Underwater motions analysis and control of a coupling-tiltable unmanned aerial-aquatic quadrotor

要約

この論文は、非線形力学に基づいてカップリング傾斜可能な空中水中クアローターにおける一連の潜在的な運動を解析する方法を提案します。
この方法によって導出される一部の特性と制約は、特異推力傾斜角 (STTA) として指定され、平面運動を含む運動の生成に利用されます。
スイッチベースの制御方式は、飽和ヌスバウム関数を組み込むことで、機械構造に固有の制御方向の不確実性の問題に対処します。
包括的な流体力学モデルを組み込んだ高忠実度のシミュレーション環境は、Gazebo と飛行制御ボードを備えたハードウェアインザループ (HITL) セットアップに基づいて構築されています。
この実験では、従来のクワッドローターでは達成できない絶対および準平面運動の有効性を検証し、補助制御チャネルでピッチ角またはロール角がアクティブになったときに安定した性能を実証しました。

要約(オリジナル)

This paper proposes a method for analyzing a series of potential motions in a coupling-tiltable aerial-aquatic quadrotor based on its nonlinear dynamics. Some characteristics and constraints derived by this method are specified as Singular Thrust Tilt Angles (STTAs), utilizing to generate motions including planar motions. A switch-based control scheme addresses issues of control direction uncertainty inherent to the mechanical structure by incorporating a saturated Nussbaum function. A high-fidelity simulation environment incorporating a comprehensive hydrodynamic model is built based on a Hardware-In-The-Loop (HITL) setup with Gazebo and a flight control board. The experiments validate the effectiveness of the absolute and quasi planar motions, which cannot be achieved by conventional quadrotors, and demonstrate stable performance when the pitch or roll angle is activated in the auxiliary control channel.

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