Синтез робастної системи наведення та керування квадрокоптера за допомогою параметризації усіх стабілізувальних підсилень Н∞ зворотного зв’язку за станом
DOI:
https://doi.org/10.18372/1990-5548.62.14379Ключові слова:
Квадротор, наведення, метод лінійних матричних нерівностей, рівняння Ріккаті, робастна система керування, підсилення зворотного зв’язку за станом, зворотний зв’язок за виходомАнотація
Основною метою дослідження є розробка робастної системи керування квадрокоптера, пристосованої до усунення зовнішніх збурень. Методологія синтезу системи керування заснована на параметризації усіх стабілізуючих підсилень Н∞ статичного зворотного зв’язку за станом із застосуванням синтезу зворотного зв’язку за виходом. Основною особливістю статті є розробка вищезазначеного методу щодо квадрокоптера. Основними результатами статті є синтезовані закони керування і моделювання динаміки замкнутої системи. Основне практичне значення – використання синтезованих законів керування для управління рухом квадрокоптера для заданих кругових і лінійно-кускових траєкторій. Оригінальність і цінність статті зумовлено необхідністю підвищення якості керування рухом квадрокоптера.
Посилання
H. R. Jafari, M. Zareh, J. Roshanian, and A. Nikkhah, “An optimal guidance law applied to quadrotor using LQR method,” Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, vol. 53, issue 179, pp. 32–39, 2010. https://doi.org/10.2322/tjsass.53.32
S. Bouabdallah, A. Noth, and R. Siegwart, “PID vs LQ control techniques applied to an indoor micro quadrotor,” Proceedings of 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Sept. 28 – Oct. 2, 2004, Sendai, Japan, pp. 2451–2456.
P. Castillo, R. Loo, and A. Dzul, “Stabilization of a mini rotorcraft with four rotors,” IEEE Control Systems Magazine, 2005 December, pp. 45–55. https://doi.org/10.1109/MCS.2005.1550152
V. B. Larin, and A. A. Tunik, “Synthesis of the quad-rotor control algorithms in the basic flight modes,” TWMS Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 9, no. 2, pp. 147–158, 2018.
V. B. Larin, A. A. Tunik, “On problem of synthesis of control system for quadrocopter,” International Applied Mechanics, vol. 53, no. 3, pp. 342–348, 2017. https://doi.org/10.1007/s10778-017-0816-4
T.-S. Tsay, “Guidance and control laws for quadrotor UAV,” WSEAS Transactions on Systems and Control, vol. 9, pp. 606–613, 2014.
Swee King Phang, Kun Li, Ben M. Chen, and Tong H. Lee, “Systematic design methodology and construction of micro aerial quadrotor vehicles,” in book: Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Kimon P. Valavanis and George J. Vachtsevanos, Springer Science+Business Media Dordrecht, 2015, pp. 182–206. https://doi.org/10.1007/978-90-481-9707-1_116
Swee King Phang, Chenxiao Cai, Ben M. Chen, and Tong Heng Lee, “Design and mathematical modeling of a 4-standard-propeller (4SP) quadrotor,” Proceedings of the 10th World Congress on Intelligent Control and Automation, Beijing, China, 2012, pp. 3270–3275. https://doi.org/10.1109/WCICA.2012.6358437
R. Beard, Quadrotor Dynamics and Control Rev 0.1, 2008. Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/facpub/13252
R. C. Leishman, J. C. Macdonald, R. W. Beard, and T. W. McLain, “Quadrotors and accelerometers,” IEEE Control Systems Magazine, pp. 28–41, February 2014.
G. M. Hoffman, S. L. Waslander, and C. J. Tomlin, “Quadrotor helicopter trajectory tracking control,” AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibition, 18-21 August 2008, Hawaii, Honolulu, pp. 1–14. https://doi.org/10.2514/6.2008-7410
D. V. Balandin and M. M. Kogan. “Synthesis of Linear Quadratic Control Laws on Basis of Linear Matrix Inequalities,” Automation and Remote Control, vol. 68, no. 3, pp. 371–385, 2007. https://doi.org/10.1134/S0005117907030010
S. Boyd, El Ghaoui, E. Feron, V. Balakrishnan, Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory, Philadelphia: PA SIAM, 1994, 416 p. https://doi.org/10.1137/1.9781611970777
J. Gadewadikar, F. Lewis, M. Abu-Khalaf, “Necessary and sufficient conditions for H-infinity static output feedback control,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, vol. 29, pp. 915–921, 2006. https://doi.org/10.2514/1.16794
V. B. Larin, А. Аl-Lawama, and A. A. Tunik, “Exogenous disturbance compensation with static output feedback,” Appl. & Comput. Math., vol. 3, no. 2, pp. 75–83, 2004.
J. Gadewadikar, F. Lewis, L. Xie, V. Kucera, and M. Abu-Khalaf, “Parameterization of all stabilizing H∞ static state-feedback gains: application to output-feedback design,” Automatica, vol. 43, pp. 1597–1604, 2007. https://doi.org/10.1109/CDC.2006. 377280
R. W. Beard, T. W. McLain, "Small Unmanned Aircraft. Theory and Practice, “Princeton University Press,” 2012, 300 p.
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
