Diseño, construcción y control de un cuadricóptero – parte 2: software, estimación y control
DOI:
https://doi.org/10.26457/mclidi.v2i0.794Palabras clave:
cuadricóptero, control, filtro complementarioResumen
Se presenta el proceso completo de programación de la computadora de control de vuelo para un cuadricóptero pequeño con un diámetro de 275 mm con fines académicos y de investigación dentro del Laboratorio de Robótica Móvil y Sistemas Automatizados de Universidad La Salle. El trabajo presentado hace énfasis en los algoritmos de estimación de variables, así como en la arquitectura y algoritmos de control implementados. Se presentan pruebas experimentales del resultado obtenido con los algoritmos de estimación y control. Se detallan además los módulos de recepción, interpretación y generación de señales de control. En su estado actual, el cuadricóptero es capaz de volar y autoestabilizarse de manera satisfactoria.Descargas
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[1] I. Gaponov and A. Razinkova, “Quadcopter design and implementation as a multidisciplinary engineering course,” in Teaching, Assessment and Learning for Engineering (TALE), 2012 IEEE International Conference on, Aug 2012, pp. H2B–16–H2B–19.
[2] S. Bouabdallah, P. Murrieri, and R. Siegwart, “Design and control of an indoor micro quadrotor,” in Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA ’04. 2004 IEEE International Conference on, vol. 5, April 2004, pp. 4393–4398 Vol.5.
[3] R. Mahony, V. Kumar, and P. Corke, “Multirotor aerial vehicles: Modeling, estimation, and control of quadrotor,” Robotics Automation Magazine, IEEE, vol. 19, no. 3, pp. 20–32, Sept 2012.
[4] A. Tayebi and S. McGilvray, “Attitude stabilization of a four-rotor aerial robot,” in Decision and Control, 2004. CDC. 43rd IEEE Conference on, vol. 2, Dec 2004, pp. 1216–1221 Vol.2.
[5] H. Voos, “Nonlinear control of a quadrotor micro-uav using feedback linearization,” in Mechatronics, 2009. ICM 2009. IEEE International Conference on, April 2009, pp. 1–6.
[6] M. Earl and R. D’Andrea, “Real-time attitude estimation techniques applied to a four rotor helicopter,” in Decision and Control, 2004. CDC. 43rd IEEE Conference on, vol. 4, Dec 2004, pp. 3956–3961 Vol.4.
[7] J. Hall, N. Knoebel, and T. McLain, “Quaternion attitude estimation for miniature air vehicles using a multiplicative extended Kalman filter,” in Position, Location and Navigation Symposium, 2008 IEEE/ION, May 2008, pp. 1230–1237.
[8] O. Purwin and R. D’Andrea, “Performing aggressive maneuvers using iterative learning control,” in Robotics and Automation, 2009. ICRA ’09. IEEE International Conference on, May 2009, pp. 1731–1736.
[9] S. Lupashin, M. Hehn, M. W. Mueller, A. P. Schoellig, M. Sherback, and R. D’Andrea, “A platform for aerial robotics research and demonstration: The flying machine arena,” Mechatronics, 2014.
[10] M. P. Ehrlich and L. F. Lupián, “Prueba de vuelo de cuadricóptero,” Publicación electrónica: http://youtu.be/A0CQ2GqSkhw Consultada 2014/12/05.
[11] Arduino SA, “PinChangeInt Library,” Publicación electrónica: http://playground.arduino.cc/Main/PinChangeInt Consultada 2014/12/01.
[12] Duane B, “Arduino Projects, Libraries and Tutorials,” Publicación electrónica: http://rcarduino.blogspot.mx/ Consultada 2014/12/01.
[13] J. Rowberg, “I2Cdevlib: MPU-6050 6-axis accelerometer/gyroscope,” Publicación electrónica: http://www.i2cdevlib.com/devices/mpu6050 Consultada 2014/12/01.
[14] MPU-6000/MPU-6050 Product Specification, 3.4 ed., InvenSense, Inc., USA, Aug. 2013.
[15] R. E. Kalman, “A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems,” Trans. ASME, J. Basic Eng., vol. 82 (Series D), pp. 35–45, 1960.
[16] W. Higgins, “A Comparison of Complementary and Kalman Filtering,” Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, vol. AES-11, no. 3, pp. 321–325, May 1975.
[17] M. Euston, P. Coote, R. Mahony, J. Kim, and T. Hamel, “A complementary filter for attitude estimation of a fixed-wing UAV,” in Intelligent Robots and Systems, 2008. IROS 2008. IEEE/RSJ International Conference on, Sept 2008, pp. 340–345.
[18] R. W. Klein, “Flight control system employing complementary filter,” May 21 1987, WO Patent App. PCT/US1986/002,281. [Online]. Available: http://www.google.com/patents/WO1987002964A1?cl=en
[19] P.-J. Van de Maele, “Reading a IMU Without Kalman: The Complementary Filter,” Publicación electrónica: http://www.pieter-jan.com/node/11 Consultada 2014/12/01.
