Аннотация. ПИД-регулятор является основным элементом системы управления квадрокоптера. Экспериментально проанализировано влияние каждой из трех составляющих стабилизирующего ПИД-регулятора квадрокоптера на его поведение в воздухе. Рассмотрен Autotune — режим автоматической настройки параметров регулятора в составе программного обеспечения (ПО) Misson Planner, популярного полетного контроллера с открытой архитектурой Ardupilot. С помощью математического моделирования и экспериментов из обобщенных данных получен алгоритм настройки стабилизующего ПИД-регулятора, практическая ценность которого заключается не только в точной настройке ПИД-регулятора, но и возможности его дальнейшей донастройки в процессе эксплуатации. Так, в случае изменения типа, веса или точек крепления полезной нагрузки, а равно и условий полета, целесообразно менять „характер“ стабилизации аппарата. Например, при полете с камерой для сохранения стабильности изображения при высокой кратности увеличения следует сделать работу регулятора более плавной. В случае выполнения полетных заданий в ветреную погоду целесообразно установить другие параметры регулятора, а возможно — и прибегнуть к работе в режиме с контролируемым перерегулированием.

Ключевые слова: квадрокоптер, БПЛА, профилизация, отказоустойчивость, ПИД-регулятор, стабилизация, перерегулирование

Список литературы:

1. Advanced Tuning – Copter Documentation [Электронный ресурс]: . (дата обращения 09.05.2021)
2. Baranov O. V., Smirnov N. V., Smirnova T. E. On the choosing problem of PID controller parameters for a quadrocopter // Proc. of the 2017 Constructive Nonsmooth Analysis and Related Topics (Dedicated to the Memory of V.F. Demyanov), CNSA 2017. 10 July 2017. DOI: 10.1109/CNSA.2017.7973934.
3. Sheval V., Rozhnin N. Methods of Increasing of Onboard Tracking System with Optical Device Dynamic Accuracy // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 1115 AISC. P. 540—549. DOI: 10.1007/978-3-030-37916-2_52.
4. Жмудь В. А., Заворин А. Н., Ядрышников О. Д. Неаналитические методы расчета ПИД-регуляторов: учеб. пособие. Новосибирск: Новосибирский гос. технический ун-т, 2013. 36 с.
5. Автономный квадрокоптер с нуля: PID и грабли [Электронный ресурс]: . (дата обращения 09.05.2021)
6. Mission Planner Home [Электронный ресурс]: . (дата обращения 09.05.2021)
7. Baranov O. V., Smirnov N. V., Smirnova T. E., Zholobov Y. V. Design of Fail-Safe Quadrocopter Configuration // 13th Intern. Symp. on Intelligent Distributed Computing, IDC 2019. Studies in Computational Intelligence. 2020. Vol. 868. P. 13—22. DOI: 10.1007/978-3-030-32258-8_2.
8. Popkov A. S., Smirnov N. V., Baranov O. V. Real-time quadrocopter optimal stabilization // Proc. of the 2015 Intern. Conf. on “Stability and Control Processes” in Memory of V.I. Zubov, SCP. 2015. Article number 7342066. P. 123–125. DOI: 10.1109/SCP.2015.7342066.
9. Пыркин А. А., Мальцева Т. А., Лабадин Д. В., Суров М. О., Бобцов А. А. Синтез системы управления квадрокоптером с использованием упрощенной математической модели // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 4. С. 47—51.
10. Дахер Сайфеддин. Мехатронная система управления полетом квадрокоптера и планирование траектории методами оптической одометрии: Дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск: Южно-Российский гос. политех. ун-т. им. М.И. Платова, 2015. 186 с.
11. Ефимов И. Программируем квадрокоптер на Arduino (часть 1) [Электронный ресурс]: . (дата обращения 09.05.2021)
12. Hoang V. T., Phung M. D., Dinh T. H., Zhu Q., Ha Q. P. Reconfigurable Multi-UAV Formation Using Angle-Encoded PSO // Proc. of the 15th IEEE Intern. Conf. on Automation Science and Engineering. 2019. P. 1670—1675. DOI: 10.1109/COASE.2019.8843165.
13. Makkay I. Redundancy for UAS — Fail-safe engineering // Proc. of the 16th Intern. Conf. Transport Means. 2012. P. 192—195.
14. Ermakov R. V., Kuz'menko I. K., Skripal E. N. et al. Aspects of Designing a Fail-Safe Flight and Navigation System for Unmanned Aerial Vehicles // Proc. of the 26th Saint Petersburg Intern. Conf. on Integrated Navigation Systems, ICINS 2019. Art. number 8769411. DOI: 10.23919/ICINS.2019.8769411.
15. Попов Н. И., Емельянова О. В., Яцун С. Ф., Савин А. И. Исследование колебаний квадрокоптера при внешних периодических воздействиях // Фундаментальные исследования. 2014. № 1. С. 28—32.
16. Baranov O. V., Smirnov N. V., Smirnova T. E., Zholobov Y. V. Design of a quadrocopter with PID-controlled fail-safe algorithm // Journal of Wireless Mobile Networks, Ubiquitous Computing, and Dependable Applications. 2020. Vol. 11, N 2. P. 23—33. DOI: 10.22667/JOWUA.2020.06.30.023.
17. Ремизова О. А., Сыроквашин В. В., Фокин А. Л. Синтез робастных систем управления с типовыми регуляторами // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 12. С. 966—972. DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-12-966-972.