IMS 센서를 활용한 안정적인 호버링 기능을 갖는 쿼드콥터 설계 및 구현 (Design and Implementation of Quadcopter with Stable Hovering based on IMS Sensor)

서지정보

· 발행기관 : 융복합지식학회
· 수록지 정보 : 융복합지식학회논문지 / 7권 / 1호 / 41 ~ 46페이지
· 저자명 : 이상록

초록

본 논문은 IMS 센서인 가속도센서와 자이로센서를 적용하여 안정적인 호버링 기능을 갖는 쿼드콥터 시스템을 설계하고 구현하였다. 쿼드콥터 시스템은 크게 원격제어 리모컨과 쿼드콥터 본체로 구성된다. 원격제어 리모컨은 8비트 MCU인 ATmega8A로 설계하였고, 2개의 조이스틱으로 쿼드콥터의 상승/하강, 전진/후진, 좌우진, 회전의 제어를 통해 방향전환이 자유롭게 가능하다. 원격제어 통신은 2.4GHz ISM 대역을 적용하여 최대 통신거리는 1km를 지원한다. 쿼드콥터 제어 모듈은 32비트 MCU인 STM32F103RB를 적용하여 설계하였고, IMS 센서는 3축 가속도센서와 3축 자이로센서를 적용하였다. IMS 센서로부터 얻은 현재의 자세 상태의 데이터를 마호니 필터를 거쳐 처리한 후 PID 제어기를 통해 보다 안정적인 호버링이 가능하도록 구현하였다. 최종적으로 PID 제어기에서 각각의 이득이 미치는 영향을 분석하였고, 롤의 목표 각도를 순간적으로 변화하면서 안정적인 제어가 가능함을 확인하였다.

영어초록

In this paper, we designed and implemented quadcopter system with stable hovering based on IMS sensor of accelerometer and gyroscope. Quadcopter system consists of remote controller and quadcopter main frame. The remote controller is designed using ATmega8 of 8-bit microcontroller. 2 joystics in the remote controller can control throttle, pitch, roll, and yaw of quadcopter, which results in the control of direction and attitude. Remote control communication is implemented using 2.4GHz ISM band, and it supports maximum communication distance of 1km. Quadcopter control module is designed using STM32F103RB of 32-bit microcontroller and using IMS sensor of 3-axis accelerometer and 3-axis gyroscope. The data of current attitude of quadcopter obtained from IMS sensor is filtered by Mahony filter in order to remove the sensor noise and estimate the orientation. And then the PID controller drives brushless DC motors of quadcopter. We confirmed that the implemented quadcopter can support the stable hovering and the remote control using joystics. Finally, the effects of gain parameter at the PID controller is analyzed and the stable PID control is demonstrated as the target roll angle is changed abruptly.

참고자료

· 없음