쿼드로터를 위한 외란에 강인한 적응형 모델 예측 제어기 개발

Abstract

최근 높은 자유도를 가지고 있는 UAV (Unmanned Aerial Vehicles)는 다양한 분야에 많은 적용이 되고 있다. 특히, 쿼드로터와 같은 드론은 그 구조의 간결함과 안정성으로 인해 광범위한 분야에서 적용되고 있다. 그러나 실제 환경에서의 운용 중에는 외풍이나 드론에 부착한 모듈의 위치 이동으로 인한 무게중심 변화 등이 발생할 수 있다. 이러한 외란은 상대적으로 무게가 가벼워 쉽게 모델 동역학이 변하는 드론의 제어 시스템에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 쿼드로터를 대상으로 외란에 강인한 적응형 모델 예측 제어기를 개발함으로써, 환경 변화 및 외부 간섭에 효과적으로 대응하는 시스템을 제안한다. 일반적인 상황에서 높은 경로 추종 성능을 보여주는 모델 예측 제어기에 더해 외란에 빠르게 대처할 수 있는 L1 적응 제어기 모듈을 추가 구성하여 외란에 강인한 제어기를 구성하였다. 본 연구에서 제안한 제어기는 Gazebo simulator 에서 무게중심 변화 및 외풍으로 인한 외란에도 강인한 제어 성능을 검증하였다.