Adaptive control of obemannade luftfartyg har på senare tid fått intresse för flygkontroll. Kontrollalgoritmer syftar till att ge robusthet i närvaro av osäkra parametrar, omodellerad dynamik, yttre störningar eller felsituationer. Eftersom adaptiva styralgoritmer i förväg är utformade för att ta hänsyn till osäker systemdynamik och bestämma systemparametrarna online ger de ett lovande tillvägagångssätt för att förbättra kontrollsystemets robusthet w.r.t. Parameterosäkerheter. I det här dokumentet presenterar vi en adaptiv attitydregulator för en quadcopter som utnyttjar systemets fulla dynamiska bandbredd. Konceptet Modellreferens Adaptive Control används i kombination med en ickelinjär styrstruktur baserad på metoden för ickelinjär, dynamisk inversion. Standardmodifieringar av robusthet används och anpassas till den specifika applikationen på quadcoptern för att säkerställa långsiktig stabilitet och robusthet mot omodellerad dynamik samt yttre störningar utan ihållande excitation. Fokus ligger på snabb och robust anpassning, så att även kompletta återställningar av adaptivsystemet under flygning är möjliga. Ytterligare frågor som obegränsad tillväxt av adaptiva vinster eller integratorvindar på grund av ställdonsbegränsningar redovisas i styrstrukturen och förhindras framgångsrikt. En liten quadcopter används som experimentell plattform, vilket gör det möjligt för författarna att utföra verkliga flygexperiment utan att behöva dyra flygtester på större system. Därför är alla algoritmer optimerade för att köra med hög uppdateringshastighet på den inbyggda mikroprocessor hårdvaran. Den snabba uppdateringshastigheten på 1 kHz av styrslingorna är en nyckelfunktion för att uppnå systemets höga prestanda. Verktygen baserade på MATLAB/Simulink för att designa styrsystemet, implementationen och optimeringen av den inbyggda hårdvaran presenteras såväl som quadcoptern själv. Experimentella resultat visar att ett mycket adaptivt styrsystem kan hantera ett stort antal yttre störningar eller parameterförändringar. För att visa kapaciteten och verifiera regulatorns utformning presenteras flygtestresultat för följande tre extrema fel- och osäkerhetsförhållanden: 1. Simulerad effektförlust för en viss motor; 2. Störning på grund av yttre vikt hängde på en fyrhjuling arm och avskurna under flygning; 3. Fullständig vinståterställning till noll under flygning. De experimentella resultaten visar att adaptiv styrenhet kan justeras tillräckligt snabbt för att bibehålla stabiliteten och återställa önskad transient prestanda under dessa ogynnsamma förhållanden. Det presenterade adaptiva styrsystemet och implementeringen på quadcoptern och dess mikroprocessorhårdvara med hjälp av det enkla MATLAB/Simulink-ramverket är en utgångspunkt för pågående forskning och utveckling av adaptiva algoritmer på mikroflygplan. Det gör det möjligt att utföra lågprisvalidering av styralgoritmer i verkliga flygexperiment utan behov av intensiv kunskap om programmeringsspråk eller maskinvarudesign.
En känd nackdel med adaptiva regulatorer är en brist på robusthet på grund av fenomen som sprängning REF.
Adaptive Control of a Quadcopter in the Presence of large/complete Parameter Uncertainties
{'venue': 'Infotech@Aerospace 2011', 'journal': 'Infotech@Aerospace 2011', 'mag_field_of_study': ['Engineering']}