Processing may take a few seconds...

Dissertation

Title

Application of selected methods of Kalman Filtration to estimation of state and model parameters of the flying robot

Authors

[ 1 ] Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska | [ D ] phd student

Promoter

[ 1 ] Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska | [ E ] pensioner

Supporting promoter

[ 1 ] Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska | [ P ] employee

Reviewers

Title variant

PL Zastosowanie wybranych metod filtracji Kalmana do estymacji stanu i parametrów bezzałogowego robota latającego

Language

english

Keywords
EN
  • Kalman Filter
  • state estimation
  • mathemathical model
PL
  • Filtr Kalmana
  • estymacja stanu
  • model matematyczny
Abstract

EN In the dissertation an issue of multirotor UAV state estimation is raised. Various models of multirotor are derived and the control algorithms as well as estimation algorithms are proposed. Among models two can be determined: the classic one - Euler/Tait-Bryan and quaternion-based. The instructions on how the model can be tailored to a given multirotor is provided and additional schemes of control in different coordinate frames are shown. The model identification procedure is presented and, based on Square Root Unscented Kalman Filter, model parameter observer is derived. In the further part of the work a comprehensive theory on state observers is given. The results include classic state and dual estimation schemes. Both schemes are used and prove their effectiveness. All of the presented methods of parameter and state estimation are optimized by heuristic method. In conclusion the errors analysis is shown and the methods are compared. Based on the presented data, general recommendations for observers applications in multirotors are stated. In the work, both aspects i.e. theoretical and experimental are covered. The results prove the thesis statement.

PL W pracy doktorskiej poruszany jest temat estymacji wektora stanu bezzałogowych robotów latających typu wielowirnikowego. Wyprowadzono różne typy modeli oraz algorytmów sterowania i estymacji. Wśród zaproponowanych modeli wyróżnia się dwa: pierwszy związany jest z kątami Eulera/Tait-Bryana oraz drugi, który bazuje na kwaternionach. W pracy opisana jest metoda dopasowania podanych modeli do konkretnego robota wielowirnikowego. Dodatkowo zaprezentowano metody sterowania robotem w układzie lokalnym i globalnym. Przedstawiona jest również procedura identyfikacji parametrycznej podanych modeli, opierająca sie na metodzie Square Root Unscented Kalman Filter. Metoda ta została poddana modyfikacji, prowadzących do zwiększenia jej odporności. W dalszej części pracy przedłożono teorię dotyczącą obserwatorów stanuj. Wyniki pracy są przedstawione dla metod estymacji: klasycznej oraz dualnej. Wszystkie metody estymacji są optymalizowane przy użyciu metody heurystycznej. W wynikach przedstawiona jest analiza błędów i porównanie obserwatorów. Podano również zalecenia dotyczące stosowania obserwatorów wektora stanu i parametrów modelu, mające zastosowanie w robotach latających. Otrzymane rezultaty potwierdzają słuszność tezy pracy.

Number of pages

150

OECD domain

electrical engineering, electronics, computer engineering

KBN discipline

automation and robotics

Signature of printed version

DrOIN 1767

On-line catalog

to201680815

Full text of dissertation

Download file

Access level to full text

public

First review

Aleksander Nawrat

Place

Gliwice, Polska

Date

17.10.2016

Language

polish

Review text

Download file

Access level to review text

public

Second review

Marcin Witczak

Place

Zielona Góra, Polska

Date

25.08.2016

Language

polish

Review text

Download file

Access level to review text

public

Dissertation status

dissertation

Place of defense

Poznań, Polska

Date of defense

06.12.2016

Unit granting title

Rada Wydziału Elektrycznego Politechniki Poznańskiej

Obtained title

doktor nauk technicznych w dyscyplinie: automatyka i robotyka, w specjalności: automatyka