Купить (600 RUB)
сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Алгоритмизация следящего управления движением квадрокоптера с гарантированным быстродействием методом функций Ляпунова
https://doi.org/10.17587/mau.26.306-315
Аннотация
Представлена методика синтеза закона следящего управления движением квадрокоптера с гарантированным быстродействием. Динамическая модель квадрокоптеров представляет собой сложную систему с шестью степенями свободы. Для синтеза закона управления для системы сначала строится архитектура управления, а затем выводятся законы управления для каждой подсистемы. Свойство сходимости каждого закона управления обеспечивается за счет использования виртуальной системы в виде системы со строгой обратной связью, которая применяется для синтеза законов управления. Закон управления выводится с помощью диффеоморфизма между подсистемой и виртуальной системой. Сходимость гарантируется с помощью специальной функции Ляпунова. Результаты моделирования подтверждают эффективность разработанных законов управления.
Ключевые слова
Об авторах
Ч. С. Нгуен
Технический университет Ле Куи Дон
Вьетнам
Вьетнам
Канд. техн. наук, зав. кафедры автоматизации и вычислительной техники
Ханой
Ф. К. Фам
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Россия
Россия
Аспирант
Москва
Список литературы
1. Zhang L., Wang B., Peng W., Li C., Lu Z., Guo Y. Forest fire detection solution based on UAV aerial data, Int. J. Smart Home, 2015, vol. 9, no. 8, pp. 239—250.
2. Al-Kaff A., Madridano A., Campos S., García F., Martín D., Escalera A. Emergency support unmanned aerial vehicle for forest fire surveillance, Electronics, 2020, vol. 9, no. 2, p. 260.
3. Idrissi M., Salami M., Annaz F. A Review of Quadrotor Unmanned Aerial Vehicles: Applications, Architectural Design and Control Algorithms, J Intell Robot Syst, 2022, vol. 104, no. 22.
4. Abdelhay S., Zakriti A. Modeling of a Quadcopter Trajectory Tracking System Using PID Controller, The 12th International Conference Interdisciplinarity in Engineering, Procedia Manufacturing, 2019, no. 32, pp. 564—571.
5. Wang Y., Hou Y., Lai Zh., Cao L., Hong W., Wu D. An adaptive PID controller for path following of autonomous underwater vehicle based on Soft Actor—Critic, Ocean Engineering, 2024, vol. 307, pp. 118—171.
6. Ahmad F., Kumar P., Bhandari A., Patil P. P. Simulation of the Quadcopter Dynamics with LQR based Control, Materials Today: Proceedings, 2020, no. 24.
7. Duan Y., Xiang X., Liu Ch., Yang L. Double-loop LQR depth tracking control of underactuated AUV: Methodology and comparative experiments, SoftwareX, 2024, vol. 27, p. 101884.
8. Nonami K., Kendoul F., Suzuki S., Wang W., Nakazawa D. Autonomous Flying Robots, Tokyo, Springer, 2010.
9. Nimirich N. S., Filimonov N. B. Robust tracking motion control of the quadcopter based on the method of "deep" feedback, Journal of Advanced Research in Technical Science, 2024, iss. 43, 121 p.
10. Utkin V. I., Vadim I. Sliding mode control. Variable Structure Systems: From Principles to Implementation, IET Control Engineering Series, IET, Stevenage, 2004, vol. 66.
11. Eltayeb A., Rahmat M. F., Basri M. A. M. Sliding mode control design for the attitude and altitude of the quadrotor uav, Int. J. Smart Sens. Intell. Syst., 2020, vol. 13, no. 1, pp. 1—13.
12. Bouadi H., Bouchoucha M., Tadjine M. Sliding Mode Control based on Backstepping Approach for an UAV Type-Quadrotor, World Acad. Sci. Eng. Technol. Int. J. Mech. Mechatron. Eng., 2007.
13. Silva A. L., Santos D. A. Fast nonsingular terminal sliding mode flight control for multirotor aerial vehicles, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., 2020, vol. 56, no. 6, pp. 4288—4299.
14. Hassani H., Mansouri A., Ahaitouf A. Robust trajectory tracking control of an uncertain quadrotor via a novel adaptive nonsingular sliding mode control, Arab. J. Sci. Eng., 2023, pp. 1—25.
15. Belinskaya Yu. S., Chetverikov V. N. Control of a fourrotor helicopter, Science and Education, 2012, no. 5, pp. 157—171 (in Russian).
16. Filimonov A. B., Filimonov N. B. Methods of "flexible" trajectories in the tasks of terminal control of aircraft vertical maneuvers. Ch. 2, Problems of control of complex dynamic objects of aviation and space technology, Мoscow, Machinostroenie, 2015, pp. 51—110 (in Russian).
