T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 2 ,   N o . 4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 ,   p p .   8 1 9 ~ 8 2 8   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   a c c r e d i t e d   A   b y   D I K T I ,   D e c r e e   N o :   5 8 / D I K T I / K e p / 2 0 1 3   D O I :   1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L K O M N I K A . v 1 2 i 4 . 3 6 8       8 1 9       R e c e i v e d   S e p t e m b e r   3 ,   2 0 1 4 ;   R e v i s e d   N o v e m b e r   1 1 ,   2 0 1 4 ;   A c c e p t e d   N o v e m b e r   2 5 ,   2 0 1 4   T r a j e c t o r y   T r a c k i n g   o f   A R . D r o n e   Q u a d r o t o r   U s i n g   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r       A g u n g   P r a y i t n o ,   V e r o n i c a   I n d r a w a t i ,   G a b r i e l   U t o m o   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t ,   U n i v e r s i t y   o f   Su r a b a y a   ( U BAY A)   J l .   R a y a   Ka l i r u n g k u t     Su r a b a y a   6 0 2 9 3 ,   Ea s t   J a v a     I n d o n e s i a ,   T e l . + 6 2 - 3 1 - 2 9 8 1 1 5 7   e - m a i l :   p r a y i t n o _ a g u n g @ s t a f f . u b a y a . a c . i d 1 ,   v e r o n i c a @ s t a f f . u b a y a . a c . i d 2 ,   g a b r i e l . u 9 2 @ g m a i l . c o m 3       A b s t r a c t     I n   t h i s   p a p e r ,   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( F L C )   i s   i m p l e m e n t e d   i n   t h e   AR . D r o n e   q u a d r o t o r   i n   o r d e r   t o   m a k e   i t   f o l l o w   a   g i v e n   t r a j e c t o r y   r e f e r e n c e .   T h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t h e   p o s i t i o n   a n d   a n g l e   o f   t h e   AR . D r o n e   t o   t h e   r e f e r e n c e   p o i n t   i s   u s e d   a s   t h e   i n p u t   o f   t h e   F L C .   A s   f o r   t h e   o u t p u t ,   p i t c h   v a l u e   a n d   y a w   r a t e   w i l l   b e   t h e   c o n t r o l l i n g   s i g n a l   f o r   t h e   AR . D r o n e .   T h e   n a v i g a t i o n   d a t a   o f   t h e   AR . D r o n e   a r e   f o r w a r d   s p e e d   ( v x ) ,   s i d e w a r d   s p e e d   ( v y ) ,   a n d   y a w .   T h e s e   n a v i g a t i o n   d a t a   a r e   g o i n g   t o   b e   u s e d   t o   e s t i m a t e   p o s i t i o n s   a n d   o r i e n t a t i o n   o f   t h e   AR . D r o n e .   T o   c o m p e n s a t e   f o r   t h e   y - p o s i t i o n   d r i f t ,   t h e   v a l u e   o f   v y   i s   a l s o   u s e d   a s   a   c r i t e r i o n   t o   d e t e r m i n e   t h e   r o l l   c o m p e n s a t i o n .   T h e   F L C   a l g o r i t h m   i s   i m p l e m e n t e d   t o   AR . D r o n e   2 . 0   E l i t e   Ed i t i o n   u s i n g   L a b VI E W   s o f t w a r e .   Al s o ,   t h e   a l g o r i t h m   h a s   b e e n   t e s t e d   i n   v a r i o u s   t r a j e c t o r i e s   s u c h   a s   a   s t r a i g h t   l i n e ,   a   s t r a i g h t   l i n e   w i t h   a   p e r p e n d i c u l a r   t u r n ,   a   r e c t a n g u l a r   t r a j e c t o r y   a n d   a   c u r v e d   t r a j e c t o r y .   T h e   r e s u l t s   h a v e   s h o w n   t h a t   AR . D r o n e   c a n   f o l l o w   a   g i v e n   t r a j e c t o r y   w i t h   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s   a n d   o r i e n t a t i o n s   q u i t e   w e l l .         K e y w o r d s :   AR . D r o n e   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g ,   AR . D r o n e   c o n t r o l ,   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r       1 .   I n t r o d u c t i o n   A   h e l i c o p t e r   w i t h   f o u r   e q u a l l y   s p a c e d   r o t o r s   u s u a l l y   a r r a n g e d   d i a g o n a l l y   i s   c o m m o n l y   k n o w n   a s   t h e   Q u a d r o t o r .   I n   r e c e n t   y e a r s ,   t h e   q u a d r o t o r   h a s   b e c o m e   o n e   o f   t h e   m o s t   h i g h l y   d e v e l o p e d   f i e l d s   o f   r e s e a r c h .   