Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 5

Synteza i badania algorytmów sterowania ślizgowego modelu drona czterowirnikowego

Synthesis and research of the quadrotor sliding mode control algorithms

10.15199/48.2024.05.16

nr katalogowy: 148601
10.15199/48.2024.05.16

Streszczenie

Artykuł zawiera przykład realizacji symulacyjnej algorytmów sterowania ślizgowego dla przypadku problemu regulacji położeń kątowych drona czterowirnikowego. Zaproponowany został model matematyczny drona, który następnie zaimplementowano w środowisku symulacyjnym. Przedstawiono sposób projektowania regulatorów ślizgowych korzystając z metody Lapunowa celem przeprowadzenia dowodu stabilności układu. Artykuł zakończony został analizą porównawczą wyników symulacyjnych układów regulacji klasycznych z regulatorami opartymi o sterowanie ślizgowe.

Abstract

The article contains an example of a simulation implementation of sliding mode control algorithms for the problem of adjusting the angular position of a quadrotor. A mathematical model of the drone was proposed, which was then implemented in a simulation environment. The method of designing sliding mode controllers using the Lyapunov method in order to prove stability was presented. The article ends with a comparative analysis of simulation test results of classical control systems and controllers based on silding mode control.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Hoffmann G. M., Huang H., Waslander S. L., Tomlin C. J., Quadrotor Helicopter Flight Dynamics and Control: Theory and Experiment, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, str. 1 – 4, Hilton Head, Karolina Południowa, 2007.
[2] Almakhles D. J., Robust Backstepping Sliding Mode Control for a Quadrotor Trajectory Tracking Application, IEEE Access, vol. 8, str. 5515 – 5524, 2019.
[3] Argentim L. M., Rezende W. C., Santos, P. E., Aguiar R. A., PID, LQR and LQR-PID on a Quadcopter Platform, 2013 International Conference of Informatics, Electronics and Vision (ICIEV), str. 1 – 2, Dhaka, Bangladesz, 2013.
[4] Bao N., Ran X., Wu Z., Xue Y., Wang K., Research on attitude controller of quadcopter based on cascade PID control algorithm, 2017 IEEE 2nd Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC), str. 1493 – 1496, Chengdu, Chiny, 2017.
[5] Hoang V. T., Phung M. D., Ha Q. P., Adaptive Twisting Sliding Mode Control for Quadrotor Unmanned Aerial Vehicles, 2017 11th Asian Control Conference (ASCC), str. 671 – 674, Gold Coast, QLD, Australia, 2017.
[6] Labbadi M., Cherkaoui M., Adaptive Fractional-Order Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode-Based Robust Tracking Control of Quadrotor UAV With Gaussian Random Disturbances and Uncertainties, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, str. 1 – 3, 5, 2021.
[7] Mustapa Z., Saat S., Husin S. H., Zaid T., Quadcopter Psyhical Parameter Identification and Altitude System Analysis, 2014 IEEE Symposium on Industrial Electronics & Applications (ISIEA), str. 130, Kota Kinabalu, Malezja, 2014.
[8] Nemati H., Montazeri A., Output Feedback Sliding Mode Control of Quadcopter Using IMU Navigation, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), str. 634 – 636, Ilmenau, Niemcy, 2019.
[9] Sadigh R. S. M., Optimizing PID Controller Coefficients Using Fractional Order Based on Intelligent Optimization Algorithms for Quadcopter, 2018 6th RSI International Conference on Robotics and Mechatronics (IcRoM), str. 146 – 147, Teheran, Iran, 2018.
[10] Thanh H. L. N. N., Hong S. K., Quadcopter Robust Adaptive Second Order Sliding Mode Control Based on PID Sliding Surface, IEEE Access, vol. 6, str. 66850 – 66854, 2018.
[11] Paing H. S., Schagin A. V., Win K. S., Linn Y. H., New Designing Approaches for Quadcopter Using 2D Model Modelling a Cascaded PID Controller, 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), str. 2370 – 2372, Sankt Petersburg oraz Moskwa, Rosja, 2020.
[12] Pratama B., Muis A., Subiantoro A., Quadcopter Trajectory Tracking and Attitude Control Based on Euler Angle Limitation, 2018 6th International Conference on Control Engineering & Information Technology (CEIT), str. 1 – 3, Stambuł, Turcja, 2018.
[13] Yih C., Flight Conttrol of a Tilt-Rotor Quadcopter via Sliding Mode, 2016 International Automatic Control Conference (CACS), str. 65, 67, Taizhong, Tajwan, 2016.
