I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   3 ,  D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1221 ~ 1229   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp 122 1 - 1229             1221       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   T h e   n o n l i n e a r   c o m p u t e d   t o r q u e   c o n t r o l   o f   a   q u a d r o t o r       Y o u s s ou f  M e d d ah i 1 ,  K .   Z e m al ac h e   M e gu e n n i 2 ,  H .   A o u e d 3     1 , 3 D e p a r t m e n t   of  e l e c t r o n i c ,   U n i v e r s i t y   c h l e f ,   A l ge ri a   2 L D E E ,   U S T O - M B ,   A l g e r i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d  N ov   7 ,   20 19   R e v i s e d  A pr   7 ,   2020   A c c e pt e d  M a y   14,   20 20       T hi s   pa p e r   w o r k  f o c us e d  o n  t he   s t udy   of   t he   no nl i n e a r   c o m put e d  t o r q ue   c o nt r o l   of   a   qua dr o t o r   he l i c o pt e r .  I n  o r de r   t o   m o de l   t he   dy na m i c   of   t he   v e hi c l e s ,   k i ne m a t i c s   a nd  dy na m i c s   m o de l i ng   o f   t he   X 4  i s   pr e s e n t e d .   E u l e r   a ng l e s   a nd  pa r a m e t e r s   a r e   us e d  i n  t he   f o r m ul a t i o n  o f   t hi s   m o de l   a nd  t he   t e c hni que   o f   C o m put e d  T o r q ue   c o nt r o l   i s   i n t r o duc e d.   I n  t he   s e c o nd  pa r t   o f   t he   pa pe r ,   w e   de v e l o p  a   m e t ho do l o gy   of   c o nt r o l   t ha t   a l l o w s   t he   qu a dr o t o r   t o   a c c o m pl i s h  a   pr o s p e c t i ng   m i s s i o n  o f   a n  e nv i r o nm e nt ,   a s   t h e   f o l l ow - up  of   a   tr a j e c t o r y   b y   t he   s i m ul a t i o n.     R e s u l t s   s ho w   t ha t   C o m put e d  T o r que   c o nt r o l   m e t ho d  i s   s u i t a b l e   f o r   X 4.       Ke y w or d s :   M o de l i n g     N o n l i n e a r   PD - CT C  c o nt r o l l e r   Q ua d r o t o r   U A V s   C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Y o us s o u f   M e dda hi ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c ,   C hl e f ,   A l ge ri a .   E m a i l :   y o uc e f - a ut o m a t i que @ h o t m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     M o r e   r e c e n t l y ,   h u m a n s   h a v e   s e e n   t h e   c a pa b i l i t i e s   o f   r o bo t i c s   e xpa n d   t o   t h e   f l i g h t   c o n t r o l   o f   bo t h   c o m m e r c i a l   a nd  m i l i t a r y   v e h i c l e s .   T hi s   s h i f t   ha s   e v e n   b e gun   t o   i n c l ude   hi g h l y   a gi l e   a n d   l o w - c o s t   m i n i a t u r e   U n m a nn e d  A e ri a l   V e h i c l e s .   T h e r e   i s   c urr e n t l y   gr e a t   i nt e r e s t   i n   t h e   a r e a   o f   qua dr o t o r   U A V   r e s e a r c h   i n c l udi ng  s e a r c h   a nd  r e s c ue ,   s ur v e i l l a n c e ,   t r a f f i c   m o n i t o r i n g ,   f i r e   de t e c t i o n   [1 - 3 ].   T h e   m a i n  a dv a nt a ge   o f   qua dr o t o r  v e h i c l e s   i s   t ha t   t h e y   c a n   pe r f o r m   a n y   m a n e uv e r   i n   m a n y   di r e c t i o n s   w i t h   e qua l   pe r f o r m a n c e .   T h e r e fo r e ,   qua d r o t o r s   a r e   w e l l   s ui t e d  f o r   m i s s i o n   r e qui ri n g   o pe r a t i o n  i n  t i g ht   l o c a t i o n s   s uc h   a s   f l y i n g  i ndo o r s   a n d   c l o s e   t o   o bj e c t s   i n  w h i c h  t u rni n g   a r o u n d   i s   n o t   po s s i b l e   o r   v e r y   da nge r o us .   T h e   c o n t r o l   o f   a   qua dr o t o r   i s   t h e   p r i n c i p a l l y   pr ob l e m   be c a u s e   t h e   n o nl i n e a r   b e ha v i o r   of   q ua dr o t o r s   r e qui r e s   a n   a dv a n c e d  s t a b i l i z i n g .   T h e   m o de l i n g  o f   X4   t o   a c c o un t   f o r   v a r i o us   pa r a m e t e r s   w h i c h   a f fe c t s   t h e   d y n a m i c   o f   t h e   qua d r o t o r.   U n l i ke   t o   t h e   t e rr e s t r i a l   m o b i l e   r o bo t s ,   w h e n   t h e   m o de l   c a n  b e   l i m i t e d  t o   ki n e m a t i c   pa r t .  i n   o r de r   t o   c o un t e r   f o r   g r a v i t y   e ffe c t s ,   f r i c t i o n s   due   t o   t h e   a e r o dy n a m i c   t o rque s ,   d r a g  f o r c e s   a n d   g y r o s c o pi c   e ff e c t s   ( w h i c h  c a n   b e   de ri v e d   f r o m   e xpe r i m e nt s ) ,   w e   n e e d  a   dy n a m i c s   m o de l   f o r   s i m p l i fy i n g   t h e   c o n t r o l   s t a rt e gi e s   [4 ,   5 ].   T h e r e   ha v e   be e n   a   n um b e r   o f   pa pe r s   de a l i n g  w i t h   v a r i o us   p r o b l e m s   i nh e r e n t   t o   t h e   e xpl o i t a t i o n   o f  qua d r o t o r s .   F o r   e xa m pl e ,   dy n a m i c   m o de l i n g  i s s ue s   w e r e   a ddr e s s e d  i n   r e f e r e n c e s   [ 6 ,  7 ]  w h e r e a s ,   n o nl i n e a r  c o n t r o l   l a w s ,   s uc h   a s   f e e d b a c k  l i n e a ri z a t i o n   c o n t r o l ,   v i s ua l   c o n t r o l ,   b a c ks t e ppi n g  c o nt r o l   a n d  s l i di n g - m o de   c o n t r o l   w e r e   s t u di e d  i n   m a n y   pa pe r s   s uc h   a s   r e f e r e n c e s   [ 8 - 1 9 ].   S e l f - T u n e d  F u z z y   In f e r e n c e   S y s t e m   (S T F IS )  c o n t r o l l e r   f o r   t h e   X S F (X 4  S t a t i o nn a r y   F l y e r )  w a s   t h e   s u b j e c t   of   t h e   m a i n   i de a   de v e l o p e d  i n   [20,   21] .     