I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 ,   p p .   2 0 9 ~ 2 1 8   I SS N:  2089 - 4856           209       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   No nlinea r H y br id  Contro ller  f o r a  Q ua dro tor Ba sed  o n Sliding   M o de and Ba ck s t epping       Z h a ng   L ia n C hu a n K il T o   Cho ng   De p a rt m e n o f   El e c tro n ic   E n g in e e rin g ,   Ch o n b u k   Na ti o n a l   Un iv e rsity         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 2 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   J u l 2 6 ,   2 0 1 5   A cc ep ted   A u g   1 0 ,   2 0 1 5       In   th is  p a p e r,   o n e   n o n li n e a h y b rid   c o n tr o ll e r,   b a se d   o n   b a c k ste p p in g   a n d   slid in g   m o d e ,   w a s   d e v e lo p e d   a n d   a p p li e d   to   a   q u a d r o t o r   f o w a y p o in n a v ig a ti o n   a p p l ica ti o n .   A f t e d y n a m i c m o d e li n g ,   th e   w h o le  q u a d r o t o r   d y n a m ics   s y ste m   c o u ld   b e   d iv id e d   in t o   tw o   su b sy ste m s:  ro tatio n a s y ste m   a n d   tran sla ti o n a sy ste m .   Ba c k st e p p in g   c o n tro law   w a d e ri v e d   f o a tt it u d e   c o n tro w h e re a slid in g   m o d e   c o n tro law   w a d e v e lo p e d   f o p o siti o n   c o n tr o l.   B y   u sin g   Ly a p u n o v   th e o ry   a n d   sa ti sfy in g   slid in g   sta b le  ru le s,  th e   c o n v e rg e n c e   o f   s y ste m   c o u ld   b e   g u a ra n tee d .   A   n o n li n e a e q u a ti o n   w a p ro p o se d   to   s o lv e   th e   u n d e r - a c tu a ted   p ro b lem .   T o   v a li d a te  th e   e f fe c ti v e n e s s   o f   p ro p o se d   n o n li n e a h y b rid   c o n tro ll e r,   w a y p o in n a v ig a ti o n   sim u latio n   w a p e rf o r m e d   o n   th e   n o n li n e a h y b rid   c o n tro ll e r.   Re su lt sh o w ed   th a th e   n o n l in e a h y b rid   c o n tr o ll e f in ish e d   w a y p o in n a v ig a ti o n   su c c e ss f u ll y .   K ey w o r d :   B ac k s tep in g   No n li n ea r   H y b r id   C o n tr o l   Qu ad r o to r   Sli d in g   M ode     Co p y rig h ©   2 0 1 x   In sti tu te  o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kil T o   C h o n g ,     Dep ar t m en t o f   E lectr o n ic  E n g in ee r in g ,   C h o n b u k   Natio n al  U n i v er s it y ,   567   B ae k j e - d ae r o ,   Deo k j in - g u ,   J eo n j u - s i,  J eo llab u k - d o   5 6 1 - 7 5 6 ,   So u th   Ko r ea .   E m ail:  k itc h o n g @ j b n u . ac . k r       1.   I NT RO D UCT I O N     Fix ed   w i n g   u n m an n ed   ae r ial   v eh icles  ( U A V)   h av e   b ee n   w id el y   u tili ze d   b y   m ili tar y   a n d   civ il ian   ap p licatio n s   s u c h   as   r ec o n n a i s s a n ce   an d   r e s cu e.   C o m p ar i n g   to   f i x ed   w i n g   U A V s ,   r ec en tl y ,   q u ad r o to r s   ar b ec o m i n g   r ea ll y   p o p u lar   a m o n g   r esear c h er s   d u to   its   lo w   co s t,  ea s y   m ai n te n a n ce   an d   v e r tical  tak in g   o f f   an d   lan d in g   ca p ab ilit ies.  T r an s lati o n al  a n d   r o tatio n al   m o tio n s   o f   q u ad r o to r s   ca n   b e   o b tain ed   b y   c h an g i n g   a n g u lar   s p ee d s   o f   f o u r   elec tr ic  m o to r s   [ 1 ] .   On q u ad r o to r   is   a   t y p ic al  u n d er - ac t u ated   a n d   co u p li n g   s y s te m ,   s o   t h er ar m an y   tec h n ical  a n d   t h eo r etica ch al len g es   o n   t h d y n a m i cs  m o d eli n g   an d   d esi g n   o f   co n tr o ller .   I n   ter m s   o f   d y n a m ics   m o d eli n g ,   ac ad e m i r esear ch   ca n   b d iv id ed   i n to   t w o   d ir ec tio n s :   li n ea r   d y n a m ic  m o d els  a n d   n o n li n ea r   d y n a m ic  m o d els.  T h latter   o n co n ta in s   s e v er al   n o n l in ea r   f ac to r s   s u c h   a s   att ac k   o f   an g les   an d   b lad f lap p in g .   S m al an g le s   a p p r o x im a ti o n   i s   t h m o s co m m o n   li n ea r izatio n   o f   li n ea r   d y n a m ic  m o d els  a f ter   ig n o r i n g   n o n li n ea r   f ac to r s .   I n   ter m s   o f   q u ad r o to r   co n tr o ller s ,   it  i s   u n iv er s a b et w ee n   i n d o o r   an d   o u td o o r   q u ad r o to r s ,   w h ic h   also   h av t w o   m ain   d ir ec tio n s li n ea r   co n tr o ller s   an d   n o n li n ea r   c o n tr o ller s .   P r o p o r tio n al   in te g r al  d er iv ati v ( P I D)   an d   lin e ar   q u ad r atic  r eg u lato r   ( L QR )   [ 2 ]   co n tr o ller   ar r ep r es en tati v es  o f   li n ea r   co n tr o ller s .   L i n ea r   co n tr o ller s ,   esp ec iall y   P I co n tr o ller ,   ca n   g et  g o o d   r esu lt s   in   b o th   s i m u latio n s   a n d   ex p er i m e n ts   w it h   s m all  d i s t u r b an ce s   a n d   o p er atio n   an g l es.  