Experimental study on the dynamic behaviour of drones designed for racing competitions

Abstract

Drones designed for racing usually feature powerful miniaturised electronics embedded in fairly light and strong geometric composite structures. The main objective of this article is to analyse the behaviour of various models of racing drones and their geometrical structures (airframes). Two approaches have been made: (i) an analysis of the information collected by a set of speed and time sensors located on an indoor race track and using a statistical technique (box and whiskers diagram) and (ii) an analysis of the know-how (flight sensations) of a group of racing pilots using a series of technical interviews on the behaviour of their drones. By contrasting these approaches, it has been possible to validate numerically the effects of varying the arm angles, as well as lengths, on a test race track and relate the geometry of these structures to racing behaviour.

Base de datos abierta TRAM-FPV RACING. Secuencias completas de vuelo indoor para el estudio de drones de carreras.

“…En esta base de datos se ha tenido en consideración la estructura geométrica de 5 tipos de drones de carreras. Estos drones tienen comportamientos dinámicos distintos según su geometría (airframe) [9], las cuales se definen como simétricas (SY), no simétricas (NSY) o híbridas (HS). Todos los drones de carreras fueron equipados con los mismos componentes electrónicos, grupo motor y la alimentación como se observa en la tabla 2.…”

“…Cabe destacar que los parámetros geométricos de estos modelos de drones de carreras fueron introducidos en el firmware de cada una de las 5 controladoras de vuelo. Las ayudas para la navegación y el control de estabilidad fueron configurados bajo las mismas condiciones para realizar los experimentos [9]. Además, los ajustes relacionados con el recorrido de las palancas del radio-control fueron fijadas a sus valores por defecto.…”

“…Sin embargo, los drones de carreras han irrumpido con fuerza en el ámbito científico, pudiendo encontrar numerosos trabajos relacionados con su comportamiento dinámico [9,41]. Estos estudios constatan la existencia de cuestiones abiertas en el ámbito de su diseño estructural, dinámica de vuelo y su control autónomo en ambientes con obstáculos estáticos o dinámicos.…”

Co-simulation platform for geometric design, trajectory control and guidance of racing drones

“…The mass distributions and angular lengths recall the exact geometrical properties of a racing drone. 48 Thus, they are stored in a dataset with material features. In the same way, the moments of inertia for data processing are stored for use with MATLAB/Simulink.…”

A Multilevel Architecture for Autonomous UAVs

“…In fact, there are no small drones on the mass market capable of supporting the development of high-level algorithms. Given the high performance and robustness of racing drones, it was decided to develop the UAV frame according to the same philosophy used for the construction of racing drones [28]. Normally, this type of drone has a full carbon frame, a wheelbase of 250 mm and 5-inch propellers.…”