S l i di ng  m o de   c o n t r o l   f o r   a l t i t ude   a n d  a t t i t ude   s t a b i l i z a t i o n   o f   qua dr o t o r   U A V   w i t h   e xt e rn a l   di s t u r b a n c e   pr e s e nt e d  by   [22].   In  [23] ,   a   c o m b i na t i o n   o f   t h e   c o m put e d - t o r que   c o n t r o l l e r   a nd  a da p t i v e   f uz z y   t ra j e c t o r y   f e e d f o r w a r d  c o m pe n s a t o r   i s   us e d  f o r   t h e   t ra j e c t o r y   t r a c ki n g  c o nt r o l   o f   un c e r t a i n   u nde r w a t e r   v e h i c l e   i s   de ve l o pe d  a n d  A t t i t u de   a nd  a l t i t u de   c o nt r o l   o f   qua d r o t o r   by   di s c r e t e   P I D   c o nt r o l   a nd  no n - l i ne a r   m o de l   p r e d i c t i v e   c o nt r o l   i s   p r e s e n t e d   i n  [ 24] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 ,  D e c e m be r   2 020   :     1 2 2 1   -   1 2 2 9   1222     In   t hi s   pa pe r ,   t h e   c o m pl e t e   m o de l   (ki n e m a t i c   a n d  dy n a m i c )  of   t h e   qua d r o t o r   h e l i c o pt e r   i s   p r e s e nt e d,   b a s e d  o n   t h e   N e w t o n - E ul e r   a pp r o a c h   w i t h   a na l y s i s   of   gr a v i t y ,   a e r o d y n a m i c s ,   d a m pi ng  a nd  t hrus t .   T hi s   m o de l   i s   de ve l o pi n g  by   [2,   4,   2 5] .   T h e   m a i n   o b j e c t i v e   of   t h i s   a rt i c l e   i s   t h e   s y n t h e s i s   of   s t a b i l i z i ng  c o n t r o l   l a w s   i n   t e rm s   of   t r a n s l a t i o n   a n d  o ri e nt a t i o n   fo r   t h e   X 4.   It ’s   a   v e h i c l e   h a s   t h e   di f f i c ul t y   of  t h e   c o n t r o l   b e c a us e   i t s   c o m pl e x,   n o n - l i n e a r  dy n a m i c s ,   m ul t i v a ri a b l e ,   o f   c o upl e d  n a t ur e ,   p a r t i c ul a rl y   i n   i t s   o pe r a t i o n  a nd  s e n s i t i v i t y   t o  t h e   e xt e rn a l   di s t u r b a n c e .   T h e   P D - CT C  c o n t r o l l e r   i s   pr o po s e d  t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m   (c o n t r o l ).   T h e   c o n t r o l   s t ra t e gy   i s   b a s e d   o n   t h e   de c o m p o s i t i o n   o f  t h e   o r i g i n a l   s y s t e m   i nt o   t w o   s u b s y s t e m s :   t h e   f i r s t   c o n c e r n s   t h e   po s i t i o n   c o nt r o l   w h i l e   t h e   s e c o n d  i s   t o   c o n t r o l   o ri e nt a t i o n   a nd  t h e   v e l o c i t y .   T h e   qu a d r o t o r   i s   c o m po s e d  o f   fo ur   r o t o r s   i n   a   c r o s s   c o n f i gura t i o n,   t hi s   c r o s s   s t ruc t u r e   i s   qui t e   t hi n   a n d  l i g h t ,   w h i c h   w i l l   g ua ra n t e e   r o b us t n e s s   by   e n s uri n g  t h e   m e c h a ni c a l   l i n ks   f o r   t h e   m o t o r s ,   f o r   r e a s o n s   t o   s i m pl i fy i n g  t h e   m o de l ;   t h e   a xe s   of   pr o pe l l e r s   a r e   f i xe d  i n   pa r a l l e l   a n d  e a c h   pr o pe l l e r   i s   c o m b i n e d  w i t h   a   m o t o r ,   t h e s e   c o n f i gu r a t i o n s   w i l l   h e l p  us   t o   m a n e uv e r   t h e   qu a dr o t o r  j us t   b y   v a r y i n g  t h e   s pe e d  o f   pr o pe l l e r s .     T h e   m o s t   i m po r t a n t   t h i ng  i n  t hi s   c o n f i gura t i o n   t ha t   t h e   p a i r   f r o n t - r e a r  p r o pe l l e r s   r o t a t e   c o un t e r  c l o c k w i s e   w h i l e   t h e   l e f t - ri g ht   o n e   r o t a t e s   c l o c k w i s e   t ha t   r e m ov e s   t h e   n e e d  f o r   a   t a i l   r o t o r  ( n e e de d  i n   t h e   c l a s s i c   h e l i c o pt e r ),   i n   t h e   h o v e r i n g  c o n di t i o n ,   a l l   t h e   p r o pe l l e r s   m us t   ha v e   t h e   s a m e   s pe e d.   I n   F i gu r e   1  a   b l o c k   di a g ra m   o f   t h e   qua d r o t o r   s t ruc t u r e   i s   p r e s e nt e d  i n   b l a c k,   t he   f i xe d - bo d y   B - f r a m e   i s   s h o w n   i n   g r e e n   a nd  i n  b l ue   i s   r e p r e s e n t e d  t h e   a ngul a r   s pe e d  o f   t h e   p r o pe l l e r s . i n   a ddi t i o n   t o   t h e   n a m e   o f   t h e   v e l oc i t y   v a r i a b l e ,   f o r   e a c h   p r o pe l l e r ,   t w o   a rr o w s   a r e   d r a w n:   t h e   c ur v e d  o n e   r e pre s e n t s   t h e   di r e c t i o n   o f   r o t a t i o n   a n d  t h e   s e c o n d  re p r e s e n t s   t h e   v e l o c i t y .   In   o r de r   t o   pe r f o r m   a   s t a t i o na r y   f l i ght ( h o v e r i n g) ,   t h e   pr o pe l l e r s   m us t   r o t a t e   a t   t h e   s a m e   s pe e d  f o r     c o unt e ri n g   t h e   a c c e l e r a t i o n  due   t o   t h e   g ra v i t y ,   a s   de pi c t e d  i n  F i gu r e   1 .    T h e   qua d r o t o r   i s   e qui ppe d  j us t   w i t h   f o ur   r o t o r s   s o   fo r   c o n t ro l l i n g  t h e   e n gi n e ,   w e   ha v e   t o   c h o o s e   a   n u m b e r   o f   f r e e do m s   t h a t   c o rr e s po n d  t o   t h e   n u m b e r   o f   a c t ua t o r s   s o   f o r   o ur   c a s e   w e   w e r e   c h o o s e   3   dgr e e s   o f  f r e e do m   w h i c h   a r e   r o l l   a n gl e ,   p i t c h   a n g l e ,   y a w   a n gl e .   