Mathematical model of a generalized quadcopter kinematic scheme and its software implementation


Cite item

Full Text

Abstract

A generalized kinematic scheme of the installation of quadcopter motors is presented and its main advantages are described. In accordance with the scheme, a mathematical model of the kinematics of the quadcopter was developed. The model was implemented in the MatLab software environment. The presented mathematical expressions are used to calculate kinematic characteristics, such as the values of the thrust of the motors and the reverse effect of the motors on the body of the quadcopter. The comparison of the obtained data with the experimental characteristics showed a 5% deviation of the magnitude of the dependence of the thrust on the average value of the voltage on the motors and a 30% deviation of the magnitude of the dependence of the motor action on the thrust magnitude.

About the authors

V. A. Zelenskiy

Samara National Research University, Samara, Russian Federation

Author for correspondence.
Email: zelenskiy.va@ssau.ru

Doctor of Science (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of Radio Electronic Systems

Russian Federation

M. A. Kovalev

Samara National Research University, Samara, Russian Federation

Email: kovalev.ma@ssau.ru

Doctor of Science (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of Aircraft Maintenance

Russian Federation

D. N. Ovakimyan

Samara National Research University, Samara, Russian Federation

Email: ovakimyan.dn@ssau.ru

Director of the Center for Unmanned Systems

Russian Federation

V. S. Kirillov

Samara National Research University, Samara, Russian Federation

Email: vskirilov2015@yandex.ru

Researcher of the Center for Unmanned Systems

Russian Federation

References

  1. Kovalev M.A., Zelenskiy V.A., Ovakimyan D.N., Starostina T.V. UAV's autonomous navigation principe based on Earth remote sensing data. Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Information Technology and Nano-technology, ITNT 2022 (May, 23-27, 2022, Samara, Russian Federation). doi: 10.1109/ITNT55410.2022.9848603
  2. Alhaddad M. Modeling and attitude control of a quadcopter using linear quadratic regulator. Materialy XII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Aktual'nye Problemy Aviatsii i Kosmonavtiki» (April, 15-16, 2016, Krasnoyarsk). V. 1. Krasnoyarsk: Siberian State Aerospace University Publ., 2016. P. 883-886. (In Russ.)
  3. Kuznetsov A.G. Automation of process of landing of the small-sized unmanned aerial vehicle in special situations. Trudy MAI. 2011. No. 45. (In Russ.)
  4. Saied M., Knaiber M., Mazeh H., Shraim H., Francis C. BFA fuzzy logic based control allocation for fault-tolerant control of multirotor UAVs. The Aeronautical Journal. 2019. V. 123, Iss. 1267. P. 1356-1373. doi: 10.1017/aer.2019.58
  5. Savelyev V.M., Antonov D.A. Strapdown inertial navigation system in-flight alignment for unmanned aircraft on the moving base. Trudy MAI. 2011. No. 45. (In Russ.)
  6. Sukhomlinov D.V., Medved A.N. Data integration in the aircraft information control system. Engine. 2014. No. 5 (95). P. 38-41. (In Russ.)
  7. Dolgiy O.V., Zhih A.I., Grishchenko V.A. Sensor fusion in navigation systems based on inertial elements. Scientific Horizons. 2019. No. 4 (20). P. 193-198. (In Russ.)
  8. Losev V.V., Kornilov A.V. A fusion of the measurement data from the inertial unit and the air data computer system being a part of the integrated standby instrument system. Bulletin of the Volga State Academy of Water Transport. 2017. No. 52. P. 31-39. (In Russ.)
  9. Yu G., Morel J.-M., ASIFT: An algorithm for fully affine invariant comparison. Image Processing On Line. 2011. V. 1. P. 11-38. doi: 10.5201/ipol.2011.my-asift
  11. Gasparyan O.N., Darbinyan H.G., Simonyan T.A. The control of quadcopters based on the feedback linearization method. Proceedings of NPUA. Information Technologies, Electronics, Radio Engineering. 2020. No. 2. P. 44-54.
  12. Yol A., Delabarre B., Dame A., Dartois J.-E., Marchand E. Vision-based absolute localization for unmanned aerial vehicles, intelligent robots and systems. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (September, 14-18, 2014, Chicago, IL, USA). 2014. doi: 10.1109/iros.2014.6943040
  13. Buslaev A., Seferbekov S., Iglovikov V., Shvets A. Fully convolutional network for automatic road extraction from satellite imagery. IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (June, 18-22, 2018, Salt Lake City, UT, USA). 2018. doi: 10.1109/cvprw.2018.00035
  14. Fowers S.G. Stabilization and control of a quad-rotor micro-UAV using vision sensors. Dissertations. Brigham Young University, 2008.
  15. Saeedi M., Trentini M., Seto M., Li H. Multiple-robot simultaneous localization and mapping: A review. Journal of Field Robotics. 2016. V. 33, Iss. 1. P. 3-46. doi: 10.1002/rob.21620

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».