Preview

Математика и математическое моделирование

Расширенный поиск

Отслеживание программного изменения углового положения квадрокоптера

https://doi.org/10.24108/mathm.0517.0000083

Полный текст:

Аннотация

Одними из наиболее известных методов нелинейной стабилизации являются линеаризация обратной связью и обход интегратора. Метод обхода интегратора позволяет эффективно решать задачи стабилизации при наличии неопределенностей в системе. Однако, при синтезе обратной связи с использованием обхода интегратора остается актуальным вопрос, как обеспечить требуемое качество переходных процессов в замкнутой системе. В настоящей работе приведено решение данной задачи на примере отслеживания заданного (программного) изменения углового положения квадрокоптера.

Полученные в настоящей работе алгоритмы управления реализованы с помощью пакета инструментов Rolling Spider MATLAB Toolbox (ROSMAT) на квадрокоптере Parrot Rolling Spider. Численное моделирование и эксперименты показали работоспособность полученных законов управления, причем переходные процессы учитывают желаемые показатели качества. Однако, отсутствие в математической модели слагаемых, описывающих аэродинамические эффекты, привело в результате экспериментов к неустойчивости полета квадрокоптера около препятствия (воздействие отраженного потока воздуха).

Дальнейшие исследования могут быть связаны с решением рассмотренной в работе задачи управления с использованием математической модели движения квадрокоптера, учитывающей различные аэродинамические эффекты.

Возможной областью применения полученных в работе результатов является решение задач автоматического управления беспилотными летательными аппаратами.

Об авторах

Т. В. Глазков
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


А. Е. Голубев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Zulu A., John S. A review of control algorithms for autonomous quadrotors // Open J. of Applied Sciences. 2014. Vol. 4, no. 14. Pp. 547-556. DOI: 10.4236/ojapps.2014.414053

2. Bouabdallah S. Design and control of quadrotors with application to autonomous flying: Doct. diss. ... Lausanne: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, 2007. 127 p.

3. Luukkonen T. Modelling and control of quadcopter. Espoo: School of Science, 2011. 23 p. Режим доступа: http://sal.aalto.fi/publications/pdf-files/eluu11_public.pdf (дата обращения 12.06.2017).

4. Naidoo Y., Stopforth R., Bright G. Quad-rotor unmanned aerial vehicle helicopter modelling and control // Intern. J. of Advanced Robotic Systems. 2011. Vol. 8. No. 4. Pp. 139-149. DOI: 10.5772/45710

5. Santos O., Romero H., Salazar S., Lozano R. Real-time stabilization of a quad-rotor UAV: Nonlinear optimal and suboptimal control // J. of Intelligent & Robotic Systems. 2013. Vol. 70. No. 1-4. Pp. 79-91. DOI: 10.1007/s10846-012-9711-8

6. Ющенко А.С., Лебедев К.Р., Забихафар Х. Система управления квадрокоптером на основе адаптивной нейронной сети // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2017. № 7. С. 262-277. DOI: 10.7463/0717.0001282

7. Белинская Ю.С., Четвериков В.Н. Управление четырехвинтовым вертолетом // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 5. С. 157-171. DOI: 10.7463/0512.0397373

8. Белявский А.О., Томашевич С.И. Синтез адаптивной системы управления квадрокоптером методом пассификации // Управление большими системами. 2016. № 63. С. 155-181.

9. Канатников А.Н., Акопян К.Р. Управление плоским движением квадрокоптера // Математика и математическое моделирование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 2. С. 23-36. DOI: 10.7463/mathm.0215.0789477

10. Гэн К., Чулин Н.А. Алгоритмы стабилизации для автоматического управления траекторным движением квадрокоптера // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 5. С. 218-235. DOI: 10.7463/0515.0771076

11. Крищенко А.П. Стабилизация программных движений нелинейных систем // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1985. № 6. С. 108-112.

12. Krstic M., Kanellakopoulos I., Kokotovic P. Nonlinear and adaptive control design. N.Y.: Wiley, 1995. 563 p.

13. Chovancova A., Fico T., Chovanec L., Hubinsky P. Mathematical modelling and parameter identification of quadrotor (a survey) // Procedia Engineering. 2014. Vol. 96. Pp. 172-181. DOI:10.1016/j.proeng.2014.12.139

14. Канатников А.Н. Моделирование процессов управления вращением твердых тел // Нелинейная динамика и управление: сб. ст. М.: Физматлит, 2010. Вып. 7. С. 335-348.

15. Гурьянов А.Е. Моделирование управления квадрокоптером // Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 8. С. 522-534. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/723331.html (дата обращения 12.06.2017).

16. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы: учеб. пособие. М.; СПб.: Питер, 2005. 333 c.

17. Rolling Spider software package / RollingSpiderEdu MIT_MatlabToolbox. Режим доступа: https://github.com/Parrot-Developers/RollingSpiderEdu (дата обращения 12.06.2017).


Для цитирования:


Глазков Т.В., Голубев А.Е. Отслеживание программного изменения углового положения квадрокоптера. Математика и математическое моделирование. 2017;(5):15-28. https://doi.org/10.24108/mathm.0517.0000083

For citation:


Glazkov T.V., Golubev A.E. Angular Position Tracking Control of a Quadcopter. Mathematics and Mathematical Modeling. 2017;(5):15-28. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/mathm.0517.0000083

Просмотров: 418


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-5911 (Online)