T he   qua dr o t o r   c a n   pe r f o r m   f o ur   b a s i c   m ov e m e n t s       w h i c h  a l l o w   t hi s   e n gi n e   t o   r e a c h   a   c e r t a i n  a l t i t ude (t a r ge t s );   t h e   pri n c i p a l   m o v e m e n t s     a r e   de s c r i b e d:   T hr o t t l e   (U 1):   t hi s   c o m m a nd  i s   p r o v i de d  by   i n c r e a s i n g  (o r   de c r e a s i n g)  a l l   t h e   p r o pe l l e r   s pe e ds   b y   t h e   s a m e   a m o u n t s     l i ke   i n  F i gu r e   2 ,   w h e r e     i s   t h e   s pe e d  o f   pr o pe l l e r s . i t   l e a ds   t o   a   v e r t i c a l   f o r c e   w h i c h  ra i s e s   o r   l o w e r s   t h e   qu a d r o t o r,   t h e   a m o u n t     m us t   b e   t oo  s m a l l   b e c a us e   t h e   m o de l   w o ul d  e v e n t ua l l y   i n f l ue n c e d  by   s t r o ng  n o n   l i n e a ri t i e s   o r   s a t u ra t i o n s .   Ro l l   (U 2):   t hi s   c o m m a n d  i s   p r o v i de d  by   i n c r e a s i n g  (o r   d e c r e a s i n g)  t h e   l e f t   p r o pe l l e r   s pe e d  a n d  i n v e r s e   o pe r a t i o n   f o r   t h e   r i g h t   o n e .   It   de a l s   w i t h  t h e   t o r que   a ro un d   t h e      a x i s .   T h e   a m o u n t s     a n d    i n  t h e   F i gu r e   3  m us t   b e   e qua l s   fo r   t h e   s a m e   r e a s o n s   m e nt i o n e d  a bo ve   a n d  a l s o   t o   m a i n t a i n   t h e   v e r t i c a l   t hr us t   un c ha n ge d.   P i t c h   (U 3):   t hi s   c o m m a n d  i s   s i m i l a r   t o   t h e   r o l l   a n d  i s   p r o v i de d  by   i n c r e a s i n g  (o r   de c r e a s i ng)  t h e   r e a r   pr o pe l l e r   s pe e d  a n d   i n v e r s e   o pe r a t i o n  f o r   t h e   f r o n t   o n e . i t   l e a ds   t o   a   t o rque   a r o u n d   t h e     a xi s .   T h e   po s i t i v e   a m o u n t s     a n d  a r e   c h o s e n   t o   m a i n t a i n  t h e   v e r t i c a l   t hr us t   u n c ha n ge d   a n d   c a n ’ t   b e   t o o   l a r ge   a s   i n   F i gu r e   4 .             F i g u r e   1 .   S i m p l i f i e d  qu a d r o t o r     F i g u r e   2 .   T hr o t t l e   m o v e m e n t .             F i gu r e   3 .   R o l l   m o ve m e n t     F i gu r e   4 . P i t c h   m o v e m e n t       Y a w   ( U 4):   t hi s   c o m m a n d  i s   p r o v i de d  by   i n c r e a s i ng  (o r   de c r e a s i ng)  t h e   f r o n t - r e a r   p r o pe l l e r s   s pe e d   a n d  t h e   i n v e r s e   o pe r a t i o n  f o r   t h e   l e f t - ri g ht   p a i r. i t   l e a ds   t o   a   t o r que   w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   a xi s ,   h e n c e   t h e   f r o n t - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       T he   no nl i ne ar   c om p ut e d  t or qu e   c ont r o l   of   a  q uadr ot or   ( Y ous s ouf   M e dda hi )   1223   r e a r  c o upl e   r o t a t e   c o unt e r  c l o c kw i s e   a n d  t h e   l e f t - r i g h t   o n e   r o t a t e   c l o c kw i s e .   T h e   s a m e   t e c hni c   f o r     a n d  t h a t   a r e   c h o s e n   t o   m a i nt a i n  t h e   v e r t i c a l   t hrus t   u n c ha nge d  a n d   t h e y   c a n ’t   b e   t o o   l a r ge   a s   s h o w n   i n    t h e   F i gu r e   5.           F i gu r e   5 .   Y a w   m o v e m e n t       2.   Q U A D R O T O R   M O D ELI N G   In   t h i s   s e c t i o n ,   w e   w i l l   de s c r i b e   t h e     r e f e r e n c e   f r a m e s   a n d  c oo r di na t e   s y s t e m s   w h i c h   w i l l   s e r v e d  t o  e xt ra c t   t h e   po s i t i o n s   a n d  o ri e nt a t i o n s   o f   qua dr o t o r. A   t r a n s f o rm a t i o n   m a t r i x  b e t w e e n   t h e s e   c oo r di n a t e   s y s t e m s   i s   de v e l o p e d  fo r   t h e   f o l l ow i n g  r e a s o n s :   -   N e w t o n ' s   e qua t i o n s   o f   m o t i o n   a r e   gi v e n  i n  t h e   b o d y   c oo r di na t e   f ra m e .   -   A e r o dy n a m i c s   f o r c e s   a n d   t o r q ue s   a r e   a pp l i e d  i n   t h e   e a rt h   f ra m e .   U n l i ke   G P S   w h i c h   i s   us e d  t o   m e a s u r e   po s i t i o n ,   g r o und  s pe e d  a n d  c o ur s e   a n g l e   w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   e a rt h   f ra m e , t h e   o n - b o a r d  s e n s o r s   l i ke   a c c e l e r o m e t e r s   a n d   g y r o s c o pe s   a r e   us e d  f o r   ga t h e r i ng  i n f o r m a t i o n   i n   t h e   bo d y   f r a m e .   f o r   t r a j e c t o r y   pl a n i f i c a t i o n   m i s s i o n s ,   a l l   t h e   c o l l e c t e d  i n f o r m a t i o n   h a v e   t o   be e n   t ra n s f o r m e d  i n   t h e   i n e r t i a l   f ra m e .   T o   s w i t c h   f r o m   o n e   c oo r di na t e   f r a m e   t o   a n o t h e r,   t w o   b a s i c   o p e r a t i o n s   a r e   pe r f o r m e d:   r o t a t i o n s   a nd  t r a n s l a t i o n s .   A s   de s c r i b e d  i n   [2 - 4 ]  t h e   de t a i l s   of   d y n a m i c   m o de l   of   t h e   qua d r o t o r   w i l l   n o t   b e   di s c us s e d  i n   t hi s   pa pe r   a g a i n. f o r   r e a s o n s   c i t e d  pr e v i o us l y ,   w e   w i l l   c o n s i de r   t w o   f r a m e s ;   e a rt h   f ra m e   a n d  a   b o d y   f r a m e   w h o s e   o r i gi n  i s   i n   t h e   c e n t e r   o f   m a s s   of   o ur   e ngi n e ,   s e e   F i gu r e   1.   