아두파일럿을 이용한 UAV 제어 환경의 설계 및 구현 (A Design and Implementation of UAV Control Environment using Ardupilot)

서지정보

· 발행기관 : 한국지식정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국지식정보기술학회 논문지 / 9권 / 6호 / 797 ~ 804페이지
· 저자명 : 김기원, 양진영

초록

무인항공기의 운용을 위한 가장 기본적인 제어는 자동조종과 항법유도이다. 이와 같은 제어가 가능하기 위해서는 지자기센서, 가속도센서 등과 같은 센서 처리가 우선되어야 한다. 본 논문에서는 아두파일럿 보드와 아두이노를 결합하여 무인항공기 제어 환경을 구축하였다. 우선 Processing 통합개발환경에서 UAV의 비행제어 방법을 분석하였으며, UAV에서 사용되는 각각의 센서들을 결합하여 쿼드콥터 형태의 무인항공기를 설계, 제작하였다. 그 후 PID 제어 방법으로 안정적인 비행 균형을 유지할 수 있는 제어 파라메터 Kp, Ki, Kd를 실험적 방법을 통해 계산하였다. 계산된 최적의 이득값은 Multiwii Config 프로그램을 사용하여 UAV에 적용하였다. 실험을 통해 P제어는 목표치에 유연하게 접근이 가능하지만 목표치에 도달하면 무거운 쪽으로 기울어짐을 알 수 있었다. P제어의 문제점을 보완하여 UAV의 무거운 쪽의 모터출력을 높여 중심을 잡을 수 있도록 PI제어를 사용하였다. 최종적으로 D제어를 사용하여 UAV의 급격한 기울기 변화가 발생한 경우 신속하게 목표치에 도달할 수 있게 하였다. 그 결과 저가인 아두파일럿 Multiwii 보드를 이용하여 안정적인 UAV 비행 환경을 구축할 수 있었다.

영어초록

The basic control for the application of unmanned aerial vehicles(UAVs), commonly known as a drone, is through automatic pilot and navigation guidance. In order for this control to function, one must deal with the terrestrial magnetism and acceleration sensors first. In this paper, the ArduPilot board and the Arduino are combined to structure UAV control system. The flight control method was examined, in an processing IDE, while each sensor was incorporated to design and develop an UAV as a quadcopter. With PID control, control parameter Kp, Ki, and Kd for balancing the flight were calculated by experimental method. Next, the optimal profit value was applied to an UAV with Multiwii Config program. P control could approach the object value flexibly throughout the experiment. Additionally, when it came to the value, it tilted to the heavy direction. After solving the problems in the PI control, it was utilized to achieve a balance through raising the output in the motor of the heavy part in said UAV. When the UAV experiences sudden change in tilt, D control helps to reach the object value quickly. As a result, by using the Multiwii board is a low-cost, it is possible to construct a stable UAV flight environment.

참고자료

· 없음