view in publisher's site

Navigation and Control of Unconventional VTOL UAVs in Forward-Flight With Explicit Wind Velocity Estimation

This letter presents a solution for the state estimation and control problems for a class of unconventional vertical takeoff and landing (VTOL) UAVs operating in forward-flight conditions. A tightly-coupled state estimation approach is used to estimate the aircraft navigation states, sensor biases, and the wind velocity. State estimation is done within a matrix Lie group framework using the Invariant Extended Kalman Filter (IEKF), which offers several advantages compared to standard multiplicative EKFs traditionally used in aerospace and robotics problems. An SO(3)-based attitude controller is employed, leading to a single attitude control law without a separate sideslip control loop. A control allocator is used to determine how to use multiple, possibly redundant, actuators to produce the desired control moments. The wind velocity estimates are used in the attitude controller and the control allocator to improve performance. A numerical example is considered using a sample VTOL tailsitter-type UAV with four control surfaces. Monte-Carlo simulations demonstrate robustness of the proposed control and estimation scheme to various initial conditions, noise levels, and flight trajectories.

ناوبری و کنترل VTOL UAVs غیر متعارف در پرواز رو به جلو با برآورد سرعت باد صریح

این نامه، راه حلی را برای مسایل تخمین حالت و کنترل برای دسته‌ای از UAVs های غیر مرسوم فرود و برخاست عمودی (VTOL)که در شرایط پرواز رو به جلو عمل می‌کنند، ارائه می‌دهد. یک روش تخمین حالت به شدت هم‌بسته برای تخمین حالت‌های ناوبری هواپیما، سوگیری‌های سنسور، و سرعت باد استفاده می‌شود. تخمین حالت در چارچوب ماتریس گروه Lie با استفاده از فیلتر کالمن گسترش‌یافته متغیر (IEKF)انجام می‌شود، که چندین مزیت را در مقایسه با EKF های ضربی استاندارد که به طور سنتی در مسائل هوافضایی و رباتیک استفاده می‌شوند، ارائه می‌دهد. یک کنترل‌کننده وضعیت مبتنی بر SO (۳)به کار گرفته می‌شود، که منجر به یک قانون کنترل وضعیت واحد بدون یک حلقه کنترل لبه فرعی مجزا می‌شود. یک تخصیص دهنده کنترل برای تعیین چگونگی استفاده از محرک‌های چندگانه و احتمالا اضافی برای تولید لحظات کنترل مورد نظر استفاده می‌شود. برآورده‌ای سرعت باد در کنترلر وضعیت و تخصیص دهنده کنترل برای بهبود عملکرد استفاده می‌شوند. یک مثال عددی با استفاده از یک نمونه VTOL مدل پایشگر UAV نوع UAV با چهار سطح کنترل در نظر گرفته شده‌است. شبیه‌سازی‌های مونت کارلو قدرت طرح کنترل و برآورد پیشنهادی را برای شرایط اولیه مختلف، سطوح نویز و مسیرهای پرواز نشان می‌دهد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Artificial Intelligence
  • ترجمه مقاله Artificial Intelligence
  • مقاله هوش مصنوعی
  • ترجمه مقاله هوش مصنوعی
  • مقاله Computer Science Applications
  • ترجمه مقاله Computer Science Applications
  • مقاله کاربردهای علوم کامپیوتر
  • ترجمه مقاله کاربردهای علوم کامپیوتر
  • مقاله Computer Vision and Pattern Recognition
  • ترجمه مقاله Computer Vision and Pattern Recognition
  • مقاله بینایی کامپیوتری و تشخیص الگو
  • ترجمه مقاله بینایی کامپیوتری و تشخیص الگو
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.