Behaviour of unmanned aircraft in formation

• Autorzy: Konatowski Stanisław , Tatko Sebastian

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.05.10

Warianty tytułu

PL

Zachowanie się bezpilotowych statków powietrznych w formacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For the described model of the dynamics of the unmanned aircraft, made in the Matlab/Simulink environment, an innovative method of controlling the UAV formation and the laws of dynamics governing the complex system were presented. The software implementation of the UAV model shows the process of building the system and selecting the settings of MPC, PID and LQR regulators. The proposed swarming algorithm is based on measuring mutual distances and bearings between individual aircraft. The correctness of the algorithm's operation was tested in a simulation manner with the use of a large list of characteristics. The article also includes an analysis of the influence of measurement uncertainty on the formation behaviour in flight.

PL

Dla opisanego modelu dynamiki bezzałogowego statku powietrznego, wykonanego w środowisku Matlab/Simulink, przedstawiona została nowatorska metoda sterowania formacją BSP oraz prawa dynamiki rządzące układem złożonym. Implementacja programowa modelu BSP ukazuje proces budowy układu oraz doboru nastaw regulatorów MPC, PID oraz LQR. Zaproponowany algorytm rojowy bazuje na pomiarze wzajemnych odległości oraz namiarów między poszczególnymi statkami powietrznymi. Poprawność działania algorytmu została sprawdzona w sposób symulacyjny z wykorzystaniem licznego zestawienia charakterystyk. Artykuł zawiera także analizę wpływu niepewności pomiarów na zachowanie formacji w locie.

Słowa kluczowe

EN

drone; unmanned aerial vehicle; UAV; swarm; formation; behaviour of the swarm; swarm algorithm

PL

bezzałogowy statek powietrzny; BSP; rój; formacja; zachowanie się roju; algorytm rojowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 5
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konatowski Stanisław

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-3871-926X

autor

Tatko Sebastian

• Military University of Technology, Faculty of Electronics, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-9603-427X

Bibliografia

• [1] Ambroziak L., Gosiewski Z., Two stage switching control for autonomous formation flight of unmanned aerial vehicles, Aerospace Science and Technology, 46 (2015), pp. 221–226, http://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2015.07.015
• [2] Bieda R., Wyznaczanie orientacji IMU w przestrzeni 3D z wykorzystaniem macierzy tensora rotacji oraz niestacjonarnego filtru Kalmana. Przegląd Elektrotechniczny, R. 89 NR 12/2013
• [3] Zawiski R., Control-oriented modelling of quadrotor UAV platform. Ph.D. dissertation, Politechnika Śląska, 2012, pp. 147
• [4] Paiva-Pedro E., Soto J., Salinas J., Ipanaqu W., Modeling and PID cascade control of a Quadcopter for trajectory tracking, IEEE ICA/ACCA 2016, Vol. 22, pp. 7
• [5] Giernacki W., Stępień S., Chodnicki M., Wróblewska A., Hybrid Quasi-Optimal PID-SDRE Quadrotor Control. Energies. 2022; 15(12):4312. doi.10.3390/en15124312
• [6] Shahid, Programming a Voice Controlled Drone Using Node and ARDrone, 2019, https://medium.com/@codeforgeek/-programming-a-voice-controlled-drone-using-node-and-ardrone-159b5c4ad4ec
• [7] Douglas B., Linear Quadratic Regulator (LQR) Optimal Control, 2019, youtube.com/watch?v=E_RDCFOlJx4
• [8] Brunton S.L., Model predictive control, University of Washington, 2018, youtube.com/watch?v=YwodGM2eoy4
• [9] Quesada W., Rodriguez J., Murillo J., Cardona J., Yanguas-Rojas D., Jaimes L., Calderón J., Leader-Follower Formation for UAV Robot Swarm Based on Fuzzy Logic Theory, Springer International Publishing AG, part of Springer Nature 2018, L. Rutkowski et al. (Eds.): ICAISC 2018, LNAI 10842, pp. 740–751, 2018, https://doi.org/10.1007/978-3-319-91262-2_65
• [10] Sabatino F., Quadrotor control: modeling, nonlinear control design, and simulation. Master’s Degree Project Stockholm, XR-EE-RT 2015:XXX, 2015, pp. 67
• [11] Aström K.J., Murray R.M., Feedback System. An Introduction for Scientist and Engineers, 2019