 검증
• 미사일 제어 시스템 시뮬레이션
• 위성 자세 제어(AOCS) 시험
• 자율주행 차량 제어 HIL
• 로봇 모션 제어 검증
• 실시간 동역학 시뮬레이션 응용
• PWM/CAN/시리얼 다중 인터페이스 검증
• 3축 턴테이블 + IMU 통합 시험

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왜 JYTEK 인가?

1. SeeSharp® 측정 제어 플랫폼
C# 기반 강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경

2. 검증된 제품 신뢰성
장기간 시장 검증을 거친 안정적인 성능

3. POC(Proof of Concept) 서비스
도입 전 무상 검증으로 사양 적합성 사전 확인

4. 고정밀도
까다로운 항공 시험 요구 충족

5. 비용 효율성
기존 고가 장비 대비 우수한 성능 + 합리적 가격으로 전체 제조 단가 절감

6. 빠른 납기
프로젝트 일정 보장

7. 한국 직접 기술지원
제이와이텍코리아 엔지니어가 현장 대응 + 빠른 응답

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결과

본 FCC HIL 시뮬레이션 시험 검증 프로젝트의 성공적 구현은 JYTEK PXIe 플랫폼의 고실시간성, 다중 인터페이스 통합, 시스템 신뢰성에서의 강점을 충분히 보여줍니다.

• ✅ FCC 종합 검증 실현
• ✅ 시험 효율 + 데이터 신뢰성 향상
• ✅ 1ms 실시간 시뮬레이션 보장
• ✅ PWM/CAN/시리얼 다중 인터페이스 통합

본 사례는 JYTEK이 저고도 경제 배경 하에서 드론, eVTOL 등 항공기의 대규모 응용에 강력한 기술 지원을 제공한다는 것을 보여줍니다. UAM/eVTOL/드론 R&D, 항공우주 고급 장비 분야에 직접 활용 가능합니다.