Négyrotoros UAV útpont navigációjának tervezése szimulációval

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Stumpf Péter Pál
Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

A szakdolgozat témája a manapság mind kutatók, mind mérnök hallgatók körében igen nagy népszerűségnek örvendő UAV-k (Unmanned Arial Vehicle) vagy ismertebb kifejezéssel drónok. A napjainkban legismertebb drón, a négyrotoros UAV, egyszerűbben quadrocopter, könnyen beszerezhető alacsony áron. Egy ilyen rendszer szabályozása szép példa a modern szabályozástechnika eszközeire: gyors mintavételezés, nemlineáris szabályozási elméletek, állapotbecslő. A quadrocopter dinamikai viselkedésének leírása már maga szép mechanikai probléma, és a motorok szabályzása a gyro szenzor és a gyorsulás szenzor jelei alapján olyan feladat ahol majdnem minden tudásomat fel tudtam használni amit a bachelor mechatronikai mérnöki tanulmányaim során szereztem.

A projekt során egy szöghelyzet szabályozó (ún. repülés vezérlő) , illetve egy útpont navigáció is kifejlesztésre került Software in the Loop szimulációval. Ez azt jelenti hogy elsőként a quadrocopter matematikai modellje lett felépítve Matlab/Simulink környezetben annak érdekében hogy a rendszer nem lineáris viselkedését szimulálni lehessen. Majd ezen szimulációval, elsőként a repülés vezérlő algoritmus terveztem meg és hangoltam be ami szöghelyzetet szabályozza (három PID szabályozó a három Euler szögnek, de tartalmaz némi nemlineáris szabályzást is). Egy tipikus kereskedelmi távirányitható quadrocopter ehhez hasonló szabályzót tartalmaz. Viszacsatoló jelként a gyro szenzor jelét használtam. Annak érdekében hogy a szimuláció valósághű legyen az elektromos jel terjedésekor keletkező véletlenszerű zaj is figyelembe lett véve.

Továbbá kifejlesztésre került egy ún. útpont navigáció, ami –GPS-el együtt- akár automata pilótaként is használható. A útpont navigáció azt jelenti hogy a gép egy pontok által definiált utat követ a 3 dimenziós térben. A pontok között igyekszik a legrövidebb úton, vagyis az egyenesen, haladni. Az algoritmus 3 PID szabályzót tartalmaz a pozíció stabilizálásához, ahol a visszacsatoló jel a gyorsulás szenzor jeléből származik.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.