[14] Castillo-Zamora J. J., Camarillo-Gomez K. A., Perez-Soto G. I., Rodriguez-Resendiz J., Comparision of PD, PID and SlidingMode Position Controllers for V-tail Quadcopter Stability, IEEE Access, vol. 6, str. 38092 – 38093, 2018.
[15] Prakosa J. A., Samokvalov D. V., Ponce G. R. V., Al.-Mahturi F. S., Speed Control of Brushless DC Motor for Quad Copter Drone Ground Test, 2019 IEEE Conference of Russian Young Researches in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), str. 644 – 645, Sankt Petersburg oraz Moskwa, Rosja, 2019.
[16] Cheng X., Liu Z., Robust Tracking Control of A Quadcopter Via Terminal Sliding Mode Control Based on Finite-time Disturbance Observer, 2019 14th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), str. 1217 – 1218, Xi’an, Chiny, 2019.
[17] Bari S., Hamdani S. S. Z., Khan H. U., Rehman M. U., Khan H., Artificial Neural Network Based Self-Tuned PID Controller for Flight Control of Quadcopter, 2019 International Conference on Engineering and Emerging Technologies (ICEET), str. 1 – 2, Lahaur, Pakistan, 2019.
[18] Fetan M., Sefidgari B. L., Barenji A. V., An Adaptive Neuro PID for Controlling the Altitude of Quadcopter Robot, 2013 18th International Conference on Methods & Models in Automation & Robotics (MMAR), str. 662 – 663, Międzyzdroje, Polska, 2013.
[19] Bartoszewicz A., Conventional Sliding Modes in Continuous and Discrete Time Domains, 2017 18th International Carpathian Control Conference (ICCC), str. 588 - 590, Sinaia, Rumunia, 2017.
[20] Utkin V., Lee H., Chattering Problem in Sliding Mode Control Systems, International Workshop on Variable Structure Systems, str. 346 – 350, Alghero, Włochy, 2006.
[21] Abrougui H., Hachicha S., Zaoui Ch., Dallagi H., Nejim S., Flight Controller Design Based on Sliding Mode Control for Quadcopter Waypoints Tracking, 2020 4th International Conference on Advanced Systems and Emergent Technologies (IC_ASET), str. 13, 16, Hammamet, Tunezja, 2020.
[22] Utkin V., Shi J., Integral Sliding Mode in Systems Operating under Uncertainy Conditions, Proceedings of 35th IEEE Conference on Decision and Control, str. 4591 – 4593, Kobe, Japonia, 1996.
[23] Elhennawy A. M., Habib M. K., Nonlinear Robust Control of a Quadcopter : Implementation and Evaluation, IECON 2018 – 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, str. 3782 – 3784, Waszyngton, DC, USA, 2018.
[24] Eltayeb A., Rahmat M. F., Basri M. A. M., Eltoum M. A. M., ElFerik S., An Improved Design of an Adaptive Sliding Mode Controller for Chattering Attenuation and Trajectory Tracking of the Quadcopter UAV, IEEE Access, vol. 8, str. 205968 – 205969, 205971 – 205972, 2020.
[25] Katiar A., Rashdi R., Ali Z., Baig U., Control and stability analysis of quadcopter, 2018 International Conference on Computing, Mathematics and Engineering Technologies (iCoMET), str. 4, Sukkur, Pakistan, 2018.
[26] Nemati H., Montazeri A., Output Feedback Sliding Mode Control of Quadcopter Using IMU Navigation, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), str. 634 – 636, Ilmenau, Niemcy, 2019.
[27] Tripathi V. K., Behera L., Verma N., Design of Sliding mode and Backstepping Controllers for a Quadcopter, 2015 39th National Systems Conference (NSC), str. 4, 6, Greater Noida, Indie, 2015.
[28] Thanh H. L. N. N., Hong S. K., Quadcopter Robust Adaptive Second Order Sliding Mode Control Based on PID Sliding Surface, IEEE Access, vol. 6, str. 66850 – 66854, 2018.
[29] Hoang V. T., Phung M. D., Ha Q. P., Adaptive Twisting Sliding Mode Control for Quadrotor Unmanned Aerial Vehicles, 2017 11th Asian Control Conference (ASCC), str. 671 – 674, Gold Coast, QLD, Australia, 2017.
[30] Elhennawy A. M., Habib M. K., Nonlinear Robust Control of a Quadcopter : Implementation and Evaluation, IECON 2018 – 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, str. 3782 – 3784, Waszyngton, DC, USA, 2018.
[31] Chen J., Jiang D., Study on Modeling and Simulation on Nongrid-connected Wind Turbine, 2009 World Non-Grid-Connected Wind Power and Energy Conference, str. 1 – 2, Nankin, Chiny, 2009.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-5 , nr katalogowy 148601 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma