From Propeller Damage Estimation and Adaptation to Fault Tolerant Control: Enhancing Quadrotor Resilience

要約

空中ロボットは、回復力と堅牢なタス​​クの完了と安全性を確保するために、システムの障害、損傷、障害が発生した場合でも動作を継続する必要があります。
よくある故障事例の 1 つはプロペラの損傷で、これは定量化と補償の両方において大きな課題となります。
私たちは、マルチロータープロペラの損傷を検出して補償し、安全で堅牢な飛行性能を保証できる新しい適応制御スキームを提案します。
当社の制御スキームには、シングルまたはデュアル プロペラの損傷推論と補償のための L1 適応コントローラーが含まれており、損傷が深刻になった場合にフォールト トレラント ソリューションにシームレスに移行する機能を備えています。
私たちは、フォールト トレラントな代替ソリューションよりも L1 適応ソリューションが引き続き好ましい条件を実験的に特定します。
実験結果は提案されたアプローチを検証し、複数のプロペラが損傷した場合でもクアッドローター上で適応戦略をリアルタイムで実行する際の有効性を実証しました。

要約(オリジナル)

Aerial robots are required to remain operational even in the event of system disturbances, damages, or failures to ensure resilient and robust task completion and safety. One common failure case is propeller damage, which presents a significant challenge in both quantification and compensation. We propose a novel adaptive control scheme capable of detecting and compensating for multi-rotor propeller damages, ensuring safe and robust flight performances. Our control scheme includes an L1 adaptive controller for damage inference and compensation of single or dual propellers, with the capability to seamlessly transition to a fault-tolerant solution in case the damage becomes severe. We experimentally identify the conditions under which the L1 adaptive solution remains preferable over a fault-tolerant alternative. Experimental results validate the proposed approach, demonstrating its effectiveness in running the adaptive strategy in real time on a quadrotor even in case of damage to multiple propellers.

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