Численный метод управления динамикой вращательного движения мультироторного беспилотного летательного аппарата
Автор: Исаев А.М., Линец Г.И., Исаев М.А.
Журнал: Инфокоммуникационные технологии @ikt-psuti
Рубрика: Технологии компьютерных систем и сетей
Статья в выпуске: 3 т.18, 2020 года.
Бесплатный доступ
Представлен численный метод, позволяющий обеспечить гладкость формирующей функции, задающей вращательное движение мультироторного беспилотного летательного аппарата. Исследовано поведение образующей функции при конечном шаге интегрирования. Предложенный метод обеспечивает формирование ограниченной по значению угловой скорости вращательного движения с заданными параметрами углового ускорения. Проведено моделирование работы численного метода при формировании виртуального управляющего сигнала для управления типа бэкстеппинг. Результаты моделирования реакции на ступенчатый сигнал показали уменьшение израсходованной энергии, эффективное ограничение угловой скорости и существенное снижение пиковой потребляемой мощности по сравнению с оригинальным методом бэкстеппинга при незначительном увеличении времени переходного процесса. Выбраны значения параметров виртуального управления, обеспечивающие формирование заданных динамических характеристик вращательного движения мультироторного беспилотного летательного аппарата.
Численный метод, управление динамикой, мультироторный беспилотный летательный аппарат, квадрокоптер
Короткий адрес: https://sciup.org/140256263
IDR: 140256263 | DOI: 10.18469/ikt.2020.18.3.06
Список литературы Численный метод управления динамикой вращательного движения мультироторного беспилотного летательного аппарата
- Бранец В.Н. Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
- Luukonen T. Modelling and Control of Quadcopter. Espoo: School of Science, 2011. 23 p. URL: http://sal.aalto.f/publications/pdf-files/eluu11public.pdf (дата обращения: 29.05.2020).
- Naidoo Y., Stopforth R., Bright G. Quad-rotor unmanned aerial vehicle helicopter modelling and control // International Journal of Advanced Robotic Systems. 2011. Vol. 8. No 4. P. 139-149. DOI: https://doi.org/10.5772/45710.
- Schmidt M.D. Simulation and Control of a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle: Master’s Theses. University of Kentucky, 2011. 93 p. URL: http://uknowledge.uky.edu/gradschool_theses/93 (дата обращения: 29.05.2020).
- Real-time stabilization of a quadrotor UAV: nonlinear optimal and suboptimal control / O. Santos [et al.] // Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2013. Vol. 70. No 1-4. P. 79-91. DOI: https://10.1007/s10846-012-9711-8.
- Li T., Zhang Y., Gordon B.W. Passive and active nonlinear fault tolerant control of a quadrotor unmanned aerial vehicle based on the sliding mode control technique // Journal of Systems and Control Engineering. 2013. Vol. 227. P. 12-23. DOI: https://doi.org/10.1177/0959651812455293.
- Spurgeon S.K. Sliding mode control: a tutorial // European control сonf.: ECC 2014. Strasbourg, France, June 25-27. 2014. URL: https://kar.kent.ac.uk/41730/1/sliding_mode.pdf (дата обращения: 17.05.2020).
- Ющенко А.С., Лебедев К.Р., Забихафар С.Х. Система управления квадрокоптером на основе адаптивной нейронной сети // Наука и образование. 2017. No 7. С. 262-277. DOI: https://doi.org/10.7463/0717.0001282.
- Krstiс M., Kanellakopoulos I., Kokotovic P.V. Nonlinear and adaptive control design. N.-Y.: Wiley, 1995. 563 p.
- Bouabdallah S., Siegwart R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro quadrotor // Proc. of IEEE Internat. Conf. on Robotics and Automation. Spain, 18-22 April. 2005. Vol. 2005. P. 2247-2252.
- Trajectory tracking control of a quadrotor UAV based on command filtered backstepping / X. Gong [et al.] // 2012 Third International Conference on Intelligent Control and Information Processing (ICICIP). 2012. P. 179-184. DOI: https://doi.org/10.1109/ICICIP.2012.6391413.
- Глазков Т.В., Голубев А.Е. Отслеживание программного изменения углового положения квадрокоптера // Математика и математическое моделирование. 2017. No 5. С. 15-28. DOI: https://doi.org/10.24108/mathm.0517.0000083.
- Backstepping sliding mode controller improved with fuzzy logic: Application to the quadrotor helicopter / S. Zeghlache [et al.] // Archives of Control Sciences. 2012. Vol. 22. No 3. P. 315-342.
- Huo X., Huo M., Karimi H.R. Attitude stabilization control of a quadrotor UAV by using backstepping approach // Mathematical Problems in Engineering. 2014. Vol. 2014. P. 749803. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/749803.
- Liu Y., Ma J., Tu H. Robust command filtered adaptive backstepping control for a quadrotor aircraft // Journal of Control Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. P. 1854648. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/1854648.
- Гэн К., Чулин Н.А. Алгоритм наведения движения для квадрокоптера с возможностью облета препятствий и отслеживания запланированного маршрута на основе управления нормальным ускорением // Проблемы современной науки и образования. 2016. No 31 (73). С. 6-28.
- Backstepping-based inverse optimal attitude control of quadrotor / A. Honglei [et al.] // International Journal of Advanced Robotic Systems. 2013. Vol. 10. P. 223.
- Bouabdallah S. Design and control of quadrotors with application to autonomous flying: PhD Thesis. Lausanne, Switzerland: École Polytechnique Federale de Lausanne, 2007. 155 p.
- Command filtered backstepping / J.A. Farrell [et al.] // IEEE Transactions on Automatic Control. 2009. Vol. 54. No 6. P. 1391-1395. DOI: https://doi.org/10.1109/TAC.2009.2015562.
- Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 768 с.
- Программно-аппаратный комплекс имитационного моделирования полета мультироторного БЛА / А.М. Исаев [и др.] // Инфокоммуникационные технологии. 2020. Т. 19. No 2. С. 177-187. DOI: https://doi.org/10.18469/ikt.2020.18.2.08.