B esid es  th a t,  m o s co m m er cial  q u ad r o to r s   co n tr o ller   ar b ased   o n   P I a l g o r ith m   a n d   s h o w   g o o d   s tab ili t y   a n d   m a n ip u lab ili t y .   W h er ea s   lin ea r   co n tr o ller s   f ail   to   f in is h   a g g r ess i v m a n e u v er   ex p er i m en t s   s i n ce   li n ea r i za tio n   d y n a m ic s   m o d el  is   n o   lo n g er   s u itab le  f o r   b ig   attac k   a n g les  an d   h ig h   s p ee d   s itu atio n .   T o   o v er co m i n g   li m itat io n s   a n d   d r a w b ac k s   o f   lin ea r   co n tr o ller s ,   r esear ch er s   b eg i n   to   f o cu s   o n   n o n l in ea r   co n tr o ller s .   Fe ed b ac k   lin ea r izatio n ,   m o d el  p r ed ictiv co n tr o l,  d y n a m ics  in v er s io n ,   ad ap tiv co n tr o l,   s lid i n g   m o d e,   n ested   s at u r atio n - b ased   n o n lin ea r   co n tr o ller ,   b ac k s tep p in g ,   in te g r al  b ac k s te p p in g   an d   q u ater n io n - b ased   n o n lin ea r   co n tr o ller   h a v b ee n   p aid   m u ch   atte n tio n   [ 3 - 7 ]   .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 :   2 0 9     2 1 8   210   A lt h o u g h   m an y   n o n li n ea r   co n tr o ller   h av b ee n   d ev elo p ed   f o r   q u ad r o to r s   co n tr o l,  b ac k s tep p in g   an d   s lid in g   m o d s h o w   b etter   p er f o r m an ce   o n   s o l v in g   u n d er - ac tu ated   an d   co u p li n g   p r o b lem   o f   t h q u ad r o to r   co n tr o l.  B ased   o n   th at  r ea s o n ,   s o m p ap er s   tr y   to   co m b in s lid in g   m o d an d   b ac k s tep p in g   s ch e m to g eth er .   Mo d ir r o u s ta’ s   p ap er   [ 8 ]   co m b in es  i n te g r al  b ac k s tep p in g   co n tr o w it h   ad ap tiv e   ter m in al  s lid i n g   m o d to   co n tr o th e   attit u d o f   o n q u a d r o to r ,   w h ic h   e f f ec tiv el y   s o lv es  ch a tter in g   p r o b le m   o f   s lid i n g   m o d co n tr o l.  T .   Ma d an i’ s   p ap er   [ 9 ]   d er iv es   s lid in g   m o d co n tr o ller   b ased   o n   b ac k s tep p in g   co n tr o l,  w h i ch   m a k it   ea s ier   to   ch o o s s lid in g   s u r f ac f o r   s lid in g   m o d co n tr o an d   en s u r L y ap u n o v   s tab ilit y .   His   an o t h er   p ap e r   [ 10 ]   tr ea ts   s lid in g   m o d a s   an   o b s er v er   o f   v e lo cities  a n d   ex ter n al  d is t u r b an ce s ,   w h ich   ca n   co m p e n s at co n tr o in p u t s .   H.   B o u ad i’ s   p ap er   [ 11 ]   ex p lo its   b ac k s tep p in g   ap p r o ac h   to   g et   s lid in g   m o d co n tr o l   la w   a n d   tak es   t h h ig h   o r d er   n o n - h o lo n o m ic  co n s tr ain ts   i n to   ac co u n t.  B ein g   s tab le  is   cr itical  f o r   o n q u ad   r o to r s   co n tr o l,  th er ef o r r o tatio n al  s y s te m   s h o u ld   b w ith   f a s d y n a m ics  w h er ea s   tr an s lat io n al  s y s te m   is   s u i tab le  w it h   s lo w   d y n a m ics.   B ec au s s l id in g   m o d co n tr o la w s   d o   n o t   d ep en d   o n   s y s te m   p ar a m eter s   an d   ca n   b m o r r o b u s t,  w c h o o s e   s lid in g   m o d as r o tatio n al  s y s t e m   co n tr o ller   w h i le  b ac k s tep p in g   i s   ad o p te d   as tr an s latio n a l s y s te m   co n tr o ller .   T h m ai n   co n tr ib u tio n   o f   th i s   p ap er   is   ad o p tin g   n o n li n ea r   q u ad r o to r   d y n a m ics  m o d el  to   d ev elo p   n e w   h y b r id   co n tr o ller   b ased   o n   b ac k s tep p in g   an d   s lid i n g   m o d m et h o d .   First l y ,   Ne w to n - E u ler   ap p r o ac h   is   u tili ze d   to   o b tai n   n o n li n ea r   d y n a m ics  m o d el.   B ased   o n   th e   d y n a m ic   m o d el,   t h w h o le  s y s t e m   ca n   b d i v id ed   in to   t w o   s u b s y s te m s tr an s l atio n al  an d   r o tatio n a s y s te m .   B ac k s tep p in g   co n tr o ller   is   d ev elo p ed   f o r   tr an s latio n al  s y s te m   w h ile  s lid in g   m o d co n tr o ller   is   p r o p o s ed   f o r   r o ta tio n al  s y s te m .   Dep en d in g   o n   tr an s latio n al  m o tio n   eq u atio n s   o f   d y n a m ics  m o d el,   o n n o n l in ea r   eq u atio n   is   d er i v ed   to   s o lv u n d er - ac tu ated   p r o b lem   a n d   b u i ld   co n n ec tio n s   b et w ee n   t h ese   t w o   s u b s y s te m s .   Fi n all y ,   t h n e w   h y b r id   c o n tr o ller   h a s   b ee n   o b tain ed .   W ay p o i n n av i g atio n   s i m u latio n   i s   p er f o r m ed   o n   th h y b r id   co n tr o ller   to   v alid a te  th p er f o r m an ce   o f   th e   n o n li n ea r   h y b r id   co n tr o ller .   