AIDT 온디바이스 국방 MUM-T 극초음속 활공체(HGV) 공력 조종면 비평형 실존 기체 열팽창 간극 보상 서보 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.HgvControlSurface
{
    /// <summary>
    /// HGV 플랩 조종면 열 및 모터 텔레메트리 상태
    /// </summary>
    public readonly ref struct HgvFlapTelemetryState
    {
        public readonly double FlightMachNumber;          // 비행 마하수
        public readonly double HingeGapTempC;             // 힌지 간극 부근 온도 [degC]
        public readonly double MeasuredFlapAngleDeg;      // 현재 측정 타각 [deg]
        public readonly double ActuatorTorqueNm;          // 구동 모터 실측 토크 [Nm]

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public HgvFlapTelemetryState(double mach, double tempC, double angleDeg, double torque)
        {
            FlightMachNumber = mach;
            HingeGapTempC = tempC;
            MeasuredFlapAngleDeg = angleDeg;
            ActuatorTorqueNm = torque;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 플랩 전기기계 액추에이터(EMA) 구동 지령
    /// </summary>
    public readonly ref struct FlapActuatorCommand
    {
        public readonly double CommandedCurrentAmps;      // 액추에이터 모터 전류 지령 [A]
        public readonly double EstimatedGapWidthMm;       // 추정 잔여 간극 폭 [mm]
        public readonly bool JammingRiskMitigated;        // 재밍 위험 해소 상태

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public FlapActuatorCommand(double iCmd, double gapMm, bool safe)
        {
            CommandedCurrentAmps = iCmd;
            EstimatedGapWidthMm = gapMm;
            JammingRiskMitigated = safe;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 10,000Hz 0-Alloc HGV 공력 조종면 열팽창 간극 보상 서보 엔진
    /// </summary>
    public sealed class HgvControlSurfaceServoEngine
    {
        private const double NominalGapMm = 2.5;          // 초기 상온 간극 2.5 mm
        private const double ThermalCoeffMmPerC = 0.0014;  // 1.4 um / degC 복합 팽창
        private const double MotorKt = 1.85;              // 토크 상수 1.85 Nm / A
        private double _targetAngleDeg;

        public HgvControlSurfaceServoEngine()
        {
            _targetAngleDeg = 0.0;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void SetTargetAngle(double targetDeg)
        {
            _targetAngleDeg = Math.Clamp(targetDeg, -25.0, 25.0);
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public FlapActuatorCommand UpdateServoLoop(in HgvFlapTelemetryState telemetry, double dtSeconds)
        {
            // 1. 비평형 고온 열부하에 의한 힌지 간극 축소량 계산
            double tempRise = Math.Max(0.0, telemetry.HingeGapTempC - 20.0);
            double currentGapMm = NominalGapMm - (tempRise * ThermalCoeffMmPerC);

            // 2. 간극 축소에 따른 열적 마찰 토크 역산
            double frictionTorque = 0.0;
            if (currentGapMm < 0.4) // 잔여 간극 0.4 mm 이하 시 마찰 급증
            {
                frictionTorque = (0.4 - currentGapMm) * 350.0; // 간극 간섭 추가 토크
            }

            // 3. 공력 힌지 모멘트 및 각도 추종 PID 연산
            double angleErr = _targetAngleDeg - telemetry.MeasuredFlapAngleDeg;
            double requiredTorque = (angleErr * 85.0) + frictionTorque;

            // 4. 모터 전류 지령 (포화 방지 한계 65A 클램핑)
            double commandedAmps = Math.Clamp(requiredTorque / MotorKt, -65.0, 65.0);

            bool safe = currentGapMm > 0.15 && Math.Abs(telemetry.ActuatorTorqueNm) < 110.0;
            return new FlapActuatorCommand(commandedAmps, currentGapMm, safe);
        }
    }
}