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Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering 3/2020

01.02.2020 | Research Article - Electrical Engineering

Altitude and Attitude Stabilization of UAV Quadrotor System using Improved Active Disturbance Rejection Control

verfasst von: Aws Abdulsalam Najm, Ibraheem Kasim Ibraheem

Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering | Ausgabe 3/2020

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Abstract

An improved active disturbance rejection control (IADRC) is proposed to stabilize and reject exogenous disturbances and system uncertainties for a 6-degree of freedom (DOF) quadrotor system. We used the nonlinear model of the 6-DOF quadrotor system to design four IADRC units for the altitude and attitude stabilization. Stability analysis is demonstrated for both the extended state observers of each IADRC unit and the overall closed-loop system using Hurwitz stability criterion. The simulations are implemented under the MATLAB environment where the parameters of the IADRC units are tuned to minimize the multi-objective output performance index. The unmanned aerial vehicle is tested with different tracking scenarios while subjected to exogenous disturbances and system parameter uncertainties. The performance of the proposed IADRC is compared with that of the PID controller, and the simulations revealed that the proposed IADRC scheme stabilized and excellently counteracted the exogenous disturbances and system uncertainties and outperformed the PID used in this work.

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Literatur
17.
Zurück zum Zitat Ma, Z.; Jiao, S.M.: Research on the attitude control of quad-rotor UAV based on active disturbance rejection control. In: 2017 3rd IEEE International Conference on Control Science and Systems Engineering (ICCSSE). IEEE, pp. 45–49 (2017). ISBN: 978-1-5386-0483-0. https://doi.org/10.1109/CCSSE.2017.8087892 Ma, Z.; Jiao, S.M.: Research on the attitude control of quad-rotor UAV based on active disturbance rejection control. In: 2017 3rd IEEE International Conference on Control Science and Systems Engineering (ICCSSE). IEEE, pp. 45–49 (2017). ISBN: 978-1-5386-0483-0. https://​doi.​org/​10.​1109/​CCSSE.​2017.​8087892
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Zurück zum Zitat Abdul-Adheem, W.R.; Ibraheem, I.K.: An improved active disturbance rejection control for a differential drive mobile robot with mismatched disturbances and uncertainties. In: 3rd International Conference on Electrical and Electronic Engineering, Telecommunication Engineering and Mechatronics (EEETEM2017), Beirut, Lebanon, pp. 7–12 (2017). arXiv:1805.12170v1 Abdul-Adheem, W.R.; Ibraheem, I.K.: An improved active disturbance rejection control for a differential drive mobile robot with mismatched disturbances and uncertainties. In: 3rd International Conference on Electrical and Electronic Engineering, Telecommunication Engineering and Mechatronics (EEETEM2017), Beirut, Lebanon, pp. 7–12 (2017). arXiv:​1805.​12170v1
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Zurück zum Zitat Ibraheem, I.K.: Anti-disturbance compensator design for unmanned aerial vehicle. J. Eng. 26(1), 86–103 (2010)MathSciNetCrossRef Ibraheem, I.K.: Anti-disturbance compensator design for unmanned aerial vehicle. J. Eng. 26(1), 86–103 (2010)MathSciNetCrossRef
Metadaten
Titel
Altitude and Attitude Stabilization of UAV Quadrotor System using Improved Active Disturbance Rejection Control
verfasst von
Aws Abdulsalam Najm
Ibraheem Kasim Ibraheem
Publikationsdatum
01.02.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Arabian Journal for Science and Engineering / Ausgabe 3/2020
Print ISSN: 2193-567X
Elektronische ISSN: 2191-4281
DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-020-04355-3

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