Pesawat udara tanpa pemandu telah digunakan oleh masyarakat secara meluas dalam pelbagai bidang. Pesawat udara tanpa pemandu memerlukan satu pengawal yang lebih baik untuk mengawal kestabilannya. Pengawal PID biasanya digunakan dalam mengendalikan pesawat udara tanpa pemandu, namun, ia menghadapi masalah ketika pesawat udara tanpa pemandu mengalami gangguan yang signifikan seperti tiupan angin. Pengawal NDI boleh digunakan atas pesawat udara tanpa pemandu untuk menghilangkan nonlineariti dan penjadualan keuntungan. Kelebihan pengawal NDI yang dinyatakan boleh menyelesaikan masalah yang dibentangkan dalam pengwal PID. Hal ini menyebabkan pengawal NDI lebih sesuai untuk digunakan dalam mengawal pesawat udara tanpa pemandu. Oleh itu, projek ini dijalankan untuk menyiasat keberkesanan pengawal NDI dalam mengawal kestabilan sudut sikap quadhelikopter dalam enam darjah kebebasan. Konsep dan teori model quadhelikopter serta pengawal NDI telah dikaji dan dilaksanakan dalam projek ini. Persamaan asas model quadhelikopter digunakan untuk menjalankan simulasi projek ini. Simulasi ini dilaksanakan dengan menggunakan MATLAB and Simulink untuk mendapatkan keputusan. Hasil kajian menunjukkan bahawa pengawal NDI dapat mengawal quadhelikopter pada yaw sudut dengan memuaskan. Hal ini menunjukkan pengawal NDI mampu menghilangkan nonlineariti apabila mengawal quadhelikopter. Namun begitu, had ke atas persegi kelajuan putaran kipas serta kekangan jumlah teras boleh menghasilkan nonlineariti yang mampu menjejaskan hasil roll sudut dan pitch sudut dengan ketara. Pengawal NDI yang lebih canggih seperti pengawal INDI adalah disyorkan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Masalah sistem lebih-penggerak boleh diselesaikan dengan menggunakan kaedah pengagihan kawalan. Tambahan pula, kekuatan hab dan momen putaran disebabkan oleh kipas boleh dimasukkan dalam persamaan model quadhelikopter untuk mendapatkan persamaan yang lebih realistik. Selain itu, ujian penerbangan quadhelikopter adalah disyorkan juga untuk mengesahkan ketahanan kaedah yang dicadangkan.
_______________________________________________________________________________________________________
Unmanned aerial vehicles are widely used in various fields to complete the tasks given without human piloting on board. A better controller is required to control the unmanned aerial vehicle. PID controller is commonly used in controlling the unmanned aerial vehicle, however, it encountered troubles when the unmanned aerial vehicle experiencing significant disturbance such as wind gust. The advantages of NDI controller can solve the problems presented in PID controller. The nonlinearities and gain scheduling can be eliminated by implementing NDI controller on the unmanned aerial vehicle. This made the NDI controller a more suitable controller to be used in controlling the unmanned aerial vehicle. Therefore, this project is carried out to investigate the effectiveness of the NDI controller in stabilizing the attitude angle of quadcopter in six degrees of freedom. The concepts and theories of quadcopter modeling and NDI controller are studied and implemented in this project. The basic equations of quadcopter modeling are used to simulate this project. The simulation is run in MATLAB and Simulink software to obtain the results. The results showed that the NDI controller performed satisfactorily in controlling and stabilizing the quadcopter at yaw angle. The results concluded that the NDI controller is able to eliminate the nonlinearities in controlling the quadcopter. However, the limitation of the square of propeller angular velocity as well as the constraint of total thrust gave rise to nonlinearity that can affect the results of roll angle and pitch angle significantly. A robust NDI controller such as INDI controller is recommended to improve the performance. The over-actuated system can be solved by using the control allocation method instead of limiting the total thrust. Furthermore, the hub force and rolling moment due to propeller can be included in the equations of quadcopter modeling to have more realistic equations. Besides that, it is recommended to carry out a real flight test of quadcopter to validate the robustness of the proposed method as well.
Advanced flight control for quadcopter / Lee Chia Wei