Design and Control of a VTOL Aerial Vehicle Tilting its Rotors Only with Rotor Thrusts and a Passive Joint

要約

この論文は、4 つのローターと胴体をパッシブ ジョイントで接続するリンクを備え、ローターの推力を調整することでローターの傾斜角度を制御できる新しい VTOL UAV を紹介します。
この独自の構造により、ローターの傾斜角度を制御するためのサーボモーターなどの追加のアクチュエーターが不要となり、UAV の軽量化と構造の簡素化が実現しました。
まず、新しく設計されたUAVの力学モデルを導出し、その制御性を解析します。
そこで、4 つのローターを備えたティルタブルリンクを活用し、UAV の迎え角の目標値からのずれを抑えて空力の変化を抑えながら UAV を加速するコントローラーを設計します。
最後に、提案された制御戦略の妥当性がシミュレーション研究で評価されます。

要約(オリジナル)

This paper presents a novel VTOL UAV that owns a link connecting four rotors and a fuselage by a passive joint, allowing the control of the rotor’s tilting angle by adjusting the rotors’ thrust. This unique structure contributes to eliminating additional actuators, such as servo motors, to control the tilting angles of rotors, resulting in the UAV’s weight lighter and simpler structure. We first derive the dynamical model of the newly designed UAV and analyze its controllability. Then, we design the controller that leverages the tiltable link with four rotors to accelerate the UAV while suppressing a deviation of the UAV’s angle of attack from the desired value to restrain the change of the aerodynamic force. Finally, the validity of the proposed control strategy is evaluated in simulation study.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google