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저널정보

저자정보

  • 이동우 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 김남수 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 장광우 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 이성헌 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 방효충 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2021

유상하중의 불확실성을 고려한 쿼드로터의 모델 참조 적응제어 기법 설계
이동우 ,  김남수 ,  장광우 외 2명 한국항공우주학회지 2021.11 학술저널
유상하중의 불확실성을 고려한 쿼드로터의 모델 참조 적응제어 기법 설계
이동우 ,  김남수 ,  장광우 외 2명 한국항공우주학회지 2021.09 학술저널
운송용 쿼드로터의 불확실성을 고려한 모델 참조 적응제어 기법 설계
이동우 ,  장광우 ,  김남수 외 2명 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2021.07 학술대회자료

초록·키워드

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쿼드로터를 활용한 운송 임무에서 임의의 유상하중을 장착하게 되면 질량, 관성모멘트, 무게중심의 위치와 같은 모델 파라미터가 변화하게 된다. 더욱이 유상하중이 기체에 장착되는 위치가 기체의 무게중심과 일치하지 않는 경우 무게중심의 변화는 야기되며 이는 제어 성능에 악영향을 미치게 된다. 이에 본 논문에서는 유상하중에 따른 모델의 불확실성을 보상하기 위하여, 선형 제차 조정기(Linear Quadratic Regulator, LQR) 기반의 모델 참조 적응 제어기법(Model Reference Adaptive Control, MRAC) 을 제안한다 먼저 고정된 유상하중을 고려한 쿼드로터의 동역학 모델을 유도하고, 선형 제차 조정기를 이용하여 기준제어기를 선정한다. 참조 모델은 과도응답을 향상하기 위해 폐루프 참조 모델을 사용하였으며 선형 제차 조정기를 통하여 선정하였다. 또한, 안정성 분석을 통하여 모델 파라미터를 추정하기 위한 적응 제어기법을 설계하였다. 제안하는 제어기의 성능을 확인하기 위하여 모델 파라미터의 불확실성이 존재하는 상황에서 선형 재차 조정기와 성능을 비교하였다. 그리고 외란이 있는 상황에서 기존의 모델 참조 적응 제어기법과도 제안한 제어기의 결과를 비교하여 과도응답과 강건성에 대해서도 분석하였다.

In transportation missions using quadrotor, the payload may change the model parameters, such as mass, moment of inertia, and center of gravity. Moreover, if position of the payload is constantly changing during flight, the effect can adversely affect the control performances. To handle this issue, we suggest Model Reference Adaptive Control based on Linear Quadratic Regulator(LQR+MRAC) to compensate the uncertainty caused by payload. Firstly, the mathematical modeling with the fixed payload is derived. Second, Linear Quadratic Regulator (LQR) is used to design the reference model and baseline controller. Also, through the Stability method, Adaptive law is derived to estimate the model parameters. To verify the performance of proposed control scheme, we compared LQR and LQR+MRAC in situations where uncertainties exist. And, when the disturbance exist, the classic MRAC and proposed controller is compared to analyze the transient response and robustness.
#Model Reference Adaptive Control(모델 참조 적응제어) #Center of Gravity(무게중심) #Payload(유상하중) #Closed-loop Reference Model(폐루프 참조 모델)

목차

ABSTRACT
초록
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 쿼드로터의 모델링
Ⅲ. LQR 기반의 적응제어 기법
Ⅳ. 수치 시뮬레이션 결과
Ⅴ. 결론
References

참고문헌 (17)

참고문헌 신청
Pounds, P. E. I., Bersak, D. R. and Dollar, A. M., “Stability of small-scale UAV helicopters and quadrotors with added payload mass under PID control,” Autonomous Robot, Vol. 33, February 2012, pp. 129~142. google schola Hassanalian, M. and Abdelkefi, A., “Classi-fications, applications, and design challenges of drones: A review,” Progress in Aerospace Sciences, Vol. 91, May 2017, pp. 99~131. google schola Salih, A. L., Moghavvemi, M., Mohamed, H. A. F. and Gaeid, K. S., “Modelling and PID controller design for a quadrotor unmanned air vehicle,” 2010 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics (AQTR), May 2010, pp. 1~5. google schola Reyes-Valeria, E., Enriquez-Caldera, R., CamachoLara, S. and Guichard, J., “LQR control for a quadrotor using unit quaternions: Modeling and simulation,” CONIELECOMP 2013, 23rd International Conference on Electronics, Communications and Computing, June 2013, pp. 172~178. google schola Voos, H., “Nonlinear control of a quadrotor micro-UAV using feedback-linearization,” 2009 IEEE International Conference on Mechatronics, May 2009, pp. 1~6. google schola

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