[20] H. Gi-Min and E. Tae-Jeung, “Complementary Filter Design for Angle Estimation using MEMS Accelerometer and Gyroscope,” Publicación electrónica: http://www.academia.edu/6261055 Consultada 2014/12/08.
[21] B. Beauregard, “Improving the Beginner’s PID – Introduction,” Publicación electrónica: http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improvingthe-beginners-pid-introduction/ Consultada 2014/12/01.
[2] S. Bouabdallah, P. Murrieri, and R. Siegwart, “Design and control of an indoor micro quadrotor,” in Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA ’04. 2004 IEEE International Conference on, vol. 5, April 2004, pp. 4393–4398 Vol.5.
[3] R. Mahony, V. Kumar, and P. Corke, “Multirotor aerial vehicles: Modeling, estimation, and control of quadrotor,” Robotics Automation Magazine, IEEE, vol. 19, no. 3, pp. 20–32, Sept 2012.
[4] A. Tayebi and S. McGilvray, “Attitude stabilization of a four-rotor aerial robot,” in Decision and Control, 2004. CDC. 43rd IEEE Conference on, vol. 2, Dec 2004, pp. 1216–1221 Vol.2.
[5] H. Voos, “Nonlinear control of a quadrotor micro-uav using feedback linearization,” in Mechatronics, 2009. ICM 2009. IEEE International Conference on, April 2009, pp. 1–6.
[6] M. Earl and R. D’Andrea, “Real-time attitude estimation techniques applied to a four rotor helicopter,” in Decision and Control, 2004. CDC. 43rd IEEE Conference on, vol. 4, Dec 2004, pp. 3956–3961 Vol.4.
[7] J. Hall, N. Knoebel, and T. McLain, “Quaternion attitude estimation for miniature air vehicles using a multiplicative extended Kalman filter,” in Position, Location and Navigation Symposium, 2008 IEEE/ION, May 2008, pp. 1230–1237.
[8] O. Purwin and R. D’Andrea, “Performing aggressive maneuvers using iterative learning control,” in Robotics and Automation, 2009. ICRA ’09. IEEE International Conference on, May 2009, pp. 1731–1736.
[9] S. Lupashin, M. Hehn, M. W. Mueller, A. P. Schoellig, M. Sherback, and R. D’Andrea, “A platform for aerial robotics research and demonstration: The flying machine arena,” Mechatronics, 2014.
[10] M. P. Ehrlich and L. F. Lupián, “Prueba de vuelo de cuadricóptero,” Publicación electrónica: http://youtu.be/A0CQ2GqSkhw Consultada 2014/12/05.
[11] Arduino SA, “PinChangeInt Library,” Publicación electrónica: http://playground.arduino.cc/Main/PinChangeInt Consultada 2014/12/01.
[12] Duane B, “Arduino Projects, Libraries and Tutorials,” Publicación electrónica: http://rcarduino.blogspot.mx/ Consultada 2014/12/01.
[13] J. Rowberg, “I2Cdevlib: MPU-6050 6-axis accelerometer/gyroscope,” Publicación electrónica: http://www.i2cdevlib.com/devices/mpu6050 Consultada 2014/12/01.
[14] MPU-6000/MPU-6050 Product Specification, 3.4 ed., InvenSense, Inc., USA, Aug. 2013.
[15] R. E. Kalman, “A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems,” Trans. ASME, J. Basic Eng., vol. 82 (Series D), pp. 35–45, 1960.
[16] W. Higgins, “A Comparison of Complementary and Kalman Filtering,” Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, vol. AES-11, no. 3, pp. 321–325, May 1975.
[17] M. Euston, P. Coote, R. Mahony, J. Kim, and T. Hamel, “A complementary filter for attitude estimation of a fixed-wing UAV,” in Intelligent Robots and Systems, 2008. IROS 2008. IEEE/RSJ International Conference on, Sept 2008, pp. 340–345.
[18] R. W. Klein, “Flight control system employing complementary filter,” May 21 1987, WO Patent App. PCT/US1986/002,281. [Online]. Available: http://www.google.com/patents/WO1987002964A1?cl=en
[19] P.-J. Van de Maele, “Reading a IMU Without Kalman: The Complementary Filter,” Publicación electrónica: http://www.pieter-jan.com/node/11 Consultada 2014/12/01.
[20] H. Gi-Min and E. Tae-Jeung, “Complementary Filter Design for Angle Estimation using MEMS Accelerometer and Gyroscope,” Publicación electrónica: http://www.academia.edu/6261055 Consultada 2014/12/08.
[21] B. Beauregard, “Improving the Beginner’s PID – Introduction,” Publicación electrónica: http://brettbeauregard.com/blog/2011/04/improvingthe-beginners-pid-introduction/ Consultada 2014/12/01.
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Publicado
2016-04-20
Cómo citar
Ehrlich López, M. P., & Lupián Sánchez, L. F. (2016). Diseño, construcción y control de un cuadricóptero – parte 2: software, estimación y control. Memorias Del Concurso Lasallista De Investigación, Desarrollo E innovación, 2, 29–34. https://doi.org/10.26457/mclidi.v2i0.794
Número
Sección
Ingeniería y Tecnología
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