Multirotoros kopterek kvaternió-alapú szabályozása
Az egyre inkább népszerű quadcoptert a szabályozástechnika teszi megvalósíthatóvá, és működőképessé. Bár nagyon egyszerű egy ilyen kopter mechanikai felépítése, a legkisebb zavarás is kibillentheti egyensúlyából. Mivel nincs csillapítás, illetve visszatérítő erő a dinamikájában, ezért aktív szabályozás használata szükséges. A szabályozás segítségével megváltoztathatjuk a quadcopter dinamikáját, úgy, hogy az állandó instabil egyensúlyi helyzete körül stabil maradjon.
A quadcoptert számtalan módon lehet szabályozni, minél több jellemzőt szabályozunk, annál könnyebb lesz az irányítása, tehát nem kell tapasztaltnak lenni a reptetéséhez. A legalapvetőbb módja a szabályozásnak a "gyro" mód, ahol a pilóta a lokális koordináta rendszerben mért szögsebességre szabályoz. Ebben az esetben a quadcopter csak a giroszkóp által mért értékre szabályoz, bármilyen orientációban (akár fejjel lefelé) is legyen. A következő az „attitude”, vagy orientáció mód, ahol a pilóta a kívánt orientációt adhatja meg.
A dolgozatom fő célja egy újszerű kvaternió alapú szabályozási algoritmus kidolgozása multirotoros helikopterekhez. A kvaterniók (négy dimenziós komplex számok) segítségével ugyanis elkerülhetőek az Euler-szögek használatakor megjelenő szingularitások, valamint a Direction Cosine Matrix reprezentációval kapott kapcsolt differenciálegyenlet rendszerek.
A kvaternió alapú megközelítés előnye, hogy a dinamika lineáris egyenlettekkel írható le, így az orientációtól függetlenül ténylegesen (és nem csak közelítőleg) lineáris szabályozás használható. A dolgozat végén ezt az új módszert összehasonlítottuk a klasszikus Euler és Direction Cosine Matrix-os megoldással.
szerző
-
Petényi József
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kalmár-Nagy Tamás
Docens, Áramlástan Tanszék