Si m u la tio n   r es u lt s   s h o w   s u cc e s s f u p er f o r m a n c o f   t h p r o p o s ed   co n tr o ller .   I n   th n e x s ec tio n   q u ad r o to r   d y n a m ics  m o d eli n g   is   d is c u s s ed .   T h en   in   Secti o n   I I I   b ac k s tep p in g   an d   s lid i n g   m o d co n tr o la w   is   d e v elo p ed   to   g et  th n o n lin ea r   h y b r id   co n tr o ller .   Si m u latio n   r esu lts   ar e   d escr ib ed   in   Sectio n   I V.   Fin a ll y ,   in   Sect io n   V,   co n cl u s io n   an d   d is cu s s io n   ar p r esen ted .       2.   DYNA M I CS M O DE L I NG     Qu ad r o to r   d y n a m ic s   m o d el  i s   u s u all y   o b tain ed   b y   t w o   d if f er en ap p r o ac h es:  E u ler - L a g r an g an d   Ne w to n - E u ler   eq u atio n s ,   an d   t h ese  t w o   ap p r o ac h es c an   g et   s a m m o tio n   eq u atio n s .   T h er ar m an y   n o n lin ea r   f ac to r s   o f   co m p le te  d y n a m ic s   o f   q u ad r o to r   s u ch   as  f r ee - s tr ea m   v elo cit y ,   b lad f lap p in g   a n d   g y r o s co p ic  ef f ec t.  I w o u ld   b v er y   co m p licated   ev e n   n o f ea s ib le  f o r   th e   p u r p o s o f   co n tr o i f   o n d y n a m ic s   m o d el  co n s id er s   all  n o n lin ea r   e f f ec f ac to r s .   T h er ef o r e,   th is   p ap er   b u ild s   s i m p li f ied   d y n a m ics  m o d el  w h ich   r et ain s   m ai n   f ea t u r es  a n d   ig n o r es  s o m n o n li n ea r   ef f ec f ac to r s   s u ch   a s   f r ee - s tr ea m   v elo cit y   a n d   b lad f lap p in g ,   w h ic h   ar ea s il y   o b s er v ed   i n   a g g r e s s i v m o tio n s   o f   lar g q u ad r o to r s     [ 12 ] .     I n   th is   p ap er ,   th d y n a m ics  m o d el   w il b d er iv ed   b ased   o n   Ne wto n - E u ler   eq u at io n s [ 13 ]   u n d er   th a s s u m p t io n   t h at  t h ce n te r   o f   m a s s   co i n cid es   w it h   t h b o d y   f ix ed   f r a m e.   B ased   o n   Ne w to n - E u ler   f o r m a l is m ,   t h d y n a m ics  o f   r ig id   b o d y   in   b o d y   f r a m e   B   ca n   b d escr ib ed   as:     3 0 0 ext m I m V F V JJ      ,   ( 1 )     W h er I is   t h id en t it y   m a tr ix ( , , ) V u v w   an d   ( , , ) pqr    r ep r esen t,  r esp ec ti v el y ,   t h li n ea r   an d   an g u lar   v elo cities  i n   t h b o d y - f ix ed   f r a m e; ext F   an d     ar th to tal  ex ter n al  f o r ce   an d   to r q u e,   r esp ec tiv el y ;   an d   J is   th m o m en t o f   in er tia  wh ich   i s   g iv e n   b y :     00 00 00 x y z I JI I      .   ( 2 )     Usi n g   E u ler   a n g le s   p ar a m ete r izatio n ,   o n ca n   u s r o tat io n   m a tr ix   R   to   ex p r ess   tr an s l atio n al   d y n a m ics i n   i n er tial  f r a m e,   w h er R   is   d ef in ed   as  f o llo w s :     c c s s c c s c s c s s R c s s s s c c c s s s c s s c c c       .   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       N o n lin ea r   Hyb r id   C o n tr o ller   f o r   a   Qu a d r o to r   B a s ed   o n   S lid i n g   Mo d a n d   B a ck s tep p in g   ( Z h a n g   Lia n   C h u a n )   211   W h er ( , , )   d en o tes  t h r ee   E u ler   an g le s   r o ll,  p itch ,   a n d   y a w ,   r esp ec tiv el y ; S   an d   C ar ab b r ev iatio n s   f o r   sin   an d   c o s   f u n c ti o n .   B y   co n s id er in g   th is   tr an s f o r m atio n ,   th tr an s latio n al  d y n a m ic s   o f   in er tial  f r a m ar co m p u ted   as f o llo w s :     00 T B m V R F m g  ,   ( 4 )     W h er ( , , ) V x y z th r o to r cr af v elo cit y   in   i n er tial  f r a m a n d   g    i s   t h g r av ita tio n al  ac ce ler atio n   an d   B F   is   th to tal  f o r ce   ex clu d i n g   th g r av i t y   f o r ce .   T h o r i g in al  Ne w to n - E u ler   eq u atio n s   ar d er iv ed   b ased   o n   r ig id   b o d y   w h ic h   d o es  n o co n s id er   in ter n a d y n a m ics.  Si n ce   elec t r ic  m o to r s   g y r o s co p ic  ef f ec i s   o b v io u s ,   th i s   p ap er   ad d s   g y r o s co p ic  ef f ec ter m   to   Ne w to n - E u ler   eq u atio n s .   T h n e w   d y n a m ic s   eq u atio n s   f o r   r o tatio n al  m o tio n   ca n   b r e wr itten   as:     00 T rr J J J ,   ( 5 )     W h er r J   is   m o to r s   m o m en t   o f   i n er tia  a n d   r   is   r esid u al   an g u lar   s p ee d   o f   f o u r   m o t o r s 1 2 3 4 ( , , , ) w w w w ,   w h ich   ca n   b ex p r ess ed   as:     1 2 3 4 r w w w w .   ( 6 )     T o   tr an s f o r m   att itu d d y n a m ics  i n   b o d y - f i x ed   f a m e   in to   in er tia  f r a m e,   w n ee d   t h e   k i n e m atic   r elatio n   b et w ee n     an d   :     r R  ,   ( 7 )     W h er th E u ler   m atr ix r R   is   g i v en   b y     1 s in ( ) ta n ( ) c o s ( ) ta n ( ) 0 c o s ( ) s in ( ) 0 s in ( ) s e c ( ) c o s ( ) s e c ( ) r R        .   ( 8 )     W ca n   m a k ass u m p tio n   ar o u n d   h o v er   s tate  an d   s m all  a n g le s   w h er e 0 , 0   .   B ased   o n   th at   ass u m p tio n ,   th is   tr a n s f o r m atio n   m atr ix   ca n   b s i m p li f ied   to   an   id en ti t y   m atr i x ,   w h ich   m ea n s   t h at  ac t u all y   n o   ch an g es  ar m ad o n   r o tatio n al  d y n a m ics.  Dep e n d in g   o n   th is   ap p r o x i m atio n ,   th r o ta tio n al  d y n a m ics  o f   in er tial  f r a m ca n   b ca lcu late d   as f o llo w s :     00 T rr J J J .   ( 9 )     A   q u ad r o to r   is   an   u n d er - ac tu a ted   s y s te m   w i th   6   d eg r ee   o f   f r ee d o m   an d   4   co n tr o in p u ts ,   w h ic h   ar th to tal  t h r u s 1 U   an d   th to r q u es 2 3 4 ( , , ) U U U .   Hen ce   th f o r ce   an d   to r q u v ec to r s   i n   eq u atio n   ( 4 )   an d   eq u atio n   ( 5 )   ca n   b e x p r es s ed   as  1 00 T B FU   an d 2 3 4 T U U U ,   r esp ec tiv el y .   Un d er   th ass u m p tio n   th at  t h r u s ts   ar p r o p o r tio n al  to   th s q u ar o f   p r o p eller s   s p ee d ,   th r elatio n s h ip   b etw ee n   co n tr o in p u t s 1 2 3 4 ( , , , ) U U U U   an d   r o to r s   s p ee d 1 2 3 4 ( , , , ) w w w w   ca n   b g iv e n   b y     11 22 33 44 00 00 f f f f ff ff m m m m K K K K Uw KK Uw KK Uw K K K K Uw        ,   ( 1 0 )     W h er f K   an d   m K ar th ae r o d y n a m ic  f o r ce   an d   m o m en c o n s ta n ts   r esp ec ti v el y .   R ec all in g   eq u atio n   ( 4 )   a n d   eq u atio n   ( 8 ) ,   th e   n o n li n ea r   m o d el   o f   a   q u ad r o to r   ca n   b ex p r ess ed   in   t h f o llo w i n g   f o r m ,   w h er l    d en o tes th d is tan ce   b et w ee n   r o to r s   ce n ter   an d   th ce n ter   o f   m a s s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 :   2 0 9     2 1 8   212   2 3 4 1 1 1 () () () 1 ( c os c os ) 1 ( c os si n c os si n si n ) 1 ( c os si n si n si n si n ) yz r x x x zx r y y y xy zz II J l U I I I II J l U I I I II l U II z g U m xU m yU m     .   ( 1 1 )     T h d y n a m ic s   m o d el  d er iv ed   b y   t h is   s ec t io n   is   s u itab le  f o r   m i n i - q u ad r o to r   w i th   s m all  p r o p eller s   an d   lo w   f l y i n g   s p ee d .   Fo r   m o r ac cu r ate  d y n a m ics   f o r   lar g q u ad r o to r s   m o d el  w h ich   co n s id er s   b lad f lap p in g ,   b ig   an g les o f   at tack ,   o n ca n   r ef er   to   G. M.   Ho f f m a n   an d   S.  B o u ab d allah s   p ap er   [ 14 15 ] .       3.   NO NL I N E AR  H YB RI CO NT RO L L E DE SI G N   I is   o b v io u s   th a t h er is   n o   co u p lin g   a m o n g   p o s i tio n   co n t r o o u tp u ts   i n   co m p ar is o n   w i t h   att itu d co n tr o o u tp u t s ,   s o   w ca n   d iv id th w h o le  d y n a m ic s   s y s te m   in to   t w o   s u b s y s te m s :   tr an s lat io n al  a n d   r o tatio n al  s y s te m .   Sl id in g   m o d co n tr o ller   is   p r o p o s ed   f o r   attitu d co n tr o w h er ea s   t r an s latio n al  co n tr o l   ad o p ts   b ac k s tep p in g   co n tr o lle r .   Sli d in g   m o d is   k i n d   o f   n o n li n ea r   an d   d i s co n ti n u o u s   co n tr o l,  w h ic h   ca n   f o r ce   th e   s y s te m   d y n a m ic s   s li d alo n g   s lid i n g   s u r f ac e.   T h b ig g e s ad v a n ta g es   o f   s lid i n g   m o d is   th at   s y s te m   d y n a m ics   is   i n d ep en d en o f   c o n tr o ller s   p ar a m eter s   b ec au s en tire   d y n a m ics   o f   s y s te m   is   g o v er n ed   b y   th e   s lid in g   s u r f ac e.   Ho w ev er ,   o s c illatio n   ca u s ed   b y   s w i tch i n g   b et w ee n   s l id in g   s u r f ac e   is   d r a w b ac k   o f   s lid i n g   m o d co n tr o [ 16 ] .   I n   ter m s   o f   b ac k s tep p in g ,   it  is   f ea s ib le  f o r   ca s ca d co n tr o l,   w h ic h   p r o v id es  r ec u r s iv e   m et h o d   to   s tab ilize  t h o r ig i n   o f   s y s te m   i n   s tr ict  f ee d b ac k   f o r m   [ 3 ] .   I n   o r d er   to   ap p ly   s lid in g   m o d an d   b ac k s tep p in g   ap p r o ac h es,  th eq u atio n s   o f   d y n a m ic s   s h o u ld   b r e w r it ten   i n to   s tate  s p ac f o r m   as f o llo w s     1 1 2 ( , ) ( ) ( , , , , , , , , , , , , ) T X f X U X x x z z x x y y  ,   ( 1 2 )   2 4 6 1 4 2 1 2 4 2 6 3 2 4 2 3 6 1 2 4 5 3 4 8 1 3 1 10 1 12 1 ( ) / ( , ) , : 1 ( c os c os ) ( c os si n c os si n si n ) ( c os si n si n si n si n ) yz x x x a x a b U x x x a x a b U x a I I x x a b U x f X U wi t h g x x U m x U m x U m                          1 2 32 4 3 5 / / ( ) / / / / ( ) / x x rx z x y y ry z x y z I b l I a J I a I I I b l I a J I b l I a I I I   .   ( 1 3 )     3 . 1 .   Sli di ng   M o de  Co ntr o ller  Desig f o At t it ud Co ntr o l   Sli d in g   m o d co n tr o in v o l v e s   2   s tep s .   Firstl y ,   s lid i n g   s u r f ac s h o u ld   b ch o s e n   s o   th a th s y s te m   ex h ib it s   d esira b le  b eh av io r   w h en   co n f i n ed   to   th i s   m a n i f o ld .   Af ter   th at  o n n ee d s   to   d er iv r ea ch i n g   la w   s o   th at  t h s y s te m   in ter s ec ts   o r   s ta y s   o n   th s lid in g   s u r f ac e.   T o   s tar o u r   d esig n ,   r o ll  an g l tr ac k in g   er r o r   is   d ef in ed   as   1 r e f e     an d   co m p u te  its   d y n a m ic s   as:     1 r e f de w dt  .   ( 1 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       N o n lin ea r   Hyb r id   C o n tr o ller   f o r   a   Qu a d r o to r   B a s ed   o n   S lid i n g   Mo d a n d   B a ck s tep p in g   ( Z h a n g   Lia n   C h u a n )   213   On ca n   o b tain   e x p o n en t ial  co n v er g e n ce   o f   th s y s te m   b y   c h o o s i n g   th a n g u lar   v el o cit y   w as 11 r e f w c e  .   Ho w e v er ,   an g u lar   v elo cit y   w   is   o n l y   s y s te m   v ar iab le  in s te ad   o f   s y s te m   co n tr o in p u ts   [ 17 ] I t o n l y   ca n   b tr ea t a s   v ir tu al  c o n tr o l in p u t a n d   th d esira b le  b eh av io r   f o r   th i s   v ir t u al  co n tr o l in p u t i s     11 r e f r e f w c e  .   ( 1 5 )     A lt h o u g h   w   is   n o t o n o f   o u r   co n tr o l in p u ts ,   it c a n   m ak t h r o ll a n g le  tr ac k i n g   er r o r   co n v er g en t.  So   w c h o o s th tr ac k in g   er r o r   o f   w as o u r   s lid in g   m o d s u r f ac e,   w h ic h   ca n   b d ef i n ed   as:     2 1 1 2 1 1 1 r e f r e f r e f S w w w c e x x c e .   ( 1 6 )     T h er ar th r ee   g en er al  f o r m s   f o r   s lid in g   m o d co n tr o la w co n s ta n r ate  r ea ch in g   la w ,   co n s ta n a n d   p r o p o r tio n al  r ea ch in g   la w   a n d   p o w er   r ate  r ea ch in g   la w ,   w h ic h   ca n   b r esp ec tiv el y   g iv en   b y   f o llo w in g   eq u atio n s :     sg n sg n , 0 1 s k s s q s k s s k s  .   ( 1 7 )     W ch o o s th s ec o n d   f o r m   t o   o b tain   s lid in g   m o d co n tr o la w .   I n   o r d er   to   s atis f y 0 SS ,   th tim e   d er iv ativ o f   w a s   ch o s e n   to   b s lid in g   m o d r ea ch i n g   la w .     2 2 2 2 2 2 1 1 1 4 6 1 4 2 1 2 1 1 1 () r e f r e f S q s i g n S k S x x c e x x a x a b U x c e .   ( 1 8 )     T h co n tr o l la w   o f     2 U   ca n   b s y n th e s ized   b y   u s i n g   eq u a tio n   ( 1 3 )   an d   q u atio n   ( 1 6 ) ,     2 2 4 6 1 4 2 1 1 2 2 2 2 1 1 ( ( ) ) U x x a x a c e q s i g n S k S b .   ( 1 9 )     W h er e 1 c 2 q an d   2 k   ar p o s itiv co n s tan t s   w h ich   d eter m i n e s   th co n v er g e n ce   s p ee d   o f   r ea ch i n g   la w .   B y   f o llo w i n g   t h s a m s t ep s ,   w ca n   g et  o th er   t w o   attit u d co n tr o l la w s   as:     2 3 2 6 3 2 4 3 3 3 3 3 3 2 2 4 2 4 5 5 5 4 4 4 4 3 1 ( ( ) ) 1 ( ( ) ) U x x a x a c e q sig n S k S b U x x a c e q sig n S k S b ,   ( 2 0 )     3 3 3 3 4 3 3 3 5 5 5 4 6 5 5 5 r e f r e f r e f r e f e x x S x x c e with e x x S x x c e   .   ( 2 1 )                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 :   2 0 9     2 1 8   214   3 . 2 .   B a ck s t epp ing   Co ntr o ller  Desig f o P o s it io n Co ntr o l   W w ill   tak o n o f   p o s i tio n   o u tp u ts   as  a n   e x a m p le  to   d er i v b ac k s tep p in g   co n tr o la w   [ 3 ] .   Firstl y ,   w d ef in t h tr ac k i n g   er r o r   as      7 7 7 r e f r e f e z z x x .   ( 2 2 )     C o n s id er i n g   th L y ap u n o v   f u n ct io n   o f   7 e   p o s itiv d e f in ite,   w c h o o s th f o llo w i n g   L y ap u n o v   f u n ctio n   f o r 7 e :     2 77 7 7 7 8 1 () 2 ( ) ( ) r e f V e e V e e x x  .   ( 2 3 )     W ca n   ch o o s 8 x   as  8 7 7 7 r e f x x e    to   s tab ilize 7 e b u 8 x   is   o n o f   co n tr o o u t p u ts   i n s tead   o f   co n tr o l in p u t s .   So   w tr ea 8 x   as o u r   v ir tu al  co n tr o l in p u t a n d   d ef i n its   tr ac k in g   er r o r   as:     8 8 7 7 7 r e f e x x e .   ( 2 4 )     T h s tab ilizatio n   o f   8 e   ca n   b o b tain ed   b y   au g m en ted   L y ap u n o v   f u n ctio n :     22 7 8 7 8 7 8 8 8 8 7 7 7 7 7 1 ( , ) ( ) 2 ( , ) ( ) r e f V e e e e V e e e x e x e e e  .   ( 2 5 )     B y   u s i n g   eq u atio n   ( 1 3 )   an d   e q u atio n   ( 2 4 ) ,   th e   ti m d er iv a ti v o f   a u g m e n ted   L y ap u n o v   f u n ctio n   ca n   b r ew r it ten   a s     2 1 1 3 7 8 8 8 7 7 8 7 7 7 8 7 7 c o s c o s ( , ) ( ) ( ( ) ) r e f U x x V e e e g e x e e e e e m .   ( 2 6 )     T h co n tr o in p u 1 U   h as   ap p ea r ed   in   eq u atio n   ( 2 6 ) .   I n   o r d er   to   s atis f y 78 ( , ) 0 V e e   ,   th co n tr o la w   1 U   ca n   b ex tr ac ted   as:     1 7 7 8 7 7 8 8 13 ( ( ) ) c o s c o s m U e g e e e xx .   ( 2 7 )     T h ter m   88 e is   ad d ed   to   s tab ilize 7 e .   An d   s a m s tep s   ca n   b f o llo w ed   to   o b tain   co n tr o la w   o f   x U   an d   y U   as:     1 9 9 1 0 9 9 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 2 ( / ) ( ( ) ) ( / ) ( ( ) ) x y U m U e e e e U m U e e e e ,   ( 2 8 )     9 9 9 1 0 1 0 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 d d d d e x x e x x e e x x e x x e   .   ( 2 9 )     Fro m   th e   tr an s latio n al   m o tio n   eq u atio n s ,   w e   ca n   s ee   t h at  d es ir ed   an g le s ( , , ) d d d ar th o u tp u t s   o f   p o s itio n   s y s te m .   C o n s id er in g   d    is   g i v en   b y   a n   o p er ato r   [ 18 ] ,   On ca n   u s eq u a tio n   ( 3 0 )   to   s o lv u n d er - ac tu ated   p r o b lem   a n d   g et  eq u a tio n   ( 3 1 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       N o n lin ea r   Hyb r id   C o n tr o ller   f o r   a   Qu a d r o to r   B a s ed   o n   S lid i n g   Mo d a n d   B a ck s tep p in g   ( Z h a n g   Lia n   C h u a n )   215   1 1 1 1 ( c o s c o s ) 1 ( c o s sin c o s sin sin ) 1 ( c o s sin sin sin sin ) z x y U g U m UU m UU m    ,   ( 3 0 )     2 2 2 1 1 1 1 1 ( ( ) ) sin c os sin ( ) c os sin ta n ( ) x y z x d y d d x d y d d U m U U g U UU m U UU m gU   .   ( 3 1 )     W ith   ( 3 1 ) ,   th u n d er - ac tu a te d   p r o b lem   is   s o l v ed   an d   t h e n   th co n tr o s y s te m   ad v o ca t ed   f o r   th o v er al l s y s te m   is   s c h e m atize d   in   f ig u r 1 .                     Fig u r 1 .     Sch e m a tic  o f   n o n li n ea r   h y b r id   co n tr o ller       4.   SI M UL AT I O R E S UL T S     Fig u r e   2   d escr ib es  w a y p o i n t   n av i g atio n   s i m u latio n .   I n   t h is   test ,   t h q u ad r o to r   is   co m m an d ed   to   p er f o r m   a u to m a tic  tak eo f f ,   wa y p o in n a v i g atio n ,   a n d   s tatio n ar y   f lig h at  2 0 m   h i g h ,   an d   au to m at ic  lan d i n g .   T h f i g h t   p ath   is   d ef i n ed   b y   4   p o in ts   a n d   t h r e f er en ce   tr aj ec to r ies  ar e   g en er ated   i n   r ea l   ti m e.   A s   f ig u r e   s h o w s ,   t h s i m u lat io n   tr aj ec to r y   e x ac tl y   m atc h es  d esire d   tr aj ec to r y   a n d   tr a ck i n g   er r o r   is   alm o s ze r o .   Fig u r e   p r esen ts   t h p er f o r m a n ce   o f   e ac h   ax i s   tr ac k i n g   r esu lts   w h il f ig u r e   4   s h o w s   th at  at tit u d tr ac k in g   er r o r s   in   r ad ian   is   s m all.   T h ese  r es u lt s   d em o n s tr ate   th a t h q u ad r o to r   p ass ed   s u cc ess f u ll y   t h r o u g h   all  t h p o in t s   a n d   th p er f o r m a n ce   o f   n o n li n ea r   h y b r id   co n tr o ller   is   g o o d   an d   r o b u s t.               Fig u r 2 .     W ay   p o in n av i g atio n   in   s i m u la tio n .       -5 0 5 10 15 20 25 -5 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25   X [ m] Y[ m]   Z [ m] re sp o n se re f e rn ce T ra j e c t or ge ne ra t i on T ra ns l a t i on a l c ont rol l e r N on l i ne a e qu a t i on R ot a t i on a l   c ont rol l e r D yn a m i c s  m od e l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 :   2 0 9     2 1 8   216         Fig u r 3 .     P o s itio n   o u tp u ts   o f   w a y p o in n av i g atio n   s i m u latio n .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   d ea lt  w i th   d y n a m ic  m o d elin g   w h ic h   co n s id er s   m ai n   f ea tu r es   a n d   ig n o r es  s o m e   n o n li n ea r   f ac to r s .   I n   th i s   p ap er ,   w h av d escr ib ed   th d esig n   o f   n o n li n ea r   h y b r id   co n tr o ller   o f   q u ad r o t o r   b ased   o n   b ac k s tep p in g   an d   s lid in g   m o d e,   w h ic h   ca n   f u lf i l w a y p o i n n a v i g atio n .   I n d ee d ,   w ap p l y   b ac k s tep p in g   an d   s lid in g   m o d to   tr an s latio n al  a n d   r o tatio n al  co n tr o o f   q u ad r o to r ,   r esp e ctiv el y .   T h s y s te m   s tab ilit y   is   g u ar an teed   b y   L y a p u n o v   th eo r y   a n d   s ati s f y i n g   s lid in g   m o d s tab ile  r u les.  Si m u latio n s   h a v b ee n   d o n to   d e m o n s tr ate  t h ab ilit y   o f   th e   h y b r id   co n tr o ller   to   p r o v id ef f ec t iv e   w a y p o i n n a v ig a tio n .   Fro m   t h e   s i m u lat io n   r es u lts ,   i is   co n c lu d ed   th at  d esig n ed   h y b r id   co n t r o ller   s h o w s   g o o d   an d   r eliab le  p er f o r m a n ce   a n d   m ak i t p o s s ib le  f o r   p r ac tical  ex p er i m e n ts .   