Quadrotor robust path tracking without velocity measurements using the generalized super-twisting control

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Publisher
Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Date
2017-09-08
Abstract
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This paper presents a nonlinear control strategy to solve the path tracking problem for a quadrotor unmanned aerial vehicle under perturbations. This strategy is based on the Generalized Super-Twisting Algorithm (GSTA); it means the second order sliding mode technique, which is able to ensure robustness with respect to modeling errors and bounded external disturbances due to the added extra linear correction terms. The controller goal is to achieve suitable path tracking of desired absolute positions and yaw angle while keeping the stability of the pitch and roll angle, in spite of the presence of disturbances and the handling of all system nonlinearities. In this work, a scenario in which velocities measurements are not available and are estimated by the Generalized Super-Twisting Observer is considered. Finally, the simulation results are also provided in order to illustrate the performances of the proposed controller.
Este artículo presenta una estrategia de control no lineal para resolver el problema de seguimiento de trayectorias para un vehículo aéreo no tripulado bajo perturbaciones. Esta estrategia se basa en el Algoritmo Super-Twisting Generalizado (GSTA); es una técnica de modos deslizantes de segundo orden, la cual es capaz de asegurar robustez con respecto a errores de modelado y perturbaciones externas acotadas debido a los términos de corrección lineales añadidos respecto al algoritmo Super Twisting convencional. El objetivo del controlador es conseguir un seguimiento de trayectoria adecuado de las posiciones absolutas deseadas y del ángulo de guiñada, mientras se mantiene la estabilidad del ángulo de inclinación y de alabeo, a pesar de la presencia de perturbaciones y las no linealidades del sistema. En este trabajo, es considerado un escenario en el que las mediciones de las velocidades no están disponibles y son estimadas por el Observador Super-Twisting Generalizado. Finalmente, también fueron proporcionados los resultados de simulación para ilustrar el desempeño del controlador propuesto.
Titulo del recurso fuente
Keywords
Quadrotor, Generalized Super Twisting, Sliding mode control, Observer, non-linear control, Cuadricóptero, Super-Twisting Generalizado, control por modo deslizante, Observador, control no lineal
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