Model-Based Optimization Approach for PID Control of Pitch-Roll UAV Orientation
Arrieta Orozco, Orlando (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
Campos, Daniel (Universidad de Costa Rica. Instituto de Investigaciones en Ingeniería)
Rico-Azagra, Javier (Universidad de La Rioja. Departamento de Ingeniería Eléctrica)
Gil-Martínez, Montserrat (Universidad de La Rioja. Departamento de Ingeniería Eléctrica)
Rojas, José David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
Vilanova i Arbós, Ramón (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)

Data:	2023
Resum:	This study focuses on the modeling and control optimization of the pitch-roll angles orientation in a quad-rotor UAV (unmanned aerial vehicle) drone system. To address the control challenge, PID (proportional-integral-derivative) controllers are used, which have been tuned through a model-based optimization approach. A non-linear model of the system is obtained and further validated experimentally. The model is implemented in Simulink to conduct model-based optimization. The controller design uses an IMC (internal model control) model-based approach to establish the initial parameters for a PID controller. In the subsequent design phase, a multiobjective approach is taken, incorporating weighted cost functions that account for IAE (integral absolute error) and ITAE (integral of time-weighted absolute error) forms, along with battery usage. The outcomes of this design are showcased through simulations and real-world platform testing.
Ajuts:	Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00197 Agencia Estatal de Investigación PID2019-105434RB-C33 Agencia Estatal de Investigación TED2021-806-129134B-I0
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Model-based optimization ; Multiobjective optimization ; UAV system
Publicat a:	Mathematics, Vol. 11, Issue 15 (August 2023) , art. 3390, ISSN 2227-7390

DOI: 10.3390/math11153390

17 p, 2.6 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats