多旋翼无人机的广义推力估计与控制方法
机器人学
2024-12-05 v1
摘要
本文针对小型多旋翼无人航空器 (UAV) 螺旋桨的推力估计与控制问题进行了研究。准确控制多旋翼机飞行过程中每个螺旋桨产生的推力是实现稳健控制的关键挑战之一。最常用的做法是采用简单的二次模型来近似螺旋桨速度与推力之间的映射关系。该模型在非悬停飞行条件下会失效, 引入控制管道中的误差。螺旋桨周围气动模型的一种方法是刀叶元动量理论 (BEMT)。本文提出了一种基于 BEMT 的闭环推力估计与控制方法, 以消除寻找多个气动系数的繁琐校准步骤。我们以已有数值作为基线, 并通过简单的台架实验拟合推力估计值与实际值的最接近值, 从而仅需一个标度值。为每个螺旋桨实现了 feedforward PID 推力控制, 并通过两套多旋翼 UAV 平台 (250mm 和 500mm) 的户外实验验证了该方法。统计分析结果表明, 在气动条件变化的飞行场景下, 推力估计与控制相对于二次模型提供了更好的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2412.02874,
title = {A Generalized Thrust Estimation and Control Approach for Multirotors Micro Aerial Vehicles},
author = {Davi Santos and Martin Saska and Tiago Nascimento},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02874},
year = {2024}
}