T h e   a t t i t ude   v e c t o r   of   t h e   qua d r o t o r   i s   gi v e n   by   t h e   r o l l ,   pi t c h  a n d   y a w   a n gl e s ,   f o r m i ng   t h e   v e c t o r   = ( , , )   h o w e ve r   t h e   po s i t i o n  o f   t h e   v e h i c l e   i n  t h e   i n e rt i a l   f r a m e   i s   gi v e n  by   t h e   po s i t i o n  v e c t o r   = ( , , ) .  Co n s e r v a t i o n   o f   m o m e nt um   a nd  a n gu l a r  m o m e n t um   l a w s   a r e   us e d  t o   e xt ra c t   t h e   dy n a m i c   m o de l   of   t h e   qua d r o t o r ,   c o n s i de r i ng    t h e   a p pl i e d  f o r c e s   a n d   t o r que s   i n t o   a c c o un t   [4 ,   26 ] .   T h e   t hr us t   f o r c e   ge n e ra t e d  b y   ro t o r ,    = 1,   2 ,   3,   4   i s   = ∗ 2   w i t h  t h e   t hrus t   f a c t o r   a n d   t h e   r o t o r   s pe e d ,   a n d   t h e   l a w   of   c o n s e r v a t i o n  o f   m om e nt um   y i e l ds ;     ̇ = . ( 0 0 1 ) − ( ) . ∑ 2 ( 0 0 1 ) 4 = 1                                                               (1)     H e r e i n , ( )   i s   a   s ui t a b l e   r o t a t i o n   m a t r i x   a nd  i s   t h e   m a s s   o f   qua dr o t o r.   W i t h   t h e   i n e r t i a   m a t r i x      (a   pu r e   di a go na l   m a t ri x   w i t h  t h e   i n e r t i a s   , a n d o n   t h e   m a i n  di a go na l ) ,   t h e   r o t o r   i n e r t i a ,   t h e   v e c t o r of  t h e   t o rque   a ppl i e d  t o   t h e   v e h i c l e ’ s   b o d y   a n d   t h e   v e c t o r o f   t he   g y r o s c o pi c   t o r que s   o f   t h e   r o t o r s ,   t h e   l a w   of  c o n s e r v a t i o n  o f   a n g ul a r   m o m e nt u m   y i e l ds :     ̇ = − ( ̇ × ̇ ) − +                                                                   (2)     T h e   v e c t o r   i s   de f i n e d  a s ;     = (  ( 2 2 − 4 2 )  ( 1 2 − 3 2 ) ( 1 2 − 2 2 + 3 2 − 4 2 ) )                                                                 (3)     W i t h   t h e   d ra g   c o e ff i c i e n t   a n d   t h e   l e n g t h     o f   t h e   l e v e r .   T h e   gy r o s c o pi c   t o r que s   c a us e d  by   r o t a t i o n s   of   t h e   v e h i c l e   w i t h   r o t a t i ng  r o t o r s   a r e :     = ( ̇ × ( 0 0 1 ) ) . ( 1 − 2 + 3 − 4 )                                   (4)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 ,  D e c e m be r   2 020   :     1 2 2 1   -   1 2 2 9   1224   T h e   f o ur   r o t a t i o na l   v e l o c i t i e s of   t h e   r o t o r s   a r e   t h e   r e a l   i n p ut   v a r i a b l e s   of   t h e   v e hi c l e ,   b ut   f o r   a   s i m pl i f i c a t i o n   o f   t h e   m o de l ,   t h e   f o l l o w i n g  s ub s t i t u t e   i nput   v a ri a b l e s   a r e   de f i n e d:                                         (5)     D e f i n i n g:     = ( 1 , 2 , 3 , 4 ) a n d ( 1 − 2 + 3 − 4 ) = ( )   a nd  i nt r o duc i n g  t h e   v e c t o r   o f   s t a t e   v a r i a b l e s :   = ( ̇ , ̇ , ̇ , , , , ̇ , ̇ , ̇ )   e v a l ua t i o n   o f   (1)  u nt i l   (5)  y i e l ds   t h e   f o l l ow i n g   s t a t e   v a r i a b l e   m o de l :                                                           (6)     H e r e i n ,   w e   us e   t h e   a b b r e v i a t i o n s   1 = ( − ) ,  2 = ( − )   a n d   3 = ( − ) ,   i n  o r de r  t o   s t ud y   t h e   d y n a m i c   b e h a v i o r   o f   t h e   qua d r o t o r   a   3D O F   m o de l   i s   de s i g n e d  i n   M a t l a b   a nd  t h e   o pe n  l o o p  r e s po n s e   i s   s h o w n   i n   t h e   F i gu r e   6.           F i gu r e   6 .   O pe n  l o o p  r e s po n s e   o f   t h e   qua d r o t o r       F r o m   t h e   F i gu r e   6  w e   s e e   t ha t   t h e   s y s t e m   i s   u n s t a b l e   a n d   di v e r ge s   t o   t h e   s a t u ra t i o n   t h a t   i s   i n t r o duc e d  t o   c o un t e r b a l a n c e   t h e   pr o b l e m   of   gi m b a l   l o c k  (t h e   a n g l e s   o r i e n t a t i o n   m us t   b e   l i m i t e d  t o   90de gr e e s   i n   o r de r   t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       T he   no nl i ne ar   c om p ut e d  t or qu e   c ont r o l   of   a  q uadr ot or   ( Y ous s ouf   M e dda hi )   1225   ke e p  t h e   m o de l   o pe r a t i o n a l ).   T h e s e   e qua t i o n s   a r e   us e d  t o   w e l l   de s c r i b i n g  t h e   a e r o d y n a m i c   v e h i c l e   s t udy ,   b e c a us e   of   t h e   po s s i b i l i t y   o f   fo r m ul a t i n g   t h e m   f r o m   t ri m m e d   a e r o dy n a m i c   da t a   a n d   s i m pl e   a ut o pi l o t   de s i g n s .   N e ve r t h e l e s s ,   t h e y   gi ve   a   r e a l i s t i c   pi c t u r e   of   t h e   t r a n s l a t i o n a l   a n d  r o t a t i o n a l   dy n a m i c s   unl e s s   l a r ge   a n gl e s   a n d   c r o s s - c o upl i n g  e f f e c t s   do m i na t e   t h e   s i m u l a t i o n s .         3.   C O N TR O L   I N V ES TI G A TI O N     T h e   c o n t r o l l e r   o f   v e h i c l e   ha s   t h e   t a s k   o f   s t a b i l i z a t i o n   o f   de s i r e d  o r i e n t a t i o n   (a t t i t ude ).   I n   o r de r   t o   a c hi e v e   a n d  m a i n t a i n   a   de s i r e d  a n g l e   o r i e nt a t i o n.   