Alapfogalmak
Ein algorithmusbasierter und mechanischer Ansatz zur Adressierung des Fehlertoleranzproblems von Quadrocoptern im Falle von Rotorausfällen. Dies umfasst ein fehlertolerantes Erkennungs- und Steuerungsschema sowie eine modulare mechanische Konstruktion zur Anpassung des Drehmoments.
Kivonat
Die Studie präsentiert einen integrierten Ansatz zur fehlertoleranten Steuerung von Quadrocoptern, der eine effektive Fehlererkennung mit einer robusten Kontrollstrategie kombiniert und durch ein sorgfältiges mechanisches Design ergänzt wird, um die Plattformbeschränkungen für Aktoren und Sensorik einzuhalten.
Der Ansatz umfasst Folgendes:
- Implementierung und Vergleich von drei verschiedenen reduzierten Lagefehlermetriken, die die Giersteuerung zugunsten einer fehlertoleranten Lösung aufgeben.
- Einsatz eines Fehlererkennungsalgorithmus, der einen automatisierten Übergang vom normalen zum fehlertoleranten Regler ermöglicht.
- Untersuchung des Einflusses des Drehmoments auf den Quadrocopter und dessen Auswirkung auf die stationäre Gierrate, um die Flugsicherheit zu erhöhen.
- Schätzstrategie für den resultierenden Luftwiderstandskoeffizienten aus dem zusätzlichen Luftwiderstand, um plattformunabhängige Richtlinien für den Entwurf sichererer und robusterer Quadrocopter im Falle von Rotorausfällen zu bieten.
- Umfangreiche Experimente, die sowohl das vorgeschlagene Steuerungsschema als auch das mechanische Design validieren und tiefe Einblicke in die Leistungsfähigkeit des Systems liefern.
Statisztikák
Die Quadrocopter-Plattform hat ein Gewicht von 700 g und ein Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von 2,5 zu 1.
Der Quadrocopter kann Geschwindigkeiten von bis zu 3 m/s und Rollwinkel von bis zu 30° erreichen.
Bei 80% Schubverlust an einem Rotor fällt der Quadrocopter etwa 0,6 m ab, bevor er sich in den fehlertoleranten Modus umschaltet.
Der empfohlene Bereich für den Luftwiderstandskoeffizienten zur Aufrechterhaltung einer kontrollierbaren stationären Gierrate liegt zwischen 0,05 und 0,35.
Idézetek
"Quadrocopter haben in den letzten zehn Jahren an Popularität gewonnen und unterstützen Menschen bei komplexen Aufgaben wie Suche und Rettung, Kartierung und Exploration."
"Dieser Verwundbarkeit unterstreicht die Bedeutung innovativer Strategien, um ihre Fähigkeiten sicher und effektiv zu nutzen."