VTOL UAVs Navigation and Control with Wind Velocity Estimation

แนวคิดหลัก

Unconventional VTOL UAVs are controlled and navigated in forward-flight conditions using wind velocity estimation.

บทคัดย่อ

この論文は、前進飛行条件下で風速推定を使用して非伝統的なVTOL UAVの制御と航法を紹介しています。論文では、緊密に結合された状態推定アプローチが使用され、航空機の航法状態と風速が推定されます。IEKFフレームワーク内で推定ソリューションが提供され、これは一般的なMEKFよりも優れた利点を提供します。風速の推定値は、SO(3)ベースの姿勢コントローラーと制御割り当て器の性能向上に使用されます。異種UAVの幾何学的設計が提案されると、その制御割り当てスキームが他よりも状態および風速推定誤差に対して強固であることが観察されました。

สถิติ

mB = 8.26 kg
JBz = diag(1.42, 0.82, 1.75) kg m2
L1 = 120 m
ℓ1, ℓ2, ℓ3 = 0.5, 0.25, 0.4 m
Kφ = diag(100, 100, 100) N m−1
Kω = diag(50, 50, 50) N m s−1
Ki,1 = diag(10, 10, 15) N m s−1
Ki,2 = diag(1, 2, 5) N m−1
Γ = 35 deg

คำพูด

"An SO(3)-based attitude controller is employed."
"A control allocator is used to determine how to use multiple actuators."
"The wind velocity estimates are used in the attitude controller and the control allocator."
"The proposed controller uses the coordinated turn equation for balanced flight."
"The state estimation problem considered herein does not satisfy the criterion of the IEKF."

ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญจาก

Navigation and Control of Unconventional VTOL UAVs in Forward-Flight with Explicit Wind Velocity Estimation

by Mitchell Coh... ที่ arxiv.org 03-04-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.00076.pdf

สอบถามเพิ่มเติม

How can different sensor combinations affect the performance of the "Imperfect" IEKF

異なるセンサーの組み合わせは、「Imperfect」IEKFのパフォーマンスにどのように影響するかを理解する上で重要です。異なるセンサーが使用される場合、それぞれのセンサーが状態推定値やノイズレベルに与える影響が異なります。例えば、左不変「Imperfect」IEKFではGPS位置と速度測定値を考慮しているため、これらのセンサーの精度や信頼性が推定値全体に与える影響を評価する必要があります。また、加速度計やジャイロスコープなど他のセンサーも同様に考慮される必要があります。

What are the implications of not using wind velocity estimates in controlling VTOL UAVs

風速推定値を制御に使用しない場合、VTOL UAV（垂直離着陸無人航空機）を制御する際に何らかの問題が生じます。風速情報は飛行中および姿勢制御時に非常に重要であり、風速情報を無視することは安全性や正確性へのリスクとなり得ます。特に前進飛行条件下では風速は航空機動作全体に大きく影響し、適切な姿勢制御や軌道追跡能力を向上させるため欠かせません。

How can post-stall aerodynamics be integrated into the current control strategies for VTOL UAVs

後失効気流力学（post-stall aerodynamics）は現在のVTOL UAV用制御戦略へどう統合され得るかという点で注目すべき課題です。後失効気流力学は通常固定翼航空機で発生し、高攻角時や失速状況下で挙動が予測不能となり得ます。このような状況下でも安定した飛行操作および姿勢管理能力を持つためには後失効気流力学も考慮すべきです。将来的な研究ではこの分野から派生した新たなアプローチや技術開発が期待されています。