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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최원혁
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한서대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
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본 논문은 쿼드콥터가 받는 외란으로부터 자세를 인지하고 유지하기 위해 쿼드콥터 기체 내에 별도의 MEMS센서를 탑재 하여 이용하였다. 상보필터와 칼만필터의 융합을 통한 안정적인 자세제어 기법을 제안하고자 한다. 쿼드콥터의 안정적인 자세제어를 위해 MEMS센서를 사용하여 자이로와 가속도 데이터를 측정하고 상보필터를 통해 잡음 및 드리프트현상을 제거하면 데이터 연산량은 줄어든다. 상보필터를 거친 데이터는 칼만필터에 입력되고 칼만필터는 상보필터에서 출력된 오차를 줄여준다. 오차가 줄어든 데이터는 MATLAB 시뮬레이션 실험을 통해 확인하였고, 실제 쿼드콥터에 적용하여 안정적인 자세제어를 검증하였다.
자세제어의 안전성 향상에 대한 검증은 시뮬레이션과 실제 쿼드콥터를 이용하였다. MEMS센서에서 입력받은 자이로 데이터와 가속도 데이터를 상보필터와 칼만필터를 각각 사용하여 MATLAB 시뮬레이션 이용한 결과를 비교하였다. 비교한 데이터와 융합된 필터를 거친 데이터를 비교 후 사용하여 쿼드콥터의 자세제어에 안정성을 검증하였다. MEMS센서에서 출력되는 자이로와 가속도 데이터는 상보필터, 칼만필터, 융합필터를 통해 데이터를 처리한다.
본 연구는 MEMS센서와 Arducopter프로세서가 탑재된 쿼드콥터를 통해 비행 자세에 대한 안정성 비교 분석을 연구하였다. 융합된 상보필터와 칼만필터의 데이터 출력을 기반으로 이용하여 모터의 속도를 제어하는 프로그램을 구현하였고 실제 쿼드콥터에 장착하여 자세제어 실험을 진행하여 안정성에 대한 제어 성능을 검증하였다.
자세제어의 안전성 향상에 대한 검증은 시뮬레이션과 실제 쿼드콥터를 이용하였다. MEMS센서에서 입력받은 자이로 데이터와 가속도 데이터를 상보필터와 칼만필터를 각각 사용하여 MATLAB 시뮬레이션 이용한 결과를 비교하였다. 비교한 데이터와 융합된 필터를 거친 데이터를 비교 후 사용하여 쿼드콥터의 자세제어에 안정성을 검증하였다. MEMS센서에서 출력되는 자이로와 가속도 데이터는 상보필터, 칼만필터, 융합필터를 통해 데이터를 처리한다.
본 연구는 MEMS센서와 Arducopter프로세서가 탑재된 쿼드콥터를 통해 비행 자세에 대한 안정성 비교 분석을 연구하였다. 융합된 상보필터와 칼만필터의 데이터 출력을 기반으로 이용하여 모터의 속도를 제어하는 프로그램을 구현하였고 실제 쿼드콥터에 장착하여 자세제어 실험을 진행하여 안정성에 대한 제어 성능을 검증하였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 및 현황 11.2 연구 목적 2제 2 장 연구 동향 및 쿼드콥터의 구성 42.1 연구동향 42.2 쿼드콥터의 구성 62.2.1 쿼드콥터 프레임 72.2.2 메인보드 82.2.3 구동기 92.2.4 센서 11제 3 장 쿼드콥터 모델링 133.1 쿼드콥터의 동작 143.1.1 수직이착륙 및 제자리비행(Hovering) 143.1.2 Pitch 방향 143.1.3 Roll 방향 153.1.4 Yaw 방향 163.2 쿼드콥터의 동역학 및 수학적 모델링 173.2.1 쿼드콥터의 동역학 173.3 MEMS 관성 센서 213.4 상보필터 233.5 칼만필터 알고리즘 243.5.1 예측 과정 263.5.2 추정과정 26제 4 장 쿼드콥터 자세제어를 위한 실험 284.1 필터 시뮬레이션 및 자세제어 실험 284.1.1 시뮬레이션 구성 284.1.2 상보필터를 이용한 시뮬레이션 284.1.3 칼만필터를 이용한 시뮬레이션 314.1.4 상보필터와 칼만필터를 이용한 시뮬레이션 334.2 쿼드콥터에 적용한 자세제어 344.2.1 상보필터와 칼만필터를 이용한 자세제어 344.2.2 모터제어 실험 394.2.3 실험 결과 46제 5 장 결 론 48참 고 문 헌 50Abstract 54
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