T h i s   p l a t f o r m   i s   c h o s e n   b e c a u s e   o f   i t s   m e c h a n i c a l   c o n s t r u c t i o n   w h i c h   i s   q u i t e   s i m p l e   y e t   a b l e   t o   h o v e r   i n   a   s t a t i o n a r y   m a n n e r ,   t o   v e r t i c a l l y   d e s c e n d   ( y a w ) ,   f l y   s l o w l y ,   o r   e v e n   m a n o e u v e r   s w i f t l y .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h i s   a i r c r a f t   h a s   s e v e r a l   s h o r t c o m i n g s   s u c h   a s   l i m i t e d   e n e r g y   s u p p l y   a n d   l i m i t e d   l o a d   c a p a c i t y .   A n o t h e r   s h o r t c o m i n g   o f   t h i s   a i r c r a f t   i s   t h a t   i t   i s   q u i t e   a r d u o u s   t o   c o n t r o l   b e c a u s e   t h e   a i r c r a f t   i s   i n h e r e n t l y   u n - s t a b l e   [ 1 ] .   H o w e v e r ,   m a n y   a p p l i c a t i o n s   h a d   b e e n   p r o d u c e d   u t i l i z i n g   t h i s   q u a d r o t o r ,   s u c h   a s   m o n i t o r i n g   a n d   a n a l y s i n g   t r a f f i c ,   a e r i a l   p h o t o g r a p h y   a n d   v i d e o ,   a e r i a l   s u r v e i l l a n c e   a n d   i n t e l l i g e n c e   g a t h e r i n g   ( l a w   e n f o r c e m e n t ) ,   p r o p e r t y   a s s e s s m e n t   a n d   r e a l   e s t a t e   p r o m o t i o n   e t c .   [ 2 ] .   H o w e v e r ,   m o s t   o f   t h o s e   a p p l i c a t i o n s   a r e   s t i l l   o p e r a t e d   m a n u a l l y   b y   a n   o p e r a t o r   o n   a   g r o u n d   s t a t i o n .   I n   o r d e r   f o r   a   q u a d r o t o r   t o   f l y   a u t o n o m o u s l y ,   n a t u r a l l y   a n   a u t o n o m o u s   f l i g h t   t a s k   c o n t r o l ,   w h i c h   e n a b l e s   t h e   q u a d r o t o r   t o   m a n o e u v r e ,   n e e d s   t o   b e   d e s i g n e d .   V e r t i c a l   t a k e   o f f ,   l a n d i n g ,   h o v e r   f l i g h t ,   t r a c k i n g   a n   o b j e c t   o r   p a t h   a n d   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g   i s   i n c l u d e d   i n   s a i d   A u t o n o m o u s   f l i g h t   t a s k .   T h e   d e v e l o p m e n t   o f   t h e   d e s i g n   a n d   c o n t r o l   a l g o r i t h m s   i s   q u i t e   a n   i n t e r e s t i n g   t o p i c   t o   r e s e a r c h .   I n   o r d e r   t o   s a v e   t i m e ,   a   g o o d   p l a t f o r m ,   i n   o t h e r   w o r d s   a   g o o d   q u a d r o t o r   i n   t e r m s   o f   i t s   h a r d w a r e ,   i s   u s e d   s o   t h a t   t h e   c o n t r o l   a l g o r i t h m   c a n   b e   d e s i g n e d   i m m e d i a t e l y   o n   t h a t   p l a t f o r m .   O n e   o f   t h e   s a i d   p l a t f o r m s ,   w h i c h   i s   a l s o   u s e d   i n   t h i s   r e s e a r c h   i s   t h e   A R . D r o n e .   A c c o r d i n g   t o   [ 3 ] ,   t h e r e   a r e   s e v e r a l   l a y e r s   t h a t   i m p l e m e n t s   a u t o n o m o u s   U A V .   T h e   f i r s t   l a y e r   i s   t h e   k e r n e l   c o n t r o l ,   w h i c h   i s   r e s p o n s i b l e   f o r   i t s   a s y m p t o t i c   s t a b i l i t y .   T h e   s e c o n d   l a y e r   i s   t h e   c o m m a n d   g e n e r a t o r ,   w h i c h   p l a y s   a   r o l e   i n   t r i g g e r i n g   t h e   f l i g h t   s e q u e n c e s   c o m m a n d   i n   k e r n e l   c o n t r o l .   T h e   t h i r d   l a y e r   i s   f l i g h t   s c h e d u l i n g ,   w h i c h   i s   b a s i c a l l y   t o   s e t   t h e   f l i g h t   p l a n ,   f l i g h t   t a s k ,   a n d   r e f e r e n c e s .   A R . D r o n e   h a s   a l r e a d y   b e e n   e q u i p p e d   w i t h   t h e   f i r s t   l a y e r ,   w h i c h   r e c e i v e s   i t s   f l i g h t   s e q u e n c e s   c o m m a n d   t h r o u g h   W i - F i .   A n g l e   s t a b i l i s a t i o n   a n d   v e r t i c a l   s p e e d   a r e   c o n t r o l l e d   b y   s o f t w a r e   o n - b o a r d   t h e   A R . D r o n e .   