I n   t hi s   s e c t i o n   w e   w i l l   di s c us s   t h e   a b i l i t y   of   P D - CT C   c o n t r o l l e r  t o   s t a b i l i z e   t h e   a t t i t ude   o f   qua d r o t o r,   f i r s t   w e   n e e d  t o   de c o m po s e   t h e   s t a t e   s pa c e   v e c t o r   a nd  t a ke   j us t   t h e   t hr e e   a ngl e s   o f   o r i e n t a t i o n  ( , , ) .   T h e   P D - C T C   c o n t r o l l e r  i s   a pp l i e d   t o   a   n o nl i n e a r  s y s t e m s   s o   f o r   t h i s   r e a s o n   i s   n o t   t o   l i n e a r i z e   o ur   s y s t e m ,   w e   c h o o s e   t o   t a ke   s o m e   a s s um pt i o n s   t ha t   c a n   h e l p  us   t o   e a s i l y   m a ni pul a t e   t h e   o ri e nt a t i o n  a nd  a ppl i e d  t h e   c o nt r o l l e r ,   f i r s t ,   t h e   gy r o s c o pi c   e ff e c t   i s   n e gl e c t e d  b e c a us e   t h e   r o t o r   i n e r t i a   i s   v e r y   s m a l l   w i t h  r e l a t i v e   t o   t h e   qu a d r o t o r   i n e rt i a ,   t h e   s t r uc t u r e   o f   qua d r o t o r  i s   f ul l y   s y m m e t ri c   a n d  t h e   i n e rt i a   m a t r i x  i s   di a go n a l   b e c a us e   t h e   c o upl e d  i n e rt i a   b e t w e e n   a xi s   i s   ve r y   l ow   w i t h   r e l a t i v e   t o   t h e   i n e rt i a   o f   e a c h   a xi s ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 .           F i g u r e   7 .   PD - C T C   c o n t r o l   o f   t h e   qu a d r o t o r       T h e   c o m put e d  t o r que   a l go r i t h m   t o   de ve l o p  t h e   c o n t r o l   a l l o w i n g  t h e   s y s t e m   t o   f o l l ow   t h e   de s i r e d  t r a j e c t o r y .  W e   c o n s i de r  t h e   t ra c ki n g   e rr o r :       = −                                                                                                                                                                 (7)     V r   :   i s   t h e   de s i r e d  v e l o c i t y .   It s   de r i v a t i v e   i s   c o m put e d  a s :     ̇ = ̇ − ̇                                                                                                                                                               (8)     T h e   n o n l i n e a r   f e e db a c k  c o n t r o l   l a w   t h a t   gu a ra n t e e s   t r a c ki n g   o f   de s i r e d  t r a j e c t o r y .   S e l e c t i n g   P r o po r t i o n a l   p l us   de r i v a t i v e   (P D )  f e e d b a c k  fo r   U   (t )  r e s ul t s   i n   t h e   P D - co m put e d  t o r que   c o nt r o l l e r  [7] ,   t h e   f i n a l   c o nt r o l   i s :     1 = ( ̈ − 1 − 2 ̇ − )  4  5                                                                                                                                                   (9)     a n d  t h e   r e s ul t i n g   l i n e a r  e rr o r   dy n a m i c s   a r e :     ( ̈ − 1 − 2 ̇ ) = 0                                                                                               (10)     A c c o r di n g   t o   l i n e a r  s y s t e m   t h e o r y ,   c o n v e r ge n c e   o f   t h e   t ra c k i n g   e rr o r  t o   z e r o   i s   gua ra nt e e d:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 ,  D e c e m be r   2 020   :     1 2 2 1   -   1 2 2 9   1226   {                     2 = ( ̈ 4 − 4 1 4 7 − 4 2 ̇ 4 − 8 9 1 − ( ) 8 ) 3 = ( ̈ 5 − 5 1 5 − 5 2 ̇ 5 − 7 9 2 − ( ) 7 ) 4 = ( ̈ 6 − 6 1 6 − 6 2 ̇ 6 − 7 8 3 )                                                 5 =  ( [ − 1 ( ̈ − 1 − 2 ̇ ) +  4  6 ]  4  6 )                                       4 =  ( [ − 1 ( ̈ − 1 − 2 ̇ ) −  4  6 ]  6  5 )                                                                                                       (11)     w h e r e   K X1 , K X2 , K Y1 , K Y2 , K Z1 a nd  K Z2   a r e   t h e   c o e ff i c i e n t s   e n s u r i ng  s t a b i l i t y   a n d   po s i t i v e   c o n s t a n t s .   W h e r e :     i s   t h e   a rm   l e n g t h   o f   qua dr o t o r,   ( 2 , 3 , 4 )  a r e   c o n t r o l l e r s ,   (  ,  ,  )a r e   t h e   m o m e n t s   o f   i n e r t i a   o f   qua dr o t o r  a n d  ( ̈ ,  ̈ ,  ̈ )  a r e   a n gu l a r  a c c e l e r a t i o n s .     T h e   f o ur   r o t o r s   a r e   c o upl e d  t w o   by   t w o   i n   o r de r  t o   c o un t e r b a l a n c e   t h e   gy r o s c o pi c   e ffe c t   s o   f r o m   t h e   F i gu r e   7   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e r e   a r e   t w o   p w m   m o t o r s   w h i c h   b e ga n  po s i t i v e   a n d  a t t e n u a t e   u nt i l   t h e y   v a n i s h   a n d  t h e   t w o   o t h e r s   b e ga n   n e g a t i v e   a n d  a ri s e   u n t i l   t h e y   v a n i s h   t hi s   i n d i c a t e   t ha t   t h e s e   t w o   m o t o r s   m us t   r o t a t e   i n   o ppos i t e   w i t h  t h e   t w o   o t h e r s   f o r   t h e   r e a s o n  m e nt i o n e d  a b o ve .       4.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   T o   e v a l ua t e   t h e   de s i gn e d  c o n t r o l   s y s t e m ,   r e pe t i t i v e   s i m ul a t i o n   t e s t s   w e r e   pe r fo r m e d  v i a   n u m e ri c a l   s i m ul a t i o n.   T h e   c o n t r o l   s y s t e m   w a s   s i m ul a t e d  us i ng  t h e   v a ri a b l e   s t e p  R un ge - K ut t a   i nt e g r a t o r   i n   M A T L A B .   T h e   a i r s hi p  i s   t e s t e d  i n   s i m u l a t i o n   i n   o r de r   t o   v a l i d a t e   m o t i o n   pl a nni n g  a l go r i t h m   c o n s i de ri n g  t h e   p r o po s e d   Co m put e d  T o r que   c o nt r o l l e r.   