두개의 Lead-Lag 제어기 스위칭을 이용한향상된 쿼드로터 고도 제어
Enhanced quadrotor altitude control by switching two lead-lag controller
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초록
본 논문에서는, 실험 데이터를 기반으로 쿼드로터 시스템의 고도 제어를 위한 Lead-Lag 제어기를 설계한다. 먼저, 동역학방정식을 통해 시스템의 전달함수를 도출하고, Routh-Hurwitz 판별법을 활용하여 시스템의 안정성을 분석한다. 이 후, 제어기의 이득 값을 조정하여 서로 다른 Lead-Lag 제어기를 설계한다. 이 중 하나의 제어기는 정착 시간이 빠르게, 다른 하나는 오버슈트가 작도록 설계한다. 설계된 두 제어기를 스위칭하여 적용한 경우와 스위칭하지 않은 경우의 출력 성능을 MATLAB/Simulink와 AR.Drone 을 이용하여 실험한다. 마지막으로, 설계한 Lead-Lag 제어기와 스위칭 제어기를 실제 쿼드로터 시스템인 AR.Drone에 적용하여 실험을 통해 제어기의 효용성을 검증한다
Abstract
In this paper, based on experimental data, we design a Lead-Lag controller for altitude control of the quadrotor system. First, the transfer function of the system is derived through the dynamic equations and the stability of the system is analyzed using the Routh-Hurwitz method. After that, different Lead-Lag controllers are designed by adjusting the gain values of the controller. One of the controllers is designed to have a fast settling time, while the other is designed to have a small overshoot. We show that the output performance is improved by switching two specified controllers via MALAB/Simulink and AR.Drone. Finally, our designed Lead-Lag switching controllers are applied to the AR.Drone to verify the effectiveness of our control method through experiments.