Control of Unknown Quadrotors from a Single Throw

要約

この論文では、投擲前に制御パラメータが不明な場合に、クワッドローター UAV を投擲から回復する方法を紹介します。
レーシングドローンのハードウェアとソフトウェアで利用可能な高周波ローター速度フィードバックを利用して、制御有効性の値を見つけ、再帰的最小二乗法（RLS）推定を使用してモーターモデルを適合させます。
さらに、ジャイロスコープの感知限界内にとどまることを保証しながら、大きな作動コマンドを提供する励起シーケンスを提案します。
450ms の励起の後、INDI 姿勢コントローラーは 52 の適合パラメーターを使用して回転運動を停止し、直立姿勢を回復します。
最後に、NDI 位置コントローラーが航空機を位置設定値まで駆動します。
提案されたアルゴリズムは、一般的な UAV フライト コントローラーに搭載されているマイクロコントローラー上で効率的に実行され、投射高さ 3.5 m という低さで 57 回のライブ実験で毎回機敏なクアローターを回復することが示され、初期回転とノイズに対する堅牢性が実証されました。
また、シミュレーションされたスローでのランダム化されたクアローターの制御も実証します。この場合、パラメーター フィッティング RMS 誤差は通常、真の値の 10% 以内になります。

要約(オリジナル)

This paper presents a method to recover quadrotor UAV from a throw, when no control parameters are known before the throw. We leverage the availability of high-frequency rotor speed feedback available in racing drone hardware and software to find control effectiveness values and fit a motor model using recursive least squares (RLS) estimation. Furthermore, we propose an excitation sequence that provides large actuation commands while guaranteeing to stay within gyroscope sensing limits. After 450ms of excitation, an INDI attitude controller uses the 52 fitted parameters to arrest rotational motion and recover an upright attitude. Finally, a NDI position controller drives the craft to a position setpoint. The proposed algorithm runs efficiently on microcontrollers found in common UAV flight controllers, and was shown to recover an agile quadrotor every time in 57 live experiments with as low as 3.5m throw height, demonstrating robustness against initial rotations and noise. We also demonstrate control of randomized quadrotors in simulated throws, where the parameter fitting RMS error is typically within 10% of the true value.

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