F i gu r e s   8  a n d   1 0    s h o w   t h e   t ra c ki n g   o f   de s i r e d  t ra j e c t o r y   by  t h e   s i m ul a t e d   o n e   a nd  t h e   e v o l ut i o n   o f  t h e   X 4 - f l y e r   a nd  i t s   s t a b i l i s a t i o n   i n   3D   d i s pl a c e m e n t   f o r  t h e   t h e   s t r a i g h t   c i r c l e   a n d  c o n i c a l   t ra j e c t o r i e s   r e s pe c t i v e l y .   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   o f   P D - CT C  c o n t r o l   w i t h   a c c u r a t e   pa ra m e t e r s   a n d   w i t h o ut   e xt e rna l   di s t u r b a n c e s   a n d  t o   c o n f i rm   t h e   r o b us t n e s s   of  pr o po s e d  t r a j e c t o r y   t r a c k i n g  c o n t r o l   m e t h o d.   A s   i l l us t ra t e d  i n   t h e   a b ove   f i gur e s ,   t h e   c o n v e r ge n c e   t o   t h e   t ra j e c t o r y   i s   g ua r a nt e e d  a f t e r   a   t ra n s i e n t   b e ha v i o r .   I t   c a n   b e   ob s e r ve d  t ha t   t h e   X 4  pl a t f o r m   t e n d s   t o   t h e   t a rge t   po i nt   p r e c i s e l y ,   w h i c h   de m o n s t r a t e s   t h a t   t h e   p r o po s e d   a pp r o a c h   s uc c e e ds   i n   s t a t i o n   ke e pi n g  c o n t r o l   f o r   t h e   X 4 - f l y e r   p l a t f o r m   w i t h   m i n i m u m   e n e r gy   (s e e   F i g ur e   9 ).   S i m ul a t i o n  r e s ul t s   w i t h  t h e   qua d r o t o r  h e l i c o pt e r  s t a r t i n g  w i t h   i n i t i a l   c o n d i t i o n   di f f e r e n t   f r o m   t h e   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   (s e e   F i g ur e   1 1 ).   T h e   r e s ul t s   pe r f o r m a n c e   o f   t h i s   t e c hn i que   a r e   d i s c us s e d  a nd  c o m pa r e d  t o   t h e   r e s ul t s   p r e s e nt e d  i n  [22,   23 ].   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   s h o w e d  t h a t   t h e   qu a d r o t o r   U A V   c a n   b e   s t a b i l i z e d  a t   t h e   de s i r e d  w i t h   m i ni m u m   e n e r gy   i n  c o n t r o l   e ffo r t .   P D - C T C   i n  t hi s   p a pe r   ha s   s h o w n   b e t t e r   pe r f o r m a n c e   o f   X 4.             F i g u r e   8 .  R e s ul t   o f   po s i t i o n   t ra j e c t o r i e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       T he   no nl i ne ar   c om p ut e d  t or qu e   c ont r o l   of   a  q uadr ot or   ( Y ous s ouf   M e dda hi )   1227       F i gu r e   9 .   R e s ul t s   o f   t h e   c o n t r o l l e r s               F i g u r e   1 0 .   R e s ul t   o f   t h e   c o n i c a l   t r a j e c t o r i e s           F i gu r e   11 .     R e s ul t   o f   t h e   c o n i c a l   t ra j e c t o r i e s   w i t h  i ni t i a l   c o n d i t i o n s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 ,  D e c e m be r   2 020   :     1 2 2 1   -   1 2 2 9   1228   5.   C O N C LU S I O N   T h e   n o n l i n e a r  c o m put e d  t o r q ue   c o n t r o l   f o r   a   qua d r o t o r   i s   i n v e s t i ga t e d  i n  t hi s   p a pe r .    T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   de m o n s t ra t e   t h e   X 4  c a n   s t a b i l i z e   a t   t h e   de s i r e d    w i t h   m i n i m u m   e n e r gy   i n   c o n t r o l   e ffo r t .   F u r t h e r   i n v e s t i ga t i o n s   a r e   u n de r go i n g  o n   r o b us t   c ont r o l l e r s   t ha t   w o ul d  b e   a b l e   c o m pe n s a t e   n o i s e   e ffe c t s   a n d  p a ra m e t e r s   m i s m a t c h ,   t o   b e   a f t e r w a r ds   i m pl e m e nt e d  o n   a   r e a l   t i m e   e xpe ri m e n t a l   s e t up .   O b s t a c l e s   a v o i da n c e   a nd  f l y i n g  m ul t i - d r o n e   a r e   a l s o   e n v i s a ge d  i n  a   r e l a t e d  r e s e a r c h  w o r k.       R EF ER EN C ES     [ 1]   S .   M c G i l v r a y ,   A . T a y e bi ,   “ A t t i t ude   S t a bi l i z a t i o n  o f   a   V T O L   Q ua d r o t o r   A i r c r a f t , ”   I E E E   T r ans   on  c on t r o l   s y s t e m s   t e c hno l og y ,   V o l . 1 4,   pp . 5 62 - 571 ,   2006   [ 2]   S .   B o ua bd a l l a h,   R .   S i e g w a r t ,   “ B a c k s t e pp i ng  and  Sl i d i ng  m o de   T e c hni que s   A pp l i e d  t o  a n  I ndoo r   M i c r o  Q uadr o t o r , ”   I n  P r o c .   o f     t he   I E E E   I nt e r   C o nf   o n  R o bo t i c s   a nd   A ut o m a t i o n ,   p p.   22 47   225 2,   20 05.   [ 3]   L .   B e j i   K .   M .   Z e m a l a c he   a n d  H .   M a r r e f , ”   C o nt r o l   o f   a n  unde r -   a c t ua t e d  s y s t e m :   A ppl i c a t i o n  t o   a   f o ur   r o t o r s   r o t o r c r a f t , ”   I E E E   I n t e r   C o nf   on   R o bo t i c s   and   B i om i m e t i c s ,   pp .   404   –   40 9,   20 05 .   [ 4]   P .   C a s t i l l o ,   A .   D z ul ,   R .   L oz a no , ”   R e a l - t i m e   s t a b i l i z a t i o n  a nd  t r a c ki ng   of   a   f o ur - r o t o r   m i ni   r o t o r c r a f t ” .   I E E E   T r an s .   O n  C on t r ol   Sy s t e m s   T e c hno l og y ,   V o l . 12 ,   N o .   4,   J ul y   2004 ,   pp .   5 10   -   516 ,   2 004 .   [ 5]   H .   V o o s .   “ N on l i ne ar   C on t r ol   of   a  Q ua dr o t or   M i c r o - U A V   u s i n g  F e e dbac k - L i ne ar i z a t i o n , ”   I n  P r o c .   o f   t he   I E E E   I nt e r   C o nf   o n  M e c ha t r o ni c s   ( I C M   200 9) ,   M a l a g a ,   S pa i n,   20 09 .   [ 6]   P .   M c K e r r o w ,   “ M ode l i ng  t he   D r agan f l y e r   f o r - r ot or   he l i c o pt e r ” ,   P r o c e e di ng s   o f   t he   2004  I E E E   I nt e r .   C o nf .   o n   R o b.   &   A ut o m a t i o n,   N e w   O r l e a n s ,   L A ,   2004 ,   pp.   3 596 - 360 1.   [ 7]   S .   B o ua bda l l a h ,   P .   M u r r i e r i ,   a nd  R .   S i e g w a r t ,   “ D e s i g n  and  C ont r ol   o f   an  I ndo or   M i c r o  Q u adr ot o r ” ,   P r o c e e di ng s   o f   t he   2 004   I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  R o bo t i c s   &   A ut o m a t i o n,   N e w   O r l e a n s ,   L A ,   2004 ,   pp.   4 393 - 439 8.   [ 8]   H .   B o ua di ,   M .   B o uc ho uc ha   a nd  M .   T a d j i ne ,   “ S l i di ng   M o de   C o nt r o l   ba s e d  o n  B a c ks t e ppi ng   A ppr o a c h  f o r   a n  U A V   T y pe - Q ua dr o t o r ” ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   A ppl i e d  M a t he m at i c s   a n d  C om p ut e r   Sc i e nc e s ,   V o l .   4   N o .   1 ,   200 8.   [ 9]   J .   C o l o r a do ,   A .   B a r r i e n t o s ,   A .   M a r t i ne z ,   B .   L a f a v e r g e s ,   a nd  J .   V a l e nt e ,   “ M i n i - quad r o t or   A t t i t ude   C ont r ol   ba s e d  on  H y br i d  B ac k s t e ppi n g  and  F r e ne t - Se r r e t   T he or y ” ,   I E E E ,   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  R o b o t i c s   a nd  A ut o m a t i o n   ( I C R A ) ,   201 0.   [ 10]   Z a c ha r y   T .   D y de k,   A nur a d ha   M .   A nna s w a m y   a nd  E ug e ne   L a v r e t s k y ,   “ A da pt i v e   C o nt r o l   o f   Q ua dr o t o r   U A V s   i n  t h e   P r e s e nc e   o f   A c t ua t o r   U nc e r t a i nt i e s ” ,   A m e r i c a n  I ns t i t ut e   o f   A e r o na ut i c s   a nd   A s t r o na u t i c s   ( A I A A ) ,   A t l a n t a ,   G e o r g i a ,   A pr i l   2010 .   [ 11]   Z ho u  F a ng ,   Z h a ng   Z hi ,   L i a ng   J u n  a nd  W a ng   J i a n ,   “ F e e dbac k   L i ne ar i z at i o n  an d  C on t i nuou s   S l i di ng  M ode   C on t r ol   f or   a   Q uad r o t or   U A V ” ,   P r o c e e di ng s   o f   t he   2 7t h   C h i ne s e   C o nt r o l   C o nf e r e nc e   J ul y ,   K unm i ng ,   Y u nna n ,   C h i na ,   2008 .   [ 12]   D o ng B i n  L e e ,   T i m o t hy   C .   B ur g ,   D a r r e n   M .   D a w s o n,   D u l e   S hu ,   B i n  X i a n  a nd   E nv e r   T a t l i c i o g l u ,   “ R o bus t   T r a c ki ng   C o nt r o l   o f   a n  U nde r a c t u a t e d  Q ua dr o t o r   A e r i a l - R o bo t   B a s e d  o n  a   P a r a m e t r i c   U nc e r t a i n  M o de l ” ,   C l e m s o n  U ni v e r s i t y   C R B ,   T e c hni c a l   r e po r t ,   2 009 .   [ 13]   D a e w o n  L e e ,   H .   J i n  K i m ,   a nd   S ha nka r   S a s t r y ,   “ F e e dba c k  L i ne a r i z a t i o n  v s .   A da p t i v e   S l i di ng   M o de   C o nt r o l   f o r   a   Q ua dr o t o r   H e l i c o pt e r ” ,   I nt e r n at i ona l   J o ur na l   of   C o nt r ol ,   A u t om a t i o n,   and   S y s t e m s ,   V o l .   7,   N .   3 ,   pp   41 9 – 42 8,   20 09.   [ 14]   A l a e ddi n  B a n i   M i l hi m ,   Y o um i n  Z h a ng   a nd  C a m i l l e - A l a i n  R a bb a t h,   “ G a i n  S c he du l i ng   B a s e d  P I D   C o nt r o l l e r   f o r   F a ul t   T o l e r a nt   C o n t r o l   o f   a   Q ua d -   R o t o r   U A V ” ,   A m e r i c a n  I ns t i t ut e   o f   A e r o na ut i c s   a nd  A s t r o na ut i c s   ( A I A A ) ,   A t l a nt a ,   G e o r g i a ,   20 - 22   A pr i l   2 010 .   [ 15]   A l e xi s   K .   N i ko l a ko po ul o s ,   G .   T z e s ,   “ C on s t r a i ne d  op t i m a l   a t t i t u de   c ont r ol   o f   a  q uad r ot or   he l i c o pt e r   s ubj e c t   t o   w i nd - gu s t s :   E x pe r i m e nt a l   s t udi e s ” ,   A m e r i c a n  C o nt r o l   C o nf e r e nc e   ( A C C ) ,   201 0,   pp   4 451 - 445 5.   [ 16]   G ui l he r m e   V .   R a f f o ,   M a nue l   G .   O r t e g a a   a nd  F r a nc i s c o   R .   R ubi o ,   “ A n  i nt e gr a l   pr e di c t i v e / n onl i ne ar   H c ont r o l   s t r uc t ur e   f or   a   qu adr ot or   he l i c op t e r ” ,   A ut o m a t i c a ,   V o l .   46,   N .   1 ,   J a nua r y   2010 ,   pp   29 - 39 .   [ 17]   K .   Z e m a l a c he   M e g ue n ni ,   A bde l ha m i d  D r i f ,   M . T a ha r ,   R y a dh  H a dj   M o khne c he ,   L .   M o s t e f a i   a nd  M .   R .   B e nh a dr i a   “ F uz z y   I nt e g r a l   S l i di ng   M o de   C o nt r o l l e r   f o r   a n  A ut o no m o us   H e l i c o pt e r ” ,   J ou r na l   o f   C y be r ne t i c s   and  I n f or m a t i c s   ( J C I ) ,   p p.   13 - 27 ,   V o l .   13 ,   2012 .   [ 18]   K .   Z e m a l a c he   M e g ue nn i ,   M .   T a ha r ,   M .   B e nha d r i a   a n d  Y .   B e s t a o ui ,   “ I nt e g r a l   B a c ks t e pp i ng   C o nt r o l l e r   f o r   a n  A ut o nom o us   H e l i c o pt e r ” ,   I nt e r na t i ona l   R e v i e w   of   A e r os p ac e   E ng i ne e r i ng  ( I R E A SE ) ,   V o l .   3 ,   N .   5 ,   O c t o be r   201 0,   pp.   25 7 - 267.   [ 19]   Z o ngy u  Z uo ,   M i ng   Z hu  a nd   Z e w e i   Z he ng ,   “ T r a j e c t o r y   T r a c ki ng   C o nt r o l   o f   a   Q ua dr o t o r   U nm a nne d  M i n i - H e l i c o pt e r ” ,   4 8t h   A I A A   A e r o s pa c e   S c i e nc e s   M e e t i ng   I nc l udi n g   t he   N e w   H o r i z o ns   F o r um   a nd   A e r o s pa c e   E xpo s i t i o n,   O r l a n do ,   F l o r i d a ,   J a nu a r y   2010 .     [ 20]   K .   M .   Z e m a l a c he ,   L .   B e j i   a nd  H .   M a a r e f ,   “ T w o   I ne r t i a l   M o de l s   o f   X 4 - F l y e r s   D y na m i c s ,   M o t i o n  P l a nn i ng   a nd   C o nt r o l ” ,   J ou r na l   of   t he   I n t e gr a t e d  C om put e r - A i de d  E ngi ne e r i ng  ( I C A E ) ,   V o l .   14 ,   N .   2 ,   J a nua r y   2007,   P P .   107 – 119.   [ 21]   K .   M .   Z e m a l a c he   a nd  H .   M a a r e f ,   “ C o nt r o l l i ng   a   dr o ne :   C o m pa r i s o n  be t w e e n  a   ba s e d  m o de l   m e t ho d  a nd   a   f uz z y   i nf e r e nc e   s y s t e m ” ,   J o ur n a l   o f   A ppl i e d   S o f t   C o m put i ng ,   V o l . 9 ,   N   2 ,   2009 ,   pp.   5 53 - 562 .   [ 22]   N oo r di n1 ,   M .   A .   M .   B a s r i 2 ,   Z .   M o ha m e d,   “ S l i d i ng   m o de   c ont r o l   f o r   a l t i t ude   a nd  a t t i t ud e   s t a b i l i z a t i o n  o f   qua d r o t o r   U A V   w i t h  e xt e r na l   d i s t u r ba nc e ” ,   I J E E I ,   V o l .   7 ,   N o .   2 ,   J u ne   2 019 ,   pp .   203 ~ 210 .   [ 23]   Y ua n  C h e n  ,   K a ng l i ng   W a ng   a n d  W e i   C he n,   “ A da pt i v e   f uz z y   de pt h  c o nt r o l   w i t h   t r a j e c t o r y   f e e df o r w a r d  c om pe ns a t o r   f o r   a ut o no m o us   unde r w a t e r   v e h i c l e s ” ,   A d v an c e s   i n  M e c han i c a l   E ng i ne e r i ng   20 19,   V o l .   1 1( 3 )   1 – 12   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       T he   no nl i ne ar   c om p ut e d  t or qu e   c ont r o l   of   a  q uadr ot or   ( Y ous s ouf   M e dda hi )   1229   [ 24]   H .   S .   K ha n  a nd  M .   B .   K a dr i ,   “ A t t i t ude   and  a l t i t ude   c on t r ol   of   qu adr o t or   by   d i s c r e t e   P I D   c on t r o l   an d  non - l i ne ar   m ode l   p r e di c t i v e   c o nt r ol , ”   20 15  I nt .   C o nf .   I nf .   C o m m un.   T e c hno l . ,   pp.   1 – 11,   2 015 .   [ 25]   S . L .   W a s l a n de r ,   G . M .   H o f f m a nn,   S . J .   J ung ,   a nd  C . J .   T o m l i n ,” M u l t i - age nt   q uad r ot or   t e s t be d  c on t r o l   de s i gn :   i nt e gr al   s l i d i ng  m o de   v s   r e i n f o r c e m e nt   l e ar n i ng , ”   I E E E / R S J   I nt e r   C o nf   o n  I nt e l l i g e nt   R o bo t s   a nd  S y s t e m s   ( I R O S   2005 ) ,   20 05.   [ 26]   T .   I .   F o s s e n ,   G u i d a nc e   a nd   C o nt r o l   o f   O c e a n  V e hi c l e s   J o hn  W i l e y   S o ns   L t d,   C h i c he s t e r ,   ( 1994 ) .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       M e d da h i   Y o us s o uf   w a s   bo r n   i n  198 6,   r e c e i v e d   t h e   M a s t e r   D e g r e e   i n  E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e s   a nd  T e c hno l o gy   o f   O r a n  M - B   ( U S T O ) ,   A l g e r i a ,   i n  20 09  a nd  r e c e i v e d   t h e   P hD   f r o m   U S T O - M B ,   i n   20 15 .   H i s   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i nc l ude   no nl i ne a r   c o nt r o l   o f   m e c ha n i c a l   s y s t e m s ,   r o bo t i c s ,   a nd   c o nt r o l   s y s t e m   a na l y s i s   a nd   de s i g n  t o o l s   f o r   unde r - a c t ua t e d  s y s t e m s   w i t h   a ppl i c a t i o ns   t o   a e r o s pa c e   v e hi c l e s .           K a dda   Z e m a l a c he   M e g ue nn i   r e c e i v e d  t he   e ng i ne e r i ng   D e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e s   a nd  T e c hno l o gy   of   O r a n  M - B   ( U S T O ) ,   A l ge r i a ,   i n  1998 ,   M a s t e r   D e g r e e   f r o m   U S T O   i n  20 01  a nd  r e c e i v e d  t h e   P hD   f r o m   E v r y   U ni v e r s i t y ,   F r a nc e ,   i n  20 06 .   H i s   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i nc l ud e   no nl i ne a r   c o nt r o l   o f   m e c ha ni c a l   s y s t e m s ,   r o bo t i c s ,   a n d  c o nt r o l   s y s t e m   a na l y s i s   a nd  d e s i g n  t o o l s   f o r   unde r - a c t ua t e d   s y s t e m s   w i t h   a p pl i c a t i o ns   t o   a e r o s p a c e   v e hi c l e s   i n  L D E E   l a bo r a t o r y .           A o ue d  H o ua r i   W a s   bo r n  o n  1 985   i n   R e l i z a n e ,   A l g e r i a .   H e   r e c e i v e d  hi s   B . S   ( S t a t e   e ng i ne e r )   E ng i ne e r i ng   de g r e e   i n  a u t o m a t i s m   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e s   a nd  T e c hno l o gy   o f   O r a n  ( U S T O - M B ) ,   A l g e r i a ,   i n  2008 .   H e   r e c e i v e d  hi s   M . S   ( M a g i s t e r )   d e g r e e   i n  E l e c t r o ni c s ,   A ut o m a t i c ,   R o bo t i c   a nd  pr o duc t i c   o pt i o n  f r o m   U S T O - M B   uni v e r s i t y   i n  2012 . H e   i s   c ur r e nt l y   a n  a s s o c i a t e   pr o f e s s o r   a t   U H B C un i v e r s i t y .   H i s   m a i n  r e s e a r c h  i nt e r e s t   i s   w i t h i n  t h e   c o nt r o l   a nd  a pp l i c a t i o ns   o f   a dv a nc e d  c o nt r o l   t e c hni c s ,   D e s i g n  a nd   c o nt r o l   o f   U A V .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.