Zastosowanie metody gradientów sprzężonych w algorytmie sterowania optymalnego wysokością lotu czterowirnikowego bezzałogowego statku powietrznego

• Autorzy: Brzozowski B. , Kowaleczko G.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1202190

Warianty tytułu

EN

Conjugate gradient method for flight altitude optimal control algorithm of a quadrator unmanned aerial vehicle

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wyniki przeprowadzonych badań teoretycznych dotyczących zastosowania metody gradientów sprzężonych do rozwiązywania problemu sterowania optymalnego wysokością lotu czterowirnikowego bezzałogowego statku powietrznego (BSP). Ze względu na różnice w strategii sterowania mające wpływ na postać minimalizowanego funkcjonału jakości, problem rozdzielono na dwa zagadnienia – zmianę wysokości oraz stabilizację wysokości. Przeprowadzone analizy pozwoliły na określenie wpływu zmian postaci funkcjonału jakości, jego parametrów czasowych oraz współczynników wagowych na wyznaczoną za pomocą metody gradientów sprzężonych optymalną trajektorię stanu i sterowanie czterowirnikowego BSP podczas zmiany wysokości lotu oraz jej stabilizacji.

EN

This paper presents results of studies on the usage of conjugate gradient method for solving optimal control problem of flight altitude control of a quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV). Due to the differences in the control strategy affecting the character of minimized quality functional, the problem was resolved on two issues: changing the flight altitude and altitude stabilization. Conducted researches allowed to determine the impact of changes in the form of a quality functional as well as of its timing and weighting factors on the designated optimal control and state trajectory of a quadrotor UAV using conjugate gradient method during changing and stabilizing flight altitude.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie optymalne; metoda gradientów sprzężonych; quadrotor; BSP

EN

optimal control; conjugate gradient method; quadrotor; UAV

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 4 (241)
• Strony: 7--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Brzozowski B.

• Zakład Awioniki i Uzbrojenia Lotniczego, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Polska

autor

Kowaleczko G.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych ul. Księcia Bolesława 6 01-494 Warszawa, Polska; Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych ul. Dywizjonu 303 12, 08-521, Dęblin, Polska,

Bibliografia

• [1] Athans, M., Falb. P. L, 1966, Sterowanie optymalne, wstęp do teorii i jej zastosowania, WNT Warszawa.
• [2] Bouabdallah, S., 2007, "Design and Control of Quadrotors with Application to Autonomous Flying, Doctoral dissertation," EPFL, Switzerland.
• [3] Brzozowski, B., Falkowski, K., 2010, "Unmanned Aerial Vehicle of Quadrotor Class for Civil and Military Purposes," Scientific Aspects of Unmanned Mobile Vehicle, pp. 27-34.
• [4] Brzozowski, B., Falkowski, K., Olejnik, A., 2011, „Budowa układu stabilizacji wysokości lotu czterowirnikowego statku powietrznego," Projektowanie Mechatroniczne. Zagadnienia wybrane, s. 9-16.
• [5] Brzozowski, B., Kowaleczko, G., 2013, „Problem sterowania optymalnego dla czterowirnikowego BSP," Prace Instytutu Lotnictwa, 230, s. 3-11.
• [6] Kowaleczko, G., Kuliński, M., Nowakowski, M., 2010, "Preliminary Study of the Quadrotor Flight Dynamics," Scientific Aspects of Unmanned Mobile Vehicle, pp. 123-144.
• [7] Lasdon, L. S., Mitter, S. K., Waren, A. D., 1967, "The Conjugate Gradient Method for Optimal Control Problems," IEEE Transactions on Automatic Control, 2(12), pp. 132-138.
• [8] Mehra, R. K., Bryson, E. Jr., 1967, "Conjugate Gradient Methods with an Application to V/STOL Flight-path Optimization," Technical Report no. 543, NASA, USA.
• [9] Sharma, A., Barve, A, 2012, "Controlling of Quad-rotor UAV using PID Controller and Fuzzy Logic Controller," International )ournal of Electrical, Electronics and Computer Engineering, 1(2), pp. 38-41.
• [10] Salih, A. L., Moghawemi, M., Mohamed, H. A. F., Gaeid, K. S., 2010, "Flight PID Controller Design for a UAV Quadrotor," Scientific Research and Essays, 5(23), pp. 3660-3667.
• [11] Willoughby, J. K., 1969, "Adaptations of the Conjugate Gradient Method to Optimal Control Problems with Terminal State Constraints," Retrospective Theses and Dissertations, Paper 4166, Iowa State University, USA.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę