Новый алгоритм управления квадрокоптером позволил не падать после потери винта
Инженеры из Нидерландов создали алгоритм управления для квадрокоптера, позволяющий ему оставаться в воздухе после потери одного винта, даже если он движется с большой скоростью или полет проходит в ветреную погоду. Проект был представлен на конференции IROS 2018.
Большинство современных мультикоптеров оснащаются базовыми алгоритмами, позволяющими им сохранять стабильное положение при зависании на одном месте или лететь в заданном направлении. Многим из них не мешает даже ветер, они отслеживают его влияние с помощью инерциальных датчиков и GPS, и корректируют наклон и работу моторов. Но базовые алгоритмы работают корректно, если целостность дрона не нарушена. При потере даже одного винта баланс крутящих моментов от разных роторов нарушается и дрон падает на землю.
В общем виде задачу сохранения баланса квадрокоптера с вышедшим из строя винтом научились решать швейцарские инженеры в 2014 году. Однако их алгоритм работает только для коптера, зависшего на месте. Группа инженеров из Делфтского технического университета под руководством Коэна де Виссера (Coen de Visser) создала более совершенный алгоритм, позволяющий дрону не падать после выходя одного винта из строя, даже если он движется со скоростью почти 10 метров в секунду или полет проходит в ветреную погоду.
Исследователи использовали последовательную схему из трех регуляторов. Первый из них отвечает за контроль положения квадрокоптера, второй за контроль высоты, а третий на основе данных от первых регуляторов рассчитывает угловые скорости вращения для каждого из трех работающих роторов.
Инженеры проверили алгоритм на квадрокоптере Parrot Bepop2 и открытой системе управления беспилотными летательными аппаратами Paparazzi. Для отслеживания движений дрона они использовали его собственный блок с акселерометром и гироскопом, собирающим данные с частотой 512 герц, а также внешнюю оптическую систему захвата движений, которая с частотой 120 герц отслеживала положения шести маркеров на корпусе дрона.
Разработчики провели несколько видов тестов, в том числе испытания в аэродинамической трубе, имитирующие полет с определенной скоростью. После взлета дрона они включали продув и постепенно увеличивали скорость потока воздуха. Эксперимент показал, что квадрокоптер сохраняет стабильное положение на скорости свыше девяти метров в секунду, и лишь после этого теряет баланс и падает.
Источники: IEEE Spectrum, NPlus1.
