A robust disturbance rejection controller for the hovering motion of underwater vehicles in near the surface of sea is presented. The suggested controller consists of two control parts, the one is disturbance observer for taking into account the effects of sea wave and missile-launching forces, and the other is sliding mode controller for the robust stability of underwater vehicles with model uncertainties and nonlinearities. It is shown that the sliding mode control system with disturbance observer is more effective compared with the sliding mode control system, especially in case that large sea wave force is affected.
River facilities and port structures require a regular inspection and diagnosis due to obsolescence. Currently, most river facilities are undergoing indirect inspection and diagnosis by divers. The underwater inspections are not feasible due to safety issues of divers and restrictions on working hours and environment. To overcome these issues, it is intended to conduct inspections of river facilities using underwater drones. In this research, an underwater ROV (Remote Operated Vehicle) has been developed, which is a kind of drone with propellers. As a key device of this research, an injection device has been attached to the underwater drone to conduct an operation test, a stable operation test of an underwater drone, and a test of attached sensors. The river facility inspection can be carried out optimally using the hovering control of the drone and injection systems. With the developed ROV system, hovering test and injection test have been performed to verify the feasibility of this development.
This paper describes the design and development of a hovering AUV constructed at Cheju National University and analyses the dynamic performance of the vehicle using simulation programs. The main purpose of this AUV is to carry out fundamental tests in its station keeping, attitude control, and desired position tracking. Its configuration is similar to the general ROV appearance for underwater works and its dimensions are 0.75m*0.5m*0.5m. It has 4 thrusters of 450 watts for longitudinal/lateral/vertical propulsion and is equipped with a pressure sensor for measuring water depth and a magnetic compass for measuring heading angle. The navigation of the vehicle is controlled by an on-board Pentium III-class computer, which runs with the help of the Windows XP operating system. These give us an appropriate environment for developing various algorithms needed for developing and advancing Hovering AUV.
This paper deals with the attitude control of a self-made VTOL vehicle which is round shape and has four fans and motors. Although hovering mechanisms are suitable for field work at a mountainous region or a building site etc., it is known that modeling the structure of the plant is quite difficult due to its unstable or uncertain characteristics. So, a robust controller is requried in order to cope with these uncertainties. WE first model the structure of the plant under the actual hovering setting and then determine the uncertainty of the acquired mathematical model by using system identification method as exactly as possible. We adopt the $H^{\infty}$ theory as a control algorithm because of its availability, and the structure of two-degree-of-freedom is used as a basic feedback control system to improve the transient response of the plant. Finally, we show the appropriateness of the designed controller through simulations and experiments. That is, the proposed VTOL system is able to maintain its roubust performance in spite of parameter variations and existing disturbances..
For a maneuvering unmanned autonomous helicopter, it is necessary to design a proper controller of each flight mode. In this paper, overall helicopter dynamics is derived and hovering model is linearized and transformed into a state equation form. However, since it is difficult to obtain parameters of stability derivatives in the state equation directly, a linear control model is derived by time-domain parametric system identification method with real flight data of the model helicopter. Then, two different controllers - a linear feedback controller with proportional gains and a robust controller - are designed and their performance is compared. Both proposed controllers show outstanding results by computer simulation. These validated controllers can be used to autonomous flight controller of a real unmanned model helicopter.
In this paper, Fly robot with electric power, a kind of Unmanned aerial vehicle (UAV), is considered as an autonomous hovering platform, capable of vertical lift-off, landing and stationary hovering. This aircraft has four rotor and DC motors of electrical Power, which is capable of omni-direction for indoor application. In the earlier days of vertical flight experimentation developers looked at the intuitively easy control functionality of 4 rotor designs. But we need to obtain design method of suitable structures and adequate components because the existing prototypes of 4 rotor-craft don't analyze the propeller, motor characteristic and propose a methodology to optimize this system. In this paper, we will show the new 4 rotor craft with blimp, analyze design and manufacturing method of 4 rotor craft system. Also we prove propriety of our design and manufacturing method by being based on thrust and motor experiment.
This paper investigates the implementation and flight test of realtime vision guided autopilot system based on virtual instrumentation platform. A graphical design process via virtual instrumentation platform is fully used for the image processing, communication between systems, vehicle dynamics control, and vision coupled guidance algorithms. A significatnt ojective of the algorithm is to achieve an environment robust autopilot despite wind and an irregular image acquisition condition. For a robust vision guided path tracking and hovering performance, the flight path guidance logic is combined in a multi conditional basis with the position estimation algorithm coupled with the vehicle attitude dynamics. An onboard flight test equipped with the developed realtime vision guided autopilot system is done using the rotary UAV system with full attitude control capability. Outdoor flight test demonstrated that the designed vision guided autopilot system succeeded in UAV's hovering on top of ground target within about several meters under geenral windy environment.
본 논문은 호버링 무인잠수정 'NOAH'의 설계과정을 언급하였고 그 성능을 확인하기 위한 수학모델을 정립하고 실험을 실시하였다. 시뮬레이션과 수조실험을 통해 성능을 검증하였으며, 무인잠수정 NOAH의 설계목표인 자세 및 위치제어를 위한 기본실험을 실시하였다. 설계된 무인잠수정은 일반적인 ROV형태의 외형을 갖고 있으며, 이러한 외형은 NOAH의 제작목적에 따라 다양한 장비를 설치하여 실험하기가 용이하며 크기는 $0.75m{\times}0.5m{\times}0.5m$이다. 추진을 위한 450watt의 용량을 갖는 4개의 추진기가 주행방향, 횡방향, 수직방향으로 설치되어져 있고 수심을 측정하기 위한 압력센서와 방향각을 측정하기 위한 자력컴파스가 설치되었다. 잠수정의 주행을 제어하기 위해 펜티엄 III의 소형 온보드 컴퓨터에 운영체제는 윈도우 XP를 탑재하였다. 제작된 호버링 무인잠수정 NOAH는 다양한 환경에서 여러 가지 제어알고리즘을 적용하여 성능을 개선하고 실험을 하기 위한 테스트베드로 운영된다.
The fuzzy-based autonomous position control system for hovering of an unmanned helicopter has been developed. An unmanned helicopter Is flying vehicle which can aviate freely even at narrow or hazardous space. The bottleneck of the full utilization of the unmanned helicopter is mainly on the control difficulty caused from its nonlinear and unstable characteristics. This paper presents a Fuzzy control technique to have the unmanned helicopter perform hovering. Experimental results of real unmanned helicopter control are included.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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