Test Bench Study on Attitude Estimation in Ground Effect Region Based on Motor Current for In-Flight Inductive Power Transfer of Drones

要約

ドローンの飛行時間の短さを克服するには、飛行中の誘導電力伝送の研究が不可欠な解決策として認識されています。
したがって、充電面の近くで動作するドローンの姿勢を正確に推定して制御することが重要です。
この目的を達成するために、本論文では、地面効果領域での高精度飛行制御のためのモータ電流のみに基づく姿勢推定手法を提案する。
推定用のモデルは、一定回転速度で回転するときのモータ方程式に基づいて導出されます。
提案手法をシミュレーションと実験により検証した。
これにより、高度とピッチ角をそれぞれ 0.30$\hspace{0.5mm}$m と 0.04 rad の精度で同時に推定できます。
提案された推定に基づく機内電力伝送システムの最小伝送効率は 95.3 % と計算され、これは効率的なシステムとしては十分です。

要約(オリジナル)

To overcome the short flight duration of drones, research on in-flight inductive power transfer has been recognized as an essential solution. Thus, it is important to accurately estimate and control the attitude of the drones which operate close to the charging surface. To this end, this paper proposes an attitude estimation method based solely on the motor current for precision flight control in the ground effect region. The model for the estimation is derived based on the motor equation when it rotates at a constant rotational speed. The proposed method is verified on the simulations and experiments. It allows simultaneous estimation of altitude and pitch angle with the accuracy of 0.30$\hspace{0.5mm}$m and 0.04 rad, respectively. The minimum transmission efficiency of the in-flight power transfer system based on the proposed estimation is calculated as 95.3 %, which is sufficient for the efficient system.

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