Desing of a Chattering-Free Sliding Mode Control System for Robust Position Control of a Quadrotor

Can, Aydin; Efstathiades, Harry; Montazeri, Allahyar

doi:10.1109/nir50484.2020.9290206

Cited by 6 publications

(6 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…However, chattering is a common issue in designing SMC for the autonomous system. Several studies have been investigated to reduce the chattering as well as to compensate the effect of unmodelled dynamics as presented in [11][12][13] .…”

Section: Related Work and Main Contributionsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Real-time nonlinear parameter estimation and tracking control of unmanned aerial vehicles in closed-loop

Imran

Can

Montazeri

2023

Sci Rep

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The real-time unknown parameter estimation and adaptive tracking control problems are investigated in this paper for a six degrees of freedom (6-DOF) of under-actuated quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV). A virtual proportional derivative (PD) controller is designed to maintain the translational dynamics. Two adaptive schemes are developed to handle the attitude dynamics of the UAV with several unknown parameters. In the beginning, a classical adaptive scheme (CAS) using the certainty equivalence principle is proposed and designed. The idea is to design a controller for an ideal situation by assuming the unknown parameters were known. Then the unknown parameters are replaced by their estimation. A theoretical analysis is provided to ensure the trajectory tracking of the adaptive controller. However, an inherent drawback of this scheme is that there is no guarantee for the estimated parameters to converge to the actual values. To address this issue, a new adaptive scheme (NAS) is developed as the next step by adding a continuously differentiable function to the control structure. The proposed technique guarantees handling of the parametric uncertainties with an appropriate design manifold. A rigorous analytical proof, numerical simulation analyses, and experimental validation are presented to show the effectiveness of the proposed control design.

show abstract

Section: Related Work and Main Contributionsmentioning

confidence: 99%

“…T is defined and substituted in (2). This yields or By expanding (12), it would be straightforward to verify that Assuming that cos θ = 0 , the pitch rotation can be generated from (13) as…”

Section: Proposed Control Designmentioning

confidence: 99%

Real-time nonlinear parameter estimation and tracking control of unmanned aerial vehicles in closed-loop

Imran

Can

Montazeri

2023

Sci Rep

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Hiện tượng này là do sự không hoàn hảo và chậm trễ thời gian trong chuyển mạch, do thiết bị truyền động hằng số thời gian nhỏ, các mạch công suất dễ bị quá nhiệt dẫn đến hư hỏng, phá hủy các chuyển động cơ khí [11], [12]. Để khắc phục hiện tượng này, các nhà nghiên cứu đã đề cập và áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, cụ thể như: điều khiển trượt hàm bão hòa kết hợp với mạng nơ-ron hồi quy Elman và giải thuật Smoothed Super Twisting [11], điều khiển trượt gần tối ưu dựa vào học củng cố tích phân [12], điều khiển trượt thích nghi dựa vào hàm hyperbolic tangent [13], điều khiển trượt đầu cuối thích nghi [14], điều khiển đa kênh bền vững [15].…”

Section: Giới Thiệuunclassified

Điều Khiển Trượt Pid Robot Di Động Đa Hướng

Trang¹,

Tùng²

2022

TNUJST

View full text Add to dashboard Cite

Bộ điều khiển trượt vi tích phân tỷ lệ cho robot di động đa hướng được thiết kế và đánh giá trong bài báo này. Đây là loại robot được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp với nhiều ưu điểm như linh hoạt trong các mô hình chuyển động, có khả năng di chuyển tự do theo các hướng. Bộ điều khiển trượt vi tích phân tỷ lệ được thiết kế đảm bảo quỹ đạo thực tế của robot hội tụ về quỹ đạo mong muốn trong thời gian hữu hạn và giảm hiện tượng chattering quanh mặt trượt. Tính ổn định của hệ thống được chứng minh dựa vào lý thuyết ổn định Lyapunov. Các kết quả mô phỏng với MATLAB/Simulink cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển đề xuất với độ vọt lố, thời gian tăng, thời gian xác lập của xw là 1,963(%), 0,045±0,001(s), 0,28(s) và của ywlà 0,505(%), 0,160±0,001(s), 0,231(s), sai số xác lập hội tụ về 0 và giảm hiện tượng chattering.

show abstract

“…This scheme is widely implemented in UAV applications as it is less sensitive to the disturbance, such as presented in [17], [31]. To compensate the effect of uncertain dynamics as well as unknown disturbances, while reducing the chattering problem in the sliding mode control, several efforts were presented in [4], [22], and [23].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Adaptive Control of Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle With Time-Varying Uncertainties

Imran

Montazeri

2023

IEEE Access

View full text Add to dashboard Cite

This paper studies the real-time parameter estimation and adaptive tracking control problem for a six degrees of freedom (6-DOF) of quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV) as an under-actuated system. A virtual proportional derivative (PD) is proposed to maintain position dynamics. Two adaptive control schemes are designed and compared to maintain the attitude dynamics of UAV while several parameters of UAV are unknown. In the first scheme, a classical adaptive scheme using the certainty equivalence principle is extended and designed for tracing control of the systems with unknown time-varying parameters. To improve the performance of the first scheme, a new control scheme is designed in the second scheme by proposing additional continuous function to handle the unknown parameters. An additional robust term is designed in both schemes to handle the perturbation caused by unknown time-varying parameters. The rigorous analytical proof and numerical simulation analysis are provided to support the efficacy of the proposed controller.INDEX TERMS Quadrotor, unmanned aerial vehicle, unknown time-varying parameter, classical adaptive scheme, certainty equivalence principle, adaptive control.

show abstract

Desing of a Chattering-Free Sliding Mode Control System for Robust Position Control of a Quadrotor

Cited by 6 publications

References 14 publications

Real-time nonlinear parameter estimation and tracking control of unmanned aerial vehicles in closed-loop

Real-time nonlinear parameter estimation and tracking control of unmanned aerial vehicles in closed-loop

Điều Khiển Trượt Pid Robot Di Động Đa Hướng

Adaptive Control of Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle With Time-Varying Uncertainties

Contact Info

Product

Resources

About