Propeller Damage Estimation and Adaptation for Quadrotor Resilience

Kernekoncepter

提案された適応制御スキームは、マルチローターのプロペラ損傷を検出し補償する能力を持ち、安全で堅牢な飛行性能を確保します。

Resumé

I. Introduction

MAVs like quadrotors are crucial but prone to accidents, necessitating damage inference and control approaches.
Propellers are vulnerable to damage, especially due to collisions or wear, posing challenges in detection.
II. Related Works

Research covers fault estimation methods for various vehicles, including quadrotors.
Methods for propeller damage estimation include empirical and state estimation approaches.
III. Methodology
A. Preliminaries

Coordinate frames used to represent system dynamics.
B. Control Design

Geometric controller adapted for propeller damage scenarios.
C. Adaptive Control

L1 adaptive controller integrated into the control scheme for disturbance compensation.
D. Propeller Damage Estimation

Formulation of an optimization problem to estimate propeller damage based on thrust coefficients.
E. Fault-Tolerant Transition

Transition mechanism from adaptive to fault-tolerant control based on estimated propeller damage levels.
IV. Results

Evaluation of tracking performance with different levels of propeller damage using L1 adaptive control.
V. Discussion

Limitations in considering single or dual propeller damages only, with a conservative approach in detecting damage thresholds.

Statistik

L1アダプティブ制御技術による飛行中のプロペラ損傷補償が可能です。
提案された方法は、低から重度の損傷まで効果的に対処できます。

Citater

Vigtigste indsigter udtrukket fra

From Propeller Damage Estimation and Adaptation to Fault Tolerant Control

by Jeffrey Mao,... kl. arxiv.org 03-15-2024

https://arxiv.org/pdf/2310.13091.pdf

Dybere Forespørgsler

他の航空機への提案されたアダプティブ制御スキームはどのように拡張できますか？

この研究で提案されたアダプティブ制御スキームは、他の航空機やドローンにも適用可能な汎用性があります。例えば、固定翼機やヘリコプターなど異なる種類の無人航空機においても同様の手法を使用してシステム障害や故障に対処することが考えられます。特定の部品（エンジン、プロペラなど）が故障した場合でも、L1アダプティブ制御を活用してその影響を推定し補償することで安全性と信頼性を確保することが可能です。
さらに、このアダプティブ制御スキームは複数のセンサーやデバイスから得られる情報を統合し、リアルタイムでシステム全体を監視・調整する能力を持っています。そのため、将来的にはさまざまな種類の航空機や自律飛行システムに適用して高度なフェールセーフメカニズムや耐障害性能向上策として採用される可能性があります。