진동에 강인한 센서 융합 필터와 개선된 PID 제어 방식을 이용한 쿼드콥터의 자세 제어 (Posture Stabilization Control of QuadCopter Using Sensor Fusion and Modified PID Control)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자학회
· 수록지 정보 : 전기전자학회논문지 / 18권 / 3호 / 376 ~ 382페이지
· 저자명 : 조영완, 김현수

초록

본 논문은 4개의 BLDC 모터를 이용한 쿼드콥터 무인비행체의 센서 신호 성능 개선을 위해 진동에 강인한 센서 융합 방식을 제안하고 이를 기반으로 하여 자세제어를 위한 개선된 PID 제어 기법을 제안한다. 쿼드콥터의 자세추정을 위해 사용하는 가속도 센서와 자이로 센서 각각의 특성에서 나타나는 단점을 상호 보완하고 모터에서 발생하는 진동의 영향을 최소화하도록 상보필터를 적용하여 두 센서를 융합하는 방법을 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 센서 융합 방식은 쿼드콥터의 방진을 위해 일반적으로 사용되는 이동평균 필터나 저역통과 필터에 비해 진동에 더욱 강인하고 지연이 적은 결과를 얻을 수 있었다. 또한 쿼드콥터의 자세 제어를 위해 일반적으로 사용되는 PID 제어 중 D 제어 성분을 추정된 각도의 변화량을 이용하는 대신 자이로 센서를 사용하는 쿼드콥터의 특성에 맞게 자이로 센서 출력을 사용하는 방식을 제안하여 사용함으로써 자세 제어 오차를 줄일 수 있고 자세 제어의 안정화가 보다 용이하게 이루어질 수 있음을 확인하였다.

영어초록

In this paper, we propose a advanced attitude PID controller and sensor fusion method robust to the vibration of the quadcopter unmanned air vehicle using four BLDC motors. When the gyro sensor and acceleration sensor are fused, a complementary filter is designed to ignore the vibrations generated by the motors and to complement the drawbacks. As a result , we obtain accurate results than using each sensor. Also, it is possible to obtain a low delay results in robust to vibration than the low-pass filter or moving average filter, which is generally used for quadcopter. And we improved D controller, which have being used for attitude control of quadcopter, to quadcopter using gyro sensor. it was confirmed that the attitude is stabilized and error is reduced By using gyro sensor output instead of variation of estimated angle in D control.

참고자료

· 없음