The multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs) are experiencing a currently growing interest due to their high maneuverability, simplified mechanics and vertical takeoff and landing capability. Also for these reasons, the multirotor UAVs are suitable test-bed platforms for different position tracking control techniques. This paper solves the problem of safely controlling the position tracking of a multirotor UAV by using a linear state-space model predictive controller (MPC) formulation. The optimization is performed by replacing the original conic constraint set by a circumscribed pyramidal space that renders a linear set of inequalities on the total thrust vector. In order to improve the design efficiency of such kind of control systems, the present work uses a low-cost software-in-the-loop (SIL) simulation scheme for performance evaluation of control law for quadricopter. The scheme consists of two computers interconnected by an Ethernet network using the User Datagram Protocol (UDP). Basically, one computer runs MATLAB/Simulink while the other runs X-Plane. The control law is implemented in Simulink, whereas the vehicle dynamics as well as the flight environment are simulated in X-Plane.Keywords-Multirotor, Position Tracking, Model Predictive Control, Software-In-The-Loop.Resumo-Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) do tipo multirrotor estão esfrentando um momento de crescente interesse devido a sua alta manobrabilidade, mecânica simplificada e capacidade de decolagem e pousou vertical. Também por essas razões, os multirrotores são plataformas de testes adequadas para diferentes técnicas de controle de rastreamento de posição. Este artigo resolve o problema de controlar o rastreamento de posição de um multirrotor com segurança, utilizando controle preditivo baseado em modedo linear em espaço de estados (MPC). A otimizaçãoé realizada substituindo o conjunto de restrições do tipo cônica original por um espaço de restrições piramidal circunscrito que projeta um conjunto de inequações lineares sobre o vetor total de impuxo. A fim de melhorar a eficiência de projeto de tal tipo de sistema de controle, o presente trabalho usa um esqueme de simulação de baixo custo Software-In-the-Loop (SIL) para avaliação de desempenho da lei de controle de um quadricóptero. O esquema consiste de dois computadores interconectados por uma rede ethernet usando User Datagram Protocol (UDP). Basicamente, um computador executa MATLAB/Simulink enquanto o outro executa o X-Plane. A lei de controleé implementada em Simulink, enquanto a dinâmica do veículo e o ambiente de vôo, são simulados em X-Plane.Palavras-chave-Multirrotor, Rastreamento de Posição, Controle Preditivo Baseado em Modelo, Software-In-The-Loop.
Abstract-Unmanned Aerial Vehicles (UAV) became interesting for applications where manned operations are considered inefficient and dangerous for humans. This paper is dedicated to one special type of UAV called quadricopter. Lately, this UAV have been in the spotlight, because it has the vertical take-off and landing feature, it can perform hovered flight with changes orientation capability, besides it has high maneuverability and simple mechanic. This paper proposes an virtual simulation environment for validate control techniques applied to quadricopters. This scheme will integrate the virtual environment of X-Plane flight simulator with the mathematical and graphical LabView tooling.Keywords-Quadricopter, Virtual Simulation Environment, Control Techniques, X-Plane, LabView.Resumo-Veículos aéreos não tripulados (VANT) tornaram-se interessantes para aplicações em operações tripuladas que são considerados ineficientes e perigosas para os seres humanos. Este artigoé dedicado a um tipo especial de VANT chamado de quadricóptero. Ultimamente, este VANT têm sido o centro das atenções, porque tem características de decolagem e pouso verticais, ele pode realizar vôo pairado com capacidade de mudanças de orientação , além disso, tem alta manobrabilidade e simples mecânica. Este trabalho propõe um ambiente virtual de simulação para validar técnicas de controle aplicadas a quadricopters. Este esquema irá integrar o ambiente virtual do simulador de voo X-Plane com o ferramental matemático e gráfico do LabView.Palavras-chave-Quadricóptero, Ambiente Virtual de Simulação, Técnicas de Controle, X-Plane, LabView.
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