Разработка автопилота для квадрокоптера

Качество. Инновации. Образование. 2016. № 6. С. 53–67.

Семион А. А.

В работе рассмотрена задача управления беспилотным вертолетом с четырьмя винтами. Модель летательного аппарата сформулирована с использованием кватернионной алгебры. Проведена проверка корректности математической модели. Проблема управления формулируется в ключе дифференциальных игр, причем игра рассматривается с одним игроком, вторым же игроком является возмущение, действующее на объект. Линейность структуры преобразованной нелинейной системы и квадратичный функционал качества позволяют при синтезе оптимального управления перейти от необходимости поиска решений уравнения Гамильтона-Якоби-Айзекса к уравнению типа Риккати с параметрами, зависящими от состояния. Предложен способ, позволяющий вычислять коэффициенты регулятора в темпе функционирования объекта. На основе полученной стабилизации разработан автопилот, способный вести аппарат вдоль заданной траектории. Результаты исследования могут быть использованы при разработке гражданских и военных БПЛА.

Ключевые слова: дифференциальные игры, state dependent Riccati equation, уравнение Риккати с параметрами, зависящими от состояния, differential games, уравнение Гамильтона-Якоби-Айзекса, UAV, quadrotor, autopilot, Hamilton - Jacobi - Isaac’s equation, БПЛА, квадрокоптер, автопилот