고속 요 회전 중 무인 항공기의 안정적인 폐루프 평형 자세 오차 사분원 선택을 위한 새로운 방법

Konsep Inti

모델 예측 선택(MPS) 기법은 성능 지표 함수를 최소화하여 무인 항공기의 안정적인 폐루프 평형 자세 오차 사분원을 실시간으로 선택한다.

Abstrak

이 논문은 무인 항공기(UAV)의 고속 요 회전 중 안정적인 폐루프(CL) 평형 자세 오차 사분원(AEQ)을 선택하는 새로운 방법인 모델 예측 선택(MPS)을 소개한다.

1. 서론:

• 쿼터니언 기반 제어 기법은 오일러 각도와 회전 행렬 기반 기법에 비해 장점이 많다.
• 그러나 쿼터니언 표현의 모호성으로 인해 두 개의 대칭적인 안정적인 CL 평형 AEQ가 존재한다.
• 이 두 평형점 중 어느 것을 선택하느냐에 따라 UAV의 성능이 크게 달라진다.

2. 동적 모델 및 연속 제어기:

• UAV의 축소 복잡도 강체 자세 동역학 모델을 소개한다.
• 기본 연속 제어기의 구조를 설명한다.
• CL 고정점과 안정성 분석을 수행한다.

3. 성능 문제 및 기준 제어기:

• CL 평형 AEQ 선택의 성능 문제를 설명한다.
• 기준 제어기인 부호 전환 제어기를 소개한다.

4. 모델 예측 선택:

• MPS 알고리즘을 소개한다.
• 성능 지표 함수를 정의하고, 유한 시간 창에서 가장 비용 효율적인 안정적인 CL 평형 AEQ를 선택한다.

5. 실시간 비행 실험:

• 실험 설정을 설명한다.
• 기준 제어기와 MPS 기반 제어기를 사용한 고속 요 추적 실험 결과를 제시한다.
• MPS 기반 제어기가 기준 제어기에 비해 평균 60.30% 성능 향상을 보였다.

6. 결론:

• MPS 기반 접근법의 적합성과 잠재력을 강조한다.

Statistik

요 각도 참조와 측정 신호 간의 차이는 MPS 기반 제어기가 기준 제어기에 비해 평균 60.30% 감소했다.

Kutipan

없음

Wawasan Utama Disaring Dari

MPS

by Fran... pada arxiv.org 03-13-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.07269.pdf

Pertanyaan yang Lebih Dalam

MPS 기반 제어기의 안정성을 엄밀하게 증명하는 방법은 무엇일까

MPS 기반 제어기의 안정성을 엄밀하게 증명하는 방법은 다음과 같이 진행됩니다. 먼저, MPS 알고리즘의 안정성을 보장하기 위해 히스테리시스 여유 마진을 도입하여 채터링을 방지합니다. 이후, 각 스위칭 이벤트를 각각 유한한 초기 조건으로 재설정하는 것으로 생각할 수 있으며, 각 스위칭 이벤트는 시간이 지남에 따라 각 닫힌 루프 하위 시스템이 제로에 수렴하면 전체적으로 안정한 상태를 유지합니다. 이러한 안정성은 각 스위칭 이벤트가 한 번 발생하면 DSP 상에서 구현되는 것으로, 각 하위 시스템의 응답이 시간이 지남에 따라 제로에 접근하면 스위칭된 닫힌 시스템은 안정 상태를 유지하게 됩니다.

다른 성능 지표 함수를 사용하면 어떤 결과를 얻을 수 있을까

다른 성능 지표 함수를 사용하면 MPS 기반 제어기와 벤치마크 제어기 간에 어떤 결과를 얻을 수 있는지 살펴봅니다. 새로운 성능 지표 함수를 도입하면 비행 중에 발생하는 비용을 더 효과적으로 최적화할 수 있습니다. 이는 제어 입력과 자세 오차 상태를 명시적으로 고려하는 PFM을 고려하여 비행 비용을 최소화하는 것을 의미합니다. 새로운 성능 지표 함수를 사용하면 MPS 기반 제어기가 벤치마크 제어기에 비해 평균적으로 비행 비용을 60.30% 줄일 수 있음을 확인할 수 있습니다.

MPS 기반 접근법을 다른 비행 로봇 플랫폼에 적용할 수 있을까

MPS 기반 접근법은 다른 비행 로봇 플랫폼에도 적용할 수 있습니다. 이 방법은 안정성을 유지하면서 비행 중에 안정된 CL 평형 AEQ를 선택하는 데 효과적이며, 비행 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 MPS 알고리즘은 다른 비행 로봇 플랫폼에서도 안정성과 성능을 향상시키는 데 유용하게 활용될 수 있습니다.