Robust Control of An Aerial Manipulator Based on A Variable Inertia Parameters Model

要約

UAV(Unmanned Aerial Vehicle)とマルチリンクマニピュレータから構成され、空中操作が可能なエアリアルマニピュレータは、大きな応用可能性を示しています。
しかし、UAV とマニピュレータ間の動的結合により、空中マニピュレータを高性能に制御することが困難になります。
本稿では、空中マニピュレータのシステムモデリングと制御問題を研究する。
まず、UAV にとって外乱として扱われる、取り付けられたマニピュレータからの動的結合を考慮した UAV 動的モデルを提案します。
動的モデルでは、外乱は空中マニピュレーター システムの可変慣性パラメーターの影響を受けます。
次に、提案した動的モデルに基づいて、マニピュレータの動作中にUAVの飛行を安定させるための外乱補償ロバスト$H_{\infty}$コントローラを設計する。
最後に、実験が実施され、実験結果は、提案された制御スキームの実現可能性と妥当性を実証します。

要約(オリジナル)

Aerial manipulator, which is composed of an UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and a multi-link manipulator and can perform aerial manipulation, has shown great potential of applications. However, dynamic coupling between the UAV and the manipulator makes it difficult to control the aerial manipulator with high performance. In this paper, system modeling and control problem of the aerial manipulator are studied. Firstly, an UAV dynamic model is proposed with consideration of the dynamic coupling from an attached manipulator, which is treated as disturbance for the UAV. In the dynamic model, the disturbance is affected by the variable inertia parameters of the aerial manipulator system. Then, based on the proposed dynamic model, a disturbance compensation robust $H_{\infty}$ controller is designed to stabilize flight of the UAV while the manipulator is in operation. Finally, experiments are conducted and the experimental results demonstrate the feasibility and validity of the proposed control scheme.

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