쿼드로터 자세제어를 위한 슈퍼 트위스팅 알고리즘의 성능 분석

장석호; 양유영; 이현재

doi:10.5139/JKSAS.2020.48.5.373

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저자정보: 장석호 (Chosun University) 양유영 (Chosun University) 이현재 (Chosun University)

저널정보: 한국항공우주학회 한국항공우주학회지 韓國航空宇宙學會誌第48卷第5號

발행연도: 2020.05

수록면: 373 - 381 (9page)

DOI: 10.5139/JKSAS.2020.48.5.373

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쿼드로터는 대칭적인 구조로 모델링이 간단하지만 외란과 시스템의 불확실성에 민감하다는 단점이 있다. 쿼드로터의 제어를 위해 비교적 간단하게 적용이 가능한 PID 제어가 많이 연구되고 있지만, 비선형 시스템에서는 정밀한 제어가 힘들다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 외란과 시스템의 불확실성에 강인한 특징을 가지는 슈퍼 트위스팅 알고리즘(Super twisting algorithm)을 이용한 쿼드로터 제어를 제안한다. 이 제어기법을 이용하여 쿼드로터의 자세제어기를 구성하였다. 구성한 제어기의 성능을 검증하기 위해 시뮬레이션 및 실제 비행시험을 진행하였다. 제어기의 보다 객관적인 성능 검증을 위해 PID 제어와 성능 비교를 진행하였다.

#Quadrotor(쿼드로터) #Flight Performance(비행 성능) #PID Control(PID 제어) #Sliding Mode Control(슬라이딩 모드 제어) #Super Twisting Algorithm(슈퍼 트위스팅 알고리즘)

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Salih, A. L., Moghavvemi, M., Mohamed, H. A. F., and Gaeid, K. S., “Modelling and PID controller design for a quadrotor unmanned air vehicle,” 2010 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics (AQTR), Vol. 1, May 2010.

Shtessel, Y., Edwards, C., Freidman, L., and Levant, A., Sliding Mode Control and Observation, Birkhauser, NewYork, 2013, pp. 1~42.

Nicol, C., Macnab, C. J. B., and Ramirez- Serrano, A., “Robust neural network control of a quadrotor helicopter,” 2008 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, IEEE, May 2008, pp. 1233~1238.

Madani, T., and Benallegue, A., “Backstepping control for a Quadrotor Helicopter,” 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE, October 2006, pp. 3255~3260.

Swikir, A. M. L., “Chattering Analysis of the System with Higher Order Sliding Mode Control,” PhD Thesis, Ohio State University, 2015.

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