Details

Тема выпускной квалификационной работы: "Исследование и разработка методов управления квадрокоптером при отказе винтомоторной группы". Работа посвящена исследованию и разработке алгоритмов управления, обеспечивающих сохранение управляемости квадрокоптера при отказе одного из двигателей. Основные задачи исследования: 1. Анализ существующих методов отказоустойчивого управления квадрокоптерами. 2. Разработка математической модели квадрокоптера с учетом отказов двигателей. 3. Реализация системы управления в среде ROS/Gazebo. 4. Экспериментальное исследование разработанных методов. В результате работы разработан метод отказоустойчивого управления на базе инкрементального нелинейного динамического обращения (INDI), обеспечивающий время обнаружения отказа 120 мс и время перестройки системы 280 мс. Создана комплексная архитектура программного обеспечения в среде ROS/Gazebo, включающая систему оценки состояния и алгоритмы визуально-инерциальной одометрии. Экспериментально подтверждена эффективность разработанного подхода - вероятность успешной отработки отказов двигателей составила 94%, система сохраняет работоспособность при освещенности до 10 люкс и ветровых возмущениях до 5 м/с.

The subject of the graduate qualification work is "Development of fault-tolerant control methods for quadcopter under propulsion system failure". The work is devoted to research and development of control algorithms that ensure quadcopter controllability in case of single motor failure. The main research objectives: 1. Analysis of existing fault-tolerant control methods for quadcopters. 2. Development of quadcopter mathematical model considering motor failures. 3. Implementation of control system in ROS/Gazebo environment. 4. Experimental investigation of developed methods. The research resulted in development of fault-tolerant control method based on incremental nonlinear dynamic inversion (INDI), providing failure detection time of 120 ms and system reconfiguration time of 280 ms. A comprehensive software architecture was created in ROS/Gazebo environment, including state estimation system and visual-inertial odometry algorithms. The effectiveness of the developed approach was experimentally confirmed - the probability of successful motor failure handling was 94%, the system maintains operability at illumination down to 10 lux and wind disturbances up to 5 m/s.