Nonlinear Control Method for Backflipping with Miniature Quadcopters

Antal, Péter; Péni, T.; Tóth, Roland

doi:10.1016/j.ifacol.2022.07.595

Cited by 5 publications

(4 citation statements)

References 48 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…A repülésszabályozó rendszer egy Crazyflie Bolt 1.1 egységen fut, amely fel van szerelve egy inerciális mérőegységgel, amely tartalmaz 3 szabadságfokú gyorsulásmérőt és giroszkópot [5]. A kvadkopter tervezésénél azért esett a választásunk a Crazyflie Bolt egységre, mert korábban több kutatást és fejlesztést is végeztünk Crazyflie 2.1 kvadkopterekkel, amelyek megegyező fedélzeti egységgel vannak felszerelve (ezzel kapcsolatban több publikáció is született, például [6], [7]). Az inerciális szenzor mellett a Bolt egység rendelkezik két mikrokontrollerrel: egy STM32F405 futtatja az állapotbecslő és szabályozó algoritmusokat, egy nRF51822 pedig a földi irányító számítógéppel való rádiós kommunikációt és a komponensek közötti villamos teljesítmény elosztását végzi.…”

Section: áBra Bumblebee Kvadkopter Fényvisszaverő Markerekkel Felszer...unclassified

See 1 more Smart Citation

Autonóm kvadkopterek modellezése, identifikációja és geometriai szabályozása agilis manőverezéshez

Antal,

Péni,

Tóth

2023

RepTudKoz

View full text Add to dashboard Cite

A cikk egy több lépésből álló eljárást mutat be beltéri kvadkopter dinamikus mozgásmodelljének megalkotására, a modellben lévő fizikai paramétereinek identifikációjára, illetve a modellre épülő pályakövető szabályozás megtervezésére. Az eljárás célja, hogy meggyorsítsa egy új kvadkopterkonstrukció üzembe helyezését, azaz a drón minél rövidebb idő alatt váljon képessé agilis manőverek precíz végrehajtására. A modellezés és szabályozótervezés elméleti hátterének rövid bemutatása után a javasolt konkrét eljárás lépéseit egy valós kvadkopter példáján mutatjuk be. A módszer sikerességét valós repülési tesztekkel vizsgáljuk és értékeljük.

show abstract

Section: áBra Bumblebee Kvadkopter Fényvisszaverő Markerekkel Felszer...unclassified

“…A kvadkopter dinamikai modelljét a Newton-Euler-egyenletekkel írhatjuk le a következő alakban [8]: (7) ahol 𝑚 a jármű tömege, 𝑔 a gravitációs gyorsulás, 𝑟 ∈ ℝ 3 és 𝑅 ∈ SO(3) a korábban bevezetett pozícióvektor és rotációs mátrix,…”

Section: áBra a Forgószárnyak Szögsebességének éS Az áLtaluk Kifejtet...unclassified

Autonóm kvadkopterek modellezése, identifikációja és geometriai szabályozása agilis manőverezéshez

Antal,

Péni,

Tóth

2023

RepTudKoz

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Quaternion is a singularity-free attitude description that can replace Euler angles. [24][25][26][27][28] In this work, the quadrotor system equation of motion is formulated based on the quaternion and the finite-time 𝜃-D method is employed to design the flight controller for both translational and attitude motion regulations. The proposed control law reduces the computational time significantly, which is reported in the simulation section.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Although the Euler angles provide a clear description of attitude of aerial systems, they suffer from the singularity problem when Euler angles pass

\pi /2\left(\mathrm{rad}\right)

in large angular maneuvers. Quaternion is a singularity‐free attitude description that can replace Euler angles 24‐28 . In this work, the quadrotor system equation of motion is formulated based on the quaternion and the finite‐time

\theta

‐

D

method is employed to design the flight controller for both translational and attitude motion regulations.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Approximate optimal control design for quadrotors: A computationally fast solution

Yao,

Rafee Nekoo,

Xin

2023

Optim Control Appl Methods

View full text Add to dashboard Cite

SummaryAn approximate closed‐form optimal control design is proposed for the flight control of quadrotor unmanned aerial vehicles. The nonlinear dynamic equation is rewritten as a pseudo‐linear form without approximations. The quadratic cost function is modified by adding perturbation terms to the state weighting matrix. A co‐state, which is associated with the solution to the partial differential Hamilton–Jacobi–Bellman (HJB) equation, is approximated by a power series of an instrumental variable with symmetric matrices as the coefficients. The solution to the intractable HJB equation can be reduced to solving these coefficient matrices, which are in forms of a differential Riccati equation and a series of linear Lyapunov equations, These equations can be solved recursively and analytically. Specifically, the differential Riccati equation can be solved offline and only once, and the linear Lyapunov equations can be solved analytically. These approximations lead to a closed‐form suboptimal state feedback control law, which is computationally more efficient than the similar finite‐time state‐dependent Riccati equation (SDRE) technique that requires the solution of the state‐dependent differential Riccati equation at each time step and demands a high computational cost. The proposed control law is applied to the flight control design of quadrotors. Numerical simulations validate the effectiveness of the proposed optimal control technique with superior performance of control accuracy and robustness. It is compared favorably with the finite‐time SDRE technique in terms of computation efficiency and control effort, especially when onboard implementations and experiments are needed.

show abstract