SBlimp: Design, Model, and Translational Motion Control for a Swing-Blimp

要約

私たちは、傾斜ローターを備えたカスタム クアローターとヘリウム風船で構成される SBlimp と呼ばれる航空機を紹介します。
飛行船の自然な安定姿勢を利用して並進運動を制御する新しい制御戦略を提案します。
所望の並進運動を達成するために姿勢を制御する文献のカスケード コントローラーとは異なり、私たちのアプローチは車両の進行方向に関係なく線速度を直接制御します。
その結果、車両は並進運動中に揺れます。
動的モデルの平面解析を提供し、コントローラーの安定性を実証します。
私たちの設計は、さまざまな物理的要因を使用した数値シミュレーションで評価され、実世界のプロトタイプを使用した実験で検証され、SBlimp がその方向に関係なく安定した移動を達成できることが示されました。

要約(オリジナル)

We present an aerial vehicle composed of a custom quadrotor with tilted rotors and a helium balloon, called SBlimp. We propose a novel control strategy that takes advantage of the natural stable attitude of the blimp to control translational motion. Different from cascade controllers in the literature that controls attitude to achieve desired translational motion, our approach directly controls the linear velocity regardless of the heading orientation of the vehicle. As a result, the vehicle swings during the translational motion. We provide a planar analysis of the dynamic model, demonstrating stability for our controller. Our design is evaluated in numerical simulations with different physical factors and validated with experiments using a real-world prototype, showing that the SBlimp is able to achieve stable translation regardless of its orientation.

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