Численные методы нелинейной фильтрации для оценки состояния квадрокоптера с поворотными роторами
Автор: Шавин М.Ю.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Информатика и управление
Статья в выпуске: 3 (43) т.11, 2019 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается задача оценки состояния сложной системы с существенно нелинейной динамикой. Проведен сравнительный анализ производительности расширеного фильтра Калмана, сигма-точечного фильтра Калмана и кубатурного фильтра Калмана в контуре системы управления квадрокоптером с поворотными роторами. Беспилотные летательные аппараты (БЛА) такого типа обладают повышенной маневренностью в сравнении со стандартными квадрокоптерами, однако введение дополнительных степеней свободы значительно усложняет динамику системы, что требует тщательного проектирования как самой системы управления, так и её подсистемы, отвечающей за обработку измерительной информации.Кратко описана математическая модель динамики, указаны особенности практической реализации алгоритмов оценки состояния в рассматриваемой задаче, приведены результаты численных экспериментов и выполнен их сравнительный анализ.
Нелинейная фильтрация, расширенный фильтр калмана, сигма-точечный фильтр калмана, кубатурный фильтр калмана, квадрокоптер с поворотными роторами
Короткий адрес: https://sciup.org/142223080
IDR: 142223080
Список литературы Численные методы нелинейной фильтрации для оценки состояния квадрокоптера с поворотными роторами
- Куликова М.В., Куликов Г.Ю. Численные методы нелинейной фильтрации для обработки сигналов и измерений // Вычислительные технологии. 2016. С. 64-98.
- Sebesta K.D., Boizot N. A real-time adaptive high-gain EKF, applied to a quadcopter inertial navigation system // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2013. V. 61, N 1. P. 495-503.
- Benzerrouk H., Nebylov A., Salhi H. Quadrotor UAV state estimation based on High-Degree Cubature Kalman filter // IFAC-PapersOnLine. 2016. V. 49, N 17. P. 349-354.
- Khamseh H.B., Janabi-Sharifi F. UKF-Based LQR Control of a Manipulating Unmanned Aerial Vehicle // Unmanned Systems. 2017. V. 5, N 03. P. 131-139.
- Белоконь С.А. [и др.]. Использование фильтра Калмана в системе управления траекторным движением квадрокоптера // Автометрия. 2013. Т. 49, № 6. С. 14-24.
- Золотухин Ю.Н. [и др.]. Идентификация динамики движения квадрокоптера // Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого). 2018. С. 170-173.
- Абдалла Х.М., Кирюшкин В.В. Оценка вектора состояния высокодинамичных летательных аппаратов с использованием сигма-точечного фильтра Калмана с нелинейной моделью динамики объекта // Теория и техника радиосвязи. 2014. № 2. С. 67-73.
- Ситник О.О. [и др.]. Сопоставление методов фильтрации в задачах статистической регуляризации при оценивании параметров радиолокационных систем // Вестник Воронежского государственного университета. Серия системный анализ и информационные технологии. 2013. № 1. С. 10-16.
- Филаретов В.Ф., Юхимец Д.А., Мурсалимов Э.Ш. Метод комплексирования данных с навигационных датчиков подводного аппарата с использованием нелинейного фильтра Калмана // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 8. С. 64-70.
- Маринушкин П.С. [и др.]. Вопросы разработки инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков // Наука и образование, МГТУ им. Баумана. 2015.
- Arasaratnam, I., Haykin, S. Cubature Kalman filters // IEEE Trans. Automat. Control. 2009. V. 54, N 6. P. 1254-1269.
- Шавин М.Ю. Управляемая динамика квадрокоптера с поворотными роторами // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. T. 76, № 4.
- Шавин М.Ю., Притыкин Д.А. Синтез системы управления квадрокоптером с поворотными роторами и наблюдение за подвижной целью // Мехатроника, автоматизация, управление. 2019.
- Xsens North America Inc. [Электронный ресурс] Xsens MTi-7: Официальный сайт производителя систем отслеживания движения Xsens. URL: https://www.xsens.com/products/mti-7
- Ryll M., Bulthoff H.H., Giordano P.R. A novel overactuated quadrotor unmanned aerial vehicle: Modeling, control, and experimental validation // IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2015. T. 23.