17. Filimonov N. B., Nikonenko T. M. Computer analysis of the degeneration effect at the end time process terminal control of aircraft, Journal of Advanced Research in Technical Science, 2020, iss. 19, pp. 43—50 (in Russian).
18. Filimonov N. B., Nikonenko T. M., Fomichev V. A. Algorithm for controlling the alignment of landing maneuver of aircraft by the method of "flexible" polynomial trajectories, Journal of Advanced Research in Technical Science, 2021, iss. 25, pp. 43—49 (in Russian).
19. Khalil H. Nonlinear Systems. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, USA, 2003.
20. Basri M. Trajectory tracking control of autonomous quadrotor helicopter using robust neural adaptive backstepping approach, Journal of Aerospace Engineering, 2018, no. 31, pp. 04017091.
21. Zou Y., Meng Z. Immersion and invariance-based adaptive controller for quadrotor systems, IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., Syst., 2018, no. 49, pp. 2288—2297.
22. Huang Y., Xue W. Active disturbance rejection control: Methodology and theoretical analysis, ISA Trans., 2014, no. 53, pp. 963—976.
23. Aboudonia A., El-Badawy A., Rashad R. Active anti-disturbance control of a quadrotor unmanned aerial vehicle using the command filtering backstepping approach, Nonlinear Dyn., 2017, no. 90.
24. Saibi A., Boushaki R., Belaidi H. Backstepping Control of Drone, Eng. Proc., 2022, no. 14, p. 4.
25. Yu J., Shi P., Zhao L. Finite-time command filtered backstepping control for a class of nonlinear systems, Automatica, 2018, no. 92, pp. 173—180.
26. Arif A., Wang H., Castaneda H., Wang Y. Finite-Time Tracking of Moving Platform with Single Camera for Quadrotor Autonomous Landing, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 70, 2023, pp. 2573—2586.
27. Egupov N. D., Pupkov K. A. Ed. Methods of classical and modern theory of automatic control, Vol. 5, Bauman Moscow State Technical University, 2025 (in Russian).
28. Nguyen C. X., Phan H. Ng., Hoang L. D., Tran H. Ng. The design of a quasi-time optimal cascade controller for ball and beam system, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2021, no. 1029, p. 012020.
29. Chiem N. X., Hai P. N., Long H. D., Khoa T. D., Le M. K., Thuy X. P. Building quasi-time-optimal control laws for ball and beam system, 2019 3rd International Conference on Recent Advances in Signal Processing, Telecommunications & Computing (SigTelCom), 2019.
30. Chiem N. X., Hai N. P. Design controler of the quasitime optimization approach for stabilizing and trajectory tracking of inverted pendulum, XIV International Scientific-Technical Conference "Dynamic of Technical Systems" (DTS-2018), MATER. Web Conf. 2018, vol. 226 (in Russian).
31. Barbashin E. A. Introduction to the Theory of Stability, Moscow, Nauka, 1967, 223 p. (in Russian).
32. Yu J., Shi P., Zhao L. Finite-time command filtered backstepping control for a class of nonlinear systems. Automatica 92, 2018, 173—180.
33. Zuo Z., Tie L. Distributed robust finite-time nonlinear consensus protocols for multi-agent systems, Int. J. Syst. Sci., 2016, vol. 47, no. 6, pp. 1366—1375.
34. Zenkevich S. L., Galustyan N. K. Algorithm for Quadrocopter Trajectory Control and Flight Modeling, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, vol. 16, no. 8, pp. 530—535 (in Russian).
35. Shavin M., Pritykin D. Tilt-Rotor Quadrotor Control System Design and Mobile Object Tracking, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2019, vol. 20, no. 10, pp. 629—639 (in Russian).
36. Kolesnikov A. A. Synergetics control theory, Moscow, Energoatomizdat, 1994, 343 p. (in Russian).
37. Kim D. P. Theory of automatic control. Multidimensional, nonlinear, optimal and adaptive systems, vol. 2, Moscow, FIZMATLIT, 2004,464 p. (in Russian).
Рецензия
Для цитирования:
Нгуен Ч., Фам Ф. Алгоритмизация следящего управления движением квадрокоптера с гарантированным быстродействием методом функций Ляпунова. Мехатроника, автоматизация, управление. 2025;26(6):306-315. https://doi.org/10.17587/mau.26.306-315
For citation:
Nguyen C., Pham P. Algorithm for Finite-Time Tracking Control of Quadcopter Motion Using the Lyapunov Function Method. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2025;26(6):306-315. https://doi.org/10.17587/mau.26.306-315
Просмотров:
130
.png)
Послать статью по эл. почте 