Szybki algorytm estymacji prędkości wznoszenia czterowirnikowego mikrowiropłata z wykorzystaniem czujnika przyśpieszenia

• Autorzy: Kmiecik M. , Sibilski K.

Warianty tytułu

EN

A fast algorithm for quadrotor rate of climb estimation with accelerometer measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule rozważono problem poprawy jakości estymacji prędkości wznoszenia bezzałogowego statku powietrznego pionowego startu i lądowania klasy mikro za pomocą czujnika ultradźwiękowego i jednostki do pomiarów inercyjnych (ang. Inertial Measurement Unit, IMU). Praca dotyczy niskich pułapów, w zakresie od 0-6m, a wiec bezpośrednio dotyka problemu autonomicznego startu i lądowania. Do prezentacji wyników użyto czterowirnikowego mikrowiropłata (ang. quadrocopter). Zastosowano sterowanieza pomocą regulatora proporcjonalno-całkująco-różniczkującego PID. Wyniki poparto badaniami teoretycznymi oraz analizą wyników rzeczywistych - omawiany algorytm został zaimplementowany w sterowniku mikrośmigłowca.

EN

Authors of this work present a fast algorithm for rate of climb detection of anquadrotor aircraft basing on accelerometer measurements. A second order discrete Butterworth filter is proposed. Additionally a possibility to further lessen computational complexity is shown in case of described project assumptions. A choice for optimal filter's cut-off frequency is backed up by filter characteristics 'comparison. Suitability of the above solution is confirmed via rate of climb accelerometer measurements collected in-flight, i.e. in presence of significant disturbances, in comparison with rate of climb estimated with an ultrasonic sensor. A major improvement of altitude stabilization algorithm's precision is shown after accelerometer measurements have been incorporated in the feedback loop of a PID controller.

Słowa kluczowe

PL

bezzałogowy statek powietrzny; mikrowiropłat; IMU

EN

unmanned aerial vehicle; quadrocopter; IMU

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 13, nr 44
• Strony: 125--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Kmiecik M.

autor

Sibilski K.

• Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych, Politechnika Wrocławska,

Bibliografia

• 1. Stevens B.L. , Lewis F.L.: Aircraft control and simulation. New York: Wiley - Interscience, 2003.
• 2. Mahony R. et al.: Nonlinear complementary filters on the special orthogonal group. IEEE Transactions on Automatic Control 2008, 53(5), p. 1203 - 1218.
• 3. Beard R.W.: Quadrotor dynamics and control. Brigham Young University, 2006.
• 4. Sibilski K.: Modelowanie i symulacja dynamiki ruchu obiektów latających. Warszawa: Ofic. Wyd . MH, 2004.
• 5. Selesnick I. et al.: Generalized Digital Butterworth Filter Design . IEEE Transactions on Signal Processing 1998, Vol . 46, No. 6.
• 6. Fisher T.: MKFilter Design Tool, http://www - users.cs.york.ac.uk/~fisher/