R ec en t l y ,   t h er ar m a n y   b i g   b r ea k th r o u g h s   ab o u q u ad r o to r s   f u ll y   a u to m atic  f l ig h co n tr o an d   f o r m atio n   co n tr o l.  Ho w e v er ,   lar g co m p u tatio n   b u r d en   m a k e s   it  d if f icu lt  to   i m p l e m en co m p licated   alg o r ith m s   o n   h ar d w ar an d   s h o r cr u is ti m also   co n f in e s   q u ad r o to r s   to   b ap p lied   in   p r ac tical  ap p licatio n s .   I n   th f u tu r w o r k ,   t h co n tr o l   s y s te m   ca n   b i m p r o v ed   b y   c o n s id er in g   n o n li n ea r   f ac to r s   c au s ed   b y   h ig h   s p ee d   f li g h t a n d   ag g r ess iv m a n eu v e r s .               0 20 40 60 80 100 120 140 -5 0 5 10 15 20 25 X[ m] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce 0 20 40 60 80 100 120 140 -5 0 5 10 15 20 25 Y[ m] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 25 Z [ m] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce 0 20 40 60 80 100 120 140 - 0 . 0 1 - 0 . 0 0 5 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 p h i [ ra d ] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce 0 20 40 60 80 100 120 140 - 0 . 0 1 - 0 . 0 0 5 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 t h e t a [ ra d ] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 p si [ ra d ] T i me [ s]     re sp o n se re f e rn ce Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       N o n lin ea r   Hyb r id   C o n tr o ller   f o r   a   Qu a d r o to r   B a s ed   o n   S lid i n g   Mo d a n d   B a ck s tep p in g   ( Z h a n g   Lia n   C h u a n )   217   Fig u r 4 .   An g le s   o u tp u ts   o f   wa y p o in t n a v i g atio n   s i m u latio n   ACK NO WL E D G E M E NT S     T h is   r esear ch   w a s   s u p p o r ted   b y   B asic  Scie n ce   R e s ea r ch   P r o g r a m   th r o u g h   th Natio n al   R esear ch   Fo u n d atio n   o f   Ko r ea   ( NR F )   f u n d ed   b y   th Mi n i s tr y   o f   Scien ce ,   I C T   &   Fu t u r e   P lan n in g   ( NR F - 2 0 1 3 R 1 A 2 A 2 A 0 1 0 6 8 1 2 7 ) .         RE F E R E NC E S     [ 1 ]   W .   W an g ,   K.   No n am i,  M.   Hir ata,   an d   O.   Miy az a w a,   " A u to n o m o u s   co n tr o o f   m icr o   f l y in g   r o b o t, Jo u r n a l o f V i b r a tio n   a n d   C o n t r o l,  v o l.  1 6 ,   p p .   5 5 5 - 5 7 0 ,   2 0 1 0 .   [ 2 ]   S.  B o u ab d allah ,   A .   No t h ,   an d   R .   Sie g w ar t,  " P I v s   L Q   co n tr o tech n iq u es  ap p lied   to   a n   in d o o r   m icr o   q u ad r o to r , "   in   I n tellig en R o b o ts   a n d   S ystems ,   2 0 0 4 . ( I R OS   2 0 0 4 ) .   P r o ce ed in g s .   2 0 0 4   I E E E /RS J   I n tern a tio n a l Co n feren ce   o n ,   2 0 0 4 ,   p p .   2 4 5 1 - 2 4 5 6 .   [ 3 ]   T .   Ma d an an d   A .   B en al leg u e ,   " B ac k s tep p in g   co n tr o f o r   q u ad r o to r   h elico p ter , "   in   I n tel lig en R o b o ts   a n d   S ystems ,   2 0 0 6   I E E E /RS I n tern a tio n a l Co n feren ce   o n ,   2 0 0 6 ,   p p .   3 2 5 5 - 3260.   [ 4 ]   P .   B o u f f ar d ,   A .   As w a n i,  an d   C .   T o m li n ,   " L ea r n i n g - b ased   m o d el  p r ed ictiv co n tr o o n   q u ad r o to r :   On b o ar d   i m p le m e n tatio n   a n d   ex p er i m e n tal  r es u lt s , "   in   R o b o tics   a n d   A u to ma ti o n   ( I C R A ) ,   2 0 1 2   I E E E   I n tern a tio n a l Co n feren ce   o n ,   2 0 1 2 ,   p p .   2 7 9 - 284.   [ 5 ]   A .   Da s ,   K.   Su b b ar ao ,   an d   F.  L e w i s ,   " D y n a m ic  in v er s io n   with   ze r o - d y n a m ic s   s tab ilis atio n   f o r   q u ad r o to r   co n tr o l,"   I E T c o n tr o l th eo r &   a p p lica tio n s v o l.  3 ,   p p .   3 0 3 - 3 1 4 ,   2 0 0 9 .   [ 6 ]   T .   L ee ,   M.   L eo k y ,   a n d   N.   H.   Mc C la m r o ch ,   " Geo m etr ic  tr ac k in g   co n tr o o f   q u ad r o to r   U A o n   SE  ( 3 ) , "   in   Dec is io n   a n d   C o n tr o l ( C DC ) ,   2 0 1 0   4 9 th   I E E E   C o n f eren ce   o n ,   2 0 1 0 ,   p p .   5 4 2 0 - 5 4 2 5 .   [ 7 ]   I .   Vo o s ,   " No n lin ea r   co n tr o o f   q u ad r o to r   m icr o - U AV  u s in g   f ee d b ac k - li n ea r izatio n , "   in   Mech a tr o n ics,  2 0 0 9 .   I C M 2 0 0 9 .   I E E E   I n tern a tio n a l Co n feren ce   o n ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 6.   [ 8 ]   A .   Mo d ir r o u s ta  a n d   M.   K h o d ab an d eh ,   " A   n o v el  n o n li n ea r   h y b r id   co n tr o ller   d esi g n   f o r   an   u n ce r tai n   q u ad r o to r   w it h   d is t u r b an ce s , A ero s p a ce   S cien ce   a n d   Tech n o lo g y,   v o l.  4 5 ,   p p .   2 9 4 - 3 0 8 ,   2 0 1 5 .   [ 9 ]   T .   Ma d an an d   A .   B en alle g u e,   "B ac k s tep p in g   s l id in g   m o d co n tr o ap p lied   to   m in iat u r q u ad r o to r   f l y in g   r o b o t,"   in   I E E E   I n d u s tr ia E lectro n ics,  I E C ON   2 0 0 6 - 3 2 n d   A n n u a C o n feren ce   o n ,   2 0 0 6 ,   p p .   7 0 0 - 705.   [ 1 0 ]   T .   Ma d an an d   A .   B en alle g u e,   " Sli d in g   m o d o b s er v er   an d   b ac k s tep p in g   co n tr o f o r   q u ad r o to r   u n m a n n ed   ae r ial  v eh icle s , "   in   A merica n   C o n tr o l Co n feren ce ,   2 0 0 7 .   A C C '0 7 ,   2 0 0 7 ,   p p .   5 8 8 7 - 5892.   [ 1 1 ]   H.   B o u ad i,  M.   B o u ch o u c h a,   a n d   M.   T ad j in e,   " Sli d in g   m o d co n tr o l b ased   o n   b ac k s tep p in g   ap p r o ac h   f o r   an   U A t y p e - q u ad r o to r , "   W o r ld   A ca d emy   o S cien ce ,   E n g i n ee r in g   a n d   Tech n o lo g y,   v o l.  2 6 ,   p p .   2 2 - 2 7 ,   2007.   [ 1 2 ]   P .   C .   Gar cia,   R .   L o za n o ,   an d   A .   E .   Dzu l,  Mo d ellin g   a n d   co n tr o o min i - flyin g   ma ch i n es Sp r in g er   Scien ce   &   B u s i n e s s   Me d ia,   2 0 0 6 .   [ 1 3 ]   M.   K.   Hab ib ,   W .   G.   A .   A b d el aa l,  an d   M.   S.  Saad ,   " D y n a m i m o d eli n g   an d   co n tr o l o f   Q u ad r o to r   u s i n g   lin ea r   an d   n o n li n ea r   ap p r o ac h es,"   2 0 1 4 .   [ 1 4 ]   G.   M.   Ho f f m a n n ,   H.   Hu an g ,   S.  L .   W aslan d er ,   an d   C .   J .   T o m li n ,   " Qu ad r o to r   h elico p ter   f lig h d y n a m ic s   an d   co n tr o l:  T h eo r y   a n d   ex p er im e n t,"   in   P r o c.   o th A I A A   Gu id a n ce ,   N a vig a tio n ,   a n d   C o n tr o C o n feren ce ,   2 0 0 7 .   [ 1 5 ]   S.  B o u ab d allah ,   " Desig n   a n d   co n tr o o f   q u ad r o to r s   w it h   ap p licatio n   to   au to n o m o u s   f l y in g , "   É co le  P o ly tec h n iq u f ed er ale  d L a u s an n e,   2 0 0 7 .   [ 1 6 ]   R .   Xu   a n d   Ü.   Özg ü n er ,   " Sli d in g   m o d co n tr o o f   cla s s   o f   u n d er ac tu ated   s y s te m s , "   A u to ma tica ,   v o l .   4 4 ,   p p .   2 3 3 - 2 4 1 ,   2 0 0 8 .   [ 1 7 ]   F.  Me h az ze m ,   A .   L .   Ne m m o u r ,   A .   R ea m a,   an d   H.   B en alla,   "No n li n ea r   in te g r al  b ac k s tep p i n g   co n tr o f o r   in d u ctio n   m o to r s , "   in   E lect r ica Ma ch in es  a n d   P o w er  E lectro n ics  a n d   2 0 1 1   E lectro mo tio n   Jo in t   C o n feren ce   ( A C E MP) ,   2 0 1 1   I n tern a tio n a l A e g ea n   C o n feren ce   o n ,   2 0 1 1 ,   p p .   3 3 1 - 336.   [ 1 8 ]   F.  Ken d o u l,  Z .   Yu ,   a n d   K.   N o n a m i,  " Gu id an ce   a n d   n o n li n ea r   co n tr o s y s te m   f o r   au to n o m o u s   f l ig h o f   m i n ir o to r cr af t u n m a n n ed   ae r ial  v eh ic les,"   Jo u r n a o f F ield   R o b o tics ,   v o l.  2 7 ,   p p .   3 1 1 - 3 3 4 ,   2 0 1 0 .                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   4 ,   No .   3 Sep tem b er   201 5 :   2 0 9     2 1 8   218     B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        S in c e   2 0 1 4 ,   C h u a n   L ian   Z h a n g   is   a   m a ste o f   e le c tro n ic  e n g in e e rin g   sc h o o l   o f   Ch o n b u k   Na ti o n a l   Un iv e rsit y .   He   g ra d u a ted   w it h   h o n o rs  in   M e c h a n ica E n g in e e rin g   f ro m   HU A IH A In stit u te  o f   T e c h n o lo g y .   His  re s e a rc h   a re a   is  a b o u t   P L a u to m a ti o n   c o n tr o a n d   w a y p o in n a v ig a ti o n ,   traje c to ry   tra c k in g   a n d   o b sta c les   a v o id a n c e   o f   q u a d r o to rs.                     Cu rre n tl y ,   Kil  T o   Ch o n g   is  a   p r o f e ss o a n d   th e   d e a n   o f   El e c tro n ics   En g in e e rin g   Div isio n   i n   Ch o n b u k   Na ti o n a Un iv e rsit y ,   p re sid e n o f   El e c tro n ics   a n d   IT   Ne w   Tec h n o lo g ies   Re se a rc h   Ce n ter  in   Ch o n b u k   Na ti o n a Un iv e rsit y .   He   re c e iv e d   h is  B S   d e g re e   f ro m   Ore g o n   S tate   Un iv e rsit y   in   M e c h a n ica En g in e e rin g ,   g o a   m a ste d e g re e   in   M e c h a n ica En g in e e rin g   a G e o rg i a   In stit u te   o f   T e c h n o lo g y ,   US  a n d   a   P h D   in   M e c h a n ica l   En g in e e rin g   a t   T e x a A & M   Un iv e rsit y ,   US.   He   h a s   p u b li sh e d   d o z e n o f   p a e rs  in   in tern a ti o n a j o u r n a ls  a n d   c o n f e rn n c e s.  His   in tere ste d   f ield s are   T i m e - D e la y ,   Ro b o ti c s,  A rti f icia In telli g e n c e   a n d   S e n so Ne tw o rk s .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.