[논문]극 배치 기법을 활용한 쿼드로터 시스템의 자세 및 호버링 제어

박지선; 오상영; 최호림

doi:10.7471/ikeee.2020.24.1.106

극 배치 기법을 활용한 쿼드로터 시스템의 자세 및 호버링 제어
Attitude and Hovering Control of Quadrotor Systems using Pole Placement Method 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.24 no.1, 2020년, pp.106 - 119

박지선 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-A University) , 오상영 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-A University) , 최호림 (Dept. of Electrical Engineering, Dong-A University)

초록
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본 논문에서는 극 배치 기법을 활용하여 쿼드로터 시스템의 제어기법을 제안한다. 일반적으로 상태 궤환 제어기를 사용하여 제어된 시스템 성능을 개선하기 위해서는 많은 제어 이득 값 선정에서의 시행착오가 필요하다. 이러한 복잡성을 완화시키고, 체계적인 제어 이득 선정을 위해 쿼드로터의 폐루프 시스템을 분석한다. 시스템 성능을 개선시키기 위해 극 배치 기법을 활용한 제어 이득 결정 알고리즘을 제안한다. 제안된 제어기법은 실제 시스템인 쿼드로터에 적용하여 유효성을 입증한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a control scheme for quadrotor system using a pole placement method. When using a state feedback controller, a lot of trial and error in selection of control gains are often required to improve system performance. In order to relax this complicated process, we analyze the closed-loop system associated with control gains. Then, we present a control gain selection algorithm for control gains using a pole placement method to improve the system performance. The proposed control method is applied to the actual quadrotor system to illustrate the validity of the proposed method.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Structure of quadrotor system [6]. 그림 1. 쿼드로터의 시스템 구조 [6]
표 Table 1. Parameters Table [9]. 표 1. 변수 테이블 [9]
그림 Fig. 2. Control architecture of quadrotor. 그림 2. 쿼드로터의 제어 구조
그림 Fig. 3. Gain selection algorithm for control gains. 그림 3. 제어이득 결정 알고리즘
표 Table 2-1. Adjustment of the control gain for overshoot, setting time and ultimate bound (case 1). 표 2-1. 오버슈트, 정착시간 그리고 최대 수렴 범위를 위한 제어이득 값 조절방법 (경우 1)
표 Table 2-2.Adjustment of the control gain for overshoot, setting time and ultimate bound (case 2, case 3). 표 2-2. 오버슈트, 정착시간 그리고 최대 수렴 범위를 위한 제어이득 값 조절방법 (경우 2, 경우 3)
그림 Fig. 4. Quadrotor experiment environment. 그림 4. 쿼드로터 실험 환경
그림 Fig. 5. Height and angle of quadrotor (Initial setup). 그림 5. 쿼드로터의 높이와 각도 (초기 설정)
그림 Fig. 6. Height and angle of quadrotor (After algorithm). 그림 6. 쿼드로터의 높이와 각도 (제어 알고리즘 적용)
그림 Fig. 7. Height error comparison results. 그림 7. 높이의 오차 비교 결과
그림 Fig. 8. Roll angle error comparison results. 그림 8. Roll 각도의 오차 비교 결과
그림 Fig. 9. Pitch angle error comparison results. 그림 9. Pitch 각도의 오차 비교 결과
그림 Fig. 10. Yaw angle error comparison results. 그림 10. Yaw 각도의 오차 비교 결과
표 Table 3. Results of a comparison before and after using an algorithm. 표 3. 알고리즘 사용 전과 사용 후의 비교 결과

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