Порівняння систем керування мультироторним БПЛА

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБіганський, Богдан Миколайович
dc.contributor.authorКовалюк, Дмитро Олександрович
dc.date.accessioned2026-04-06T12:59:07Z
dc.date.available2026-04-06T12:59:07Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractУ статті розглянуто задачу стабілізації висоти квадрокоптера під дією зовнішніх збурень, зокрема поривів вітру. Використано стандартну математичну модель такого об’єкту, що базується на жорсткому тілі з шістьма ступенями вільності (6-DOF), описаними рівняннями Ньютона та Ейлера. Розглядаються рівняння динаміки, що описують результуючу силу та момент, а також швидкості та кутові швидкості у відповідній системі координат. Метою дослідження є порівняльний аналіз ефективності різних стратегій керування для стабілізації висоти під час дії збурень. Зокрема, розглядаються ПІД-регулятор, нечітка логіка (Fuzzy Logic) та лінійно-квадратичний регулятор (LQR). Проведено моделювання роботи систем керування з використанням кожного типу регулятора, оцінено якість перехідних процесів, стійкість та здатність до відновлення рівноваги після впливу збурень. Результати демонструють відмінності у швидкості реакції, точності стабілізації та адаптивності методів керування, що дозволяє визначити оптимальні підходи для забезпечення надійного утримання висоти квадрокоптера в умовах змінного середовища. Моделювання систем керування здійснено за допомогою MATLAB Simulink
dc.description.abstractotherThis paper investigates the problem of quadcopter altitude stabilization under external disturbances, particularly wind gusts. For the analysis, a mathematical model of a multirotor UAV based on the Newton–Euler equations for a rigid body with six degrees of freedom (6-DOF) was used. The study was carried out in the MATLAB/Simulink environment, which made it possible to simulate the operation of a closed-loop control system under realistic environmental influences. The aim of the work is to compare three approaches to altitude control: the classical PID controller, the fuzzy PD controller (fuzzy-PD), and the optimal Linear Quadratic Regulator (LQR). For each strategy, tuning, simulation, and analysis of transient responses were performed. The effectiveness was evaluated using key indicators: settling time, overshoot, and root mean square error (RMSE) under wind disturbances. The obtained results showed that the fuzzy-PD controller provides the best overall control quality: the fastest transient response, minimal overshoot, and the lowest error under disturbances. The LQR regulator demonstrated high robustness and a balance between speed and accuracy, significantly outperforming the classical PID in all criteria. The PID controller served as a basic benchmark but exhibited the highest sensitivity to wind effects. Thus, the study confirms the feasibility of using adaptive and optimal approaches (fuzzy-PD and LQR) to ensure reliable quadcopter altitude stabilization in a changing environment, which is practically important for aerial photography, monitoring, inspection, and search-and-rescue missions.
dc.format.pagerangeС. 52-60
dc.identifier.citationБіганський, Б. М. Порівняння систем керування мультироторним БПЛА /Біганський Б. М., Ковалюк Д. О. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2025. – № 3(24). – С. 52-60. – Бібліогр.: 12 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2025.340377
dc.identifier.orcid0009-0008-0861-9162
dc.identifier.orcid0000-0002-9729-1443
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79990
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження», № 3(24), 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectквадрокоптер
dc.subjectстабілізація висоти
dc.subjectПІД-регулятор
dc.subjectнечітка система
dc.subjectLQR
dc.subjectSimulink
dc.subjectquadcopter
dc.subjectaltitude stabilization
dc.subjectPID controller
dc.subjectfuzzy logic
dc.subject.udc681.5
dc.titleПорівняння систем керування мультироторним БПЛА
dc.title.alternativeComparison of control systems for multirotor UAV
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
52-60.pdf
Розмір:
1.08 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 3 (24)