Négyrotoros UAV szabályozása
A helikopterek szabályozására való igény már a második világháború idején felmerült, a cél elsősorban stabil és gyors légi járművek megalkotása volt. A korabeli pilóta-támogató, navigációs segítséget nyújtó eszközök utódai ma már komplett funkciókat látnak el, megkezdődhetett a pilóta nélküli repülőgépek korszaka (UAV). A szenzortechnika és a beágyazott rendszerek előrehaladásának köszönhetően az ezredforduló után a civil szektorban is észrevehetően megnőtt az érdeklődés a kisméretű UAV-k iránt, mind hobbisták, mind egyetemi kutatók körében. A publikációk jelentős része a négyrotoros helikopterek modelljét veszi alapul, elsősorban annak kedvező dinamikai tulajdonságai miatt.
A szakirodalom által gyakran QUAV (Quadrotor UAV) vagy kisebb méret esetén MAV (Micro Aerial Vehicle) –ként emlegetett mechatronikai rendszerek biztató jövőképet mutatnak. A lehetséges alkalmazási példák a hegyvidéki mentéstől a kooperatív-terhelésű szállításon át, egészen a megfigyelő rendszerekig számtalan felhasználási területet lefednek.
A mikroprocesszoros rendszerek fejlődése ma már lehetővé teszi, hogy bonyolultabb, nagy számítási kapacitást igénylő szabályozókat implementálhassunk a célhardverre úgy, hogy megfelelő nemlineáris szabályozás esetén az komplex manőverekre is képes legyen.
A dolgozatom során felvázolom a QUAV dinamikai modelljét, ismertetek két lehetséges nemlineáris szabályozót, illetve részleteiben is elemzem az alkalmazáshoz megtervezett állapotbecslőt, amely esetünkben egy Kálmán-szűrő. Ezt követően az elméletet Matlab Simulink-ben készített szimulációs eredményekkel támasztom alá, a szabályozót pedig egy létező, open-source MAV termék, a Bitcraze Crazyflie Nano Quadcopter paramétereihez méretezve hangolom be, tekintettel az itt bemutatott szabályozó későbbi felhasználhatóságára.
