دوره 22، شماره 4 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 22 شماره 4 1404 )
جلد 22 شماره 4 صفحات 127-118 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Aghili-Ashtiani A, Barati M. Estimating the Physical Parameters of Y-shape Octarotor Using a Combination of Recursive Least Squares and Nonlinear Kalman Filter. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2025; 22 (4) :118-127
URL: http://jiaeee.com/article-1-1753-fa.html
URL: http://jiaeee.com/article-1-1753-fa.html
عقیلی آشتیانی آریا، براتی محمد. تخمین پارامترهای فیزیکی پهپاد عمود-پرواز هشت-ملخه Y-شکل منتظم با بهکارگیری روش ترکیبی فیلتر کالمن غیرخطی و کمینه مربعات بازگشتی. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1404; 22 (4) :118-127
دانشکده مهندسی برق- دانشگاه تفرش
چکیده: (586 مشاهده)
در این مقاله، پارامترهای فیزیکی پهپاد عمود-پرواز هشت-ملخه (اکتاروتور)، با تعداد حسگر کمتر از طول بردار حالت و اندازهگیریهای آلوده به نویز و مدل غیرخطی تخمین زده شدهاند. این کار به کمک ترکیب روشهای مبتنی بر فیلتر کالمن و روش کمینه مربعات بازگشتی (RLS) انجام شده است. دانستن مقدار نسبتا دقیق این پارامترها کمک میکند که بتوانیم یک کنترلکنندهی مدل-محور مناسب طراحی کنیم. پارامترهای تخمین زده شده عبارتند از: گشتاورهای لختی بدنه (I_x و I_y و I_z)، گشتاور لختی چرخانه (J_r)، ضریب رانش (b) و ضریب پَسار (d). برای این که مساله به واقعیت نزدیکتر باشد، فرض شده است که (۱) از دوازده حالت سیستم، تنها شش حالت قابل اندازهگیری هستند؛ (۲) اندازهگیریها نویزآلود هستند. از این رو، ابتدا شش حالت نامعلوم به وسیلهی فیلتر مناسب از خانوادهی کالمن تخمین زده شدهاند. سپس، حالتهای تخمینزده شده در تخمین پارامترها به کمک روش RLS بهکارگیری شدهاند. عملیات تخمین پیشنهادی به صورت برخط و در حین پرواز پرنده قابل انجام است. از آنجا که تخمین پارامترها، نیازمند دادههایی با غنای کافی است، برای اکتساب داده در حال پرواز، حلقهی کنترلی با یک کنترلکنندهی PID با تنظیم نه چندان دقیق بسته شده است. نتایج شبیهسازی انواع آزمایشهای انجام شده، موید موفقیتآمیز بودن طرح پیشنهادی برای شناسایی سیستم است.
واژههای کلیدی: پهپاد چند-ملخه، پرندهی عمود-پرواز، شناسایی سیستم، تخمین پارامتر، فیلتر کالمن توسعهیافته، فیلتر کالمن بیاثر، روش کمینه مربعات بازگشتی
فهرست منابع
1. [6] A. Kaba and E. Kıyak, "Optimizing a Kalman filter with an evolutionary algorithm for nonlinear quadrotor attitude dynamics," Journal of Computational Science, vol. 39, p. 101051, 2020. [DOI:10.1016/j.jocs.2019.101051]
2. [7] J. Zhao, X. Wang, G. Gao, J. Na, H. Liu, and F. Luan, "Online adaptive parameter estimation for quadrotors," Algorithms, vol. 11, no. 11, p. 167, 2018. [DOI:10.3390/a11110167]
3. [8] M. F. Sani, M. Shoaran, and G. Karimian, "Automatic landing of a low-cost quadrotor using monocular vision and Kalman filter in GPS-denied environments," Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, vol. 27, no. 3, pp. 1821-1838, 2019. [DOI:10.3906/elk-1809-204]
4. [9] W. You, F. Li, L. Liao, and M. Huang, "Data fusion of UWB and IMU based on unscented Kalman filter for indoor localization of quadrotor UAV," Ieee Access, vol. 8, pp. 64971-64981, 2020. [DOI:10.1109/ACCESS.2020.2985053]
5. [10] X. Chen, G. Zhang, C. Lu, and J. Cheng, "Quadrotor aircraft attitude control algorithm based on improved UKF," in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, vol. 233, no. 4: IOP Publishing, p. 042037. [DOI:10.1088/1755-1315/233/4/042037]
6. [11] Y. Xu, Y. S. Shmaliy, X. Chen, Y. Li, and W. Ma, "Robust inertial navigation system/ultra wide band integrated indoor quadrotor localization employing adaptive interacting multiple model-unbiased finite impulse response/Kalman filter estimator," Aerospace Science and Technology, vol. 98, p. 105683, 2020. [DOI:10.1016/j.ast.2020.105683]
7. [12] J. Gośliński, A. Kasiński, W. Giernacki, P. Owczarek, and S. Gardecki, "A study on coaxial quadrotor model parameter estimation: an application of the improved square root unscented Kalman filter," Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol. 95, pp. 491-510, 2019. [DOI:10.1007/s10846-018-0857-x]
8. [13] M. Rahmati, M. R. Arvan, and B. N. Araabi, "State estimation of VTOL octorotor for altitude control by using hybrid extended Kalman filter," in 2017 5th International Conference on Control, Instrumentation, and Automation (ICCIA), 2017: IEEE, pp. 189-194. [DOI:10.1109/ICCIAutom.2017.8258676]
9. [14] T. Chevet, M. Makarov, C. S. Maniu, I. Hinostroza, and P. Tarascon, "State estimation of an octorotor with unknown inputs. Application to radar imaging," in 2017 21st International Conference on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), 2017: IEEE, pp. 723-728. [DOI:10.1109/ICSTCC.2017.8107122]
10. [15] R. Doraiswami, L. Cheded, and M. Brinkmann, "Kalman-Filter-Based Accurate Trajectory Tracking and Fault-Tolerant Control of Quadrotor," in Proceedings of the 8th International Conference of Control Systems, and Robotics (CDSR'21), Virtual Conference, 2021, pp. 23-25. [DOI:10.11159/cdsr21.302]
11. [16] G. Rigatos, P. Siano, M. Abbaszadeh, and A. Monteriu, "A nonlinear optimal control approach for the autonomous octorotor," Advanced Control for Applications: Engineering and Industrial Systems, vol. 2, no. 3, p. e50, 2020. [DOI:10.1002/adc2.50]
12. [17] D. Merhy et al., "Guaranteed set-membership state estimation of an octorotor's position for radar applications," International Journal of Control, vol. 93, no. 11, pp. 2760-2770, 2020. [DOI:10.1080/00207179.2020.1825796]
13. [18] A. Azarbani and R. Abbasi, "Optimal state estimation of air handling unit system without humidity sensor using unscented kalman filter," in 2019 6th International Conference on Control, Instrumentation and Automation (ICCIA), 2019: IEEE, pp. 1-6. [DOI:10.1109/ICCIA49288.2019.9030871]
14. [19] V. G. Adir and A. M. Stoica, "Integral LQR control of a star-shaped octorotor," Incas Bulletin, vol. 4, no. 2, p. 3, 2012. [DOI:10.13111/2066-8201.2012.4.2.1]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است. |
