A cikk egy négyrotoros helikopter kinematikai modellezésétől a szabályozó algoritmusának kifejlesztéséig felmerülő elméleti és gyakorlati problémákat tárgyalja. Részletesen bemutat egy új alacsony szintű szabályozási algoritmust. Ezen kívül bemutatja a szabályozás kiegészítő komponenseit, az állapotbecslést és egy pályakövető algoritmust. A helikopterről felállított modell figyelembe veszi a légellenállást, a rotorok giroszkopikus hatását, valamint a helikopter rotorjait meghajtó BLDC motorok dinamikáját. A szabályozó algoritmus a visszalépéses technikán (backstepping) alapul, és képes a helikotpert stabilizálni realisztikus zavarhatások esetén. A kiterjesztett Kalman-szűrőkre alapozott állapotbecslő egy külső kamera-alapú látórendszer és egy fedélzeti inerciális mérőegység (IMU) mérési eredményei alapján becsüli a nem mért mennyiségeket és csökkenti a mérési hibák hatását. A cikk ezen kívül bemutatja a szabályozó rendszer fejlesztésének környezetét, a valós időben elvégzett tesztek eredményeit, valamint kitér a fejlesztés során szerzett tapasztalatokra.

The objects of the article are the kinematic modeling and control design methods of a quadrotor helicopter. The article focuses on both theoretic and practical aspects. A new low-level control algorithm is introduced. In addition, the supplementary components of the control system are described in detail as well. The helicopter's dynamic model takes into account the aerodynamic friction, the gyroscopic effect of the rotors and also the BLDC motor dynamics. The control algorithm is based on the back stepping approach and is capable of stabilising the model even in case of realistic noises. The state estimator consists of extended Kalman filters and estimates nonmeasured signals and also suppresses measurement noises that are provided by an external camera based vision system and an onboard inertial measurement unit (IMU). Software environment and test methods are presented with attention to the common errors. The results of the first flight tests are also included in the article.

Kulcsszavak: UAV, beltéri négyrotoros helikopter, állapotbecslés, kiterjesztett Kalman-szűrő, hardware-in-the-loop tesztelés ~ UAV, quadrotor helicopter, state estimation, extended Kalman filtering, implementation, hardware-in-the-loop test