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유동현(Dong-Hyeon Yu),임대영(Dae Young Lim),설남오(Nam O Sel),박종호(Jong Ho Park),정길도(Kil to Chong) 제어로봇시스템학회 2015 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.21 No.5
We presented a quad-rotor controlling algorithm design by using sensor fusion in this paper. The controller design technique was performed by a PD controller with a Kalman filter and compensation algorithm for increasing the stability and reliability of the quad-rotor attitude. In this paper, we propose an attitude estimation algorithm for quad-rotor based sensor fusion by using the Kalman filter. For this reason, firstly, we studied the platform configuration and principle of the quad-rotor. Secondly, the bias errors of a gyro sensor, acceleration and geomagnetic sensor are compensated. The measured values of each sensor are then fused via a Kalman filter. Finally, the performance of the proposed algorithm is evaluated through experimental data of attitude estimation. As a result, the proposed sensor fusion algorithm showed superior attitude estimation performance, and also proved that robust attitude estimation is possible even in disturbance.
다종 센서 융합의 신뢰성 향상을 통한 쿼드로터 자세 제어
유동현(Dong Hyeon Yu),박종호(Jong Ho Park),류지형(Ji Hyoung Ryu),정길도(Kil To Chong) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.5
본 논문은 쿼드로터 자세제어의 신뢰성 향상을 목적으로 다종 센서 구성 및 다종 센서 데이터 융합 알고리즘 적용을 연구한 결과이다. 먼저, 쿼드로터에 대한 동역학적 모델링에 관한 수식을 도출하였으며, 획득된 수식을 기초로 쿼드로터에 대한 수학적 모델링을 진행하였고 이를 기반으로 신뢰성이 향상된 다종 센서 데이터를 입력으로 하는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 쿼드로터 자세제어를 위해 다종 센서 데이터의 신뢰성 향상이 필요했으며 이를 위해 다종 센서 데이터 입력에 대한 칼만 필터링를 진행하였고, 이후 쿼드로터의 수학적 모델링에 적용하여 오차를 보상토록 하였다. 관련 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 실제 쿼드로터 시스템에 적용하기 위하여 쿼드로터를 짐벌에 장착한 실제 시스템을 구성하였고 이후 쿼드로터를 호버링 상태에서 사용자가 요구하는 각도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 실제 실험을 통한 쿼드로터 자세제어 데이터를 산출하였으며, 이를 바탕으로 추가적인 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설계한 다종 센서 및 쿼드로터 자세 제어 시스템의 성능 검증을 진행하였다. This paper presents the results of study for improving the reliability of quadrotor attitude control by applying a multi-sensor along with a data fusion algorithm. First, a mathematical model of the quadrotor dynamics was developed. Then, using the quadrotor mathematical model, simulations were performed using the improved reliability multi-sensor data as the inputs. From the simulation results, we designed a Gimbal-equipped quadrotor system. With the quadrotor in a hover state, we performed experiments according to the angle change of the user"s specifications . We then calculated the attitude control data from the actual experimental data. Furthermore, with additional simulations, we verified the performance of the designed quadrotor attitude control system with multiple sensors.