H o w e v e r ,   t h e   A R . D r o n e   i s   y e t   t o   b e   e q u i p p e d   w i t h   t h e   s e c o n d   a n d   t h i r d   l a y e r ,   w h i c h   a l l o w s   t h e   r e s e a r c h e r   t o   e x p l o r e   v a r i o u s   c o n t r o l   a l g o r i t h m s   t o   i m p l e m e n t   A R . D r o n e ,   w h i c h   u l t i m a t e l y   e n a b l e s   t h e   A R . D r o n e   t o   p e r f o r m   i t s   m y r i a d   a p p l i c a t i o n s .   N o w a d a y s   A R . D r o n e   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   c o m m o n l y   u s e d   q u a d r o t o r s   a s   a   r e s e a r c h   p l a t f o r m   i n   m o s t   o f   t h e   l e a d i n g   u n i v e r s i t i e s   w o r l d w i d e .   A R . D r o n e   i s   c h o s e n   i n   t h i s   r e s e a r c h   a s   a   p l a t f o r m   b e c a u s e   o f   i t s   r e l a t i v e l y   c h e a p   p r i c e   a n d   i t s   o n - b o a r d   e l e c t r o n i c s .   T h e   o n - b o a r d   e l e c t r o n i c s   a r e   a l r e a d y   e q u i p p e d   w i t h   a   m o t h e r b o a r d ,   a   p r o c e s s o r ,   a   W i - F i   c h i p ,   a n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 2 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 :   8 1 9     8 2 8   8 2 0   a c c e l e r o m e t e r   s e n s o r ,   a   g y r o s c o p e   s e n s o r ,   a n   u l t r a s o n i c   s e n s o r ,   m i c r o c o n t r o l l e r   a n d   t w o   c a m e r a s .   T h i s   p l a t f o r m   i s   a l s o   e q u i p p e d   w i t h   a   r e a l - t i m e   o p e r a t i n g   s y s t e m   w h i c h   e n a b l e s   i t   t o   p e r f o r m   v a r i o u s   t a s k s   s i m u l t a n e o u s l y ,   s u c h   a s   a   g r o u n d   s y s t e m   c o m m u n i c a t i o n   t h r o u g h   W i - F i ,   s e n s o r   a c q u i s i t i o n ,   v i d e o   d a t a   s a m p l i n g ,   i m a g e   p r o c e s s i n g ,   s t a t e   e s t i m a t i o n   a n d   c l o s e d - l o o p   c o n t r o l   [ 4 ] .   I n   t h i s   p a r t i c u l a r   r e s e a r c h ,   t h e   t y p e   o f   A R . D r o n e   u s e d   i s   t h e   A R . D r o n e   2 . 0   E l i t e   E d i t i o n ,   w h i c h   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   E s s e n t i a l l y   t h i s   A R . D r o n e   c o n s i s t s   o f   a   c a r b o n   f i b r e   f r a m e w o r k ,   a i r c r a f t   c h a s s i s   a n d   a   f o a m   c o v e r ,   4   m o t o r s   a n d   p r o p e l l e r s ,   i n n e r - b o a r d   e l e c t r o n i c s   a n d   2   c a m e r a s .   T h e   e s s e n t i a l   c o m p o n e n t s   f r o m   t h e   A R . D r o n e   a r e   a s   f o l l o w s :   4   b r u s h l e s s   i n r u n n e r   m o t o r s .   1 4 . 5 W   2 8 , 5 0 0   R P M ,   1 G H z   3 2   b i t   A R M   C o r t e x   A 8   p r o c e s s o r   w i t h   8 0 0 M H z   v i d e o   D S P   T M S 3 2 0 D M C 6 4 x ,   1 G B   D D R 2   R A M   a t   2 0 0 M H z ,   3   a x i s   g y r o s c o p e s   2 0 0 0 ° / s e c o n d   p r e c i s i o n ,   3   a x i s   a c c e l e r o m e t e r s   + - 5 0 m g   p r e c i s i o n ,   3   a x i s   m a g n e t o m e t e r s   6 °   p r e c i s i o n ,   P r e s s u r e   s e n s o r   + / -   1 0   P a   p r e c i s i o n ,   U l t r a s o u n d   s e n s o r s   f o r   g r o u n d   a l t i t u d e   m e a s u r e m e n t ,   6 0   F P S   v e r t i c a l   Q V G A   c a m e r a s   f o r   g r o u n d   s p e e d   m e a s u r e m e n t ,   L i n u x   2 . 6 . 3 2 ,   U S B   2 . 0   h i g h   s p e e d   f o r   e x t e n s i o n s ,   W i - F i ,   H D   C a m e r a .   7 2 0 p   3 0 F P S   [ 5 ] .   T h e   i n t e r n a l   c o n t r o l l e r   o f   t h e   A R . D r o n e   a l l o w s   t h e   u s e r   t o   c o n t r o l   t h e   f l i g h t   m a n o e u v e r   o f   t h e   A R . D r o n e   e a s i l y   b e c a u s e   e s s e n t i a l l y   a n   A R . D r o n e   i s   d e s i g n e d   a s   a   r e a l i t y   g a m e .   T h e   a p p l i c a t i o n   t o   c o n t r o l   t h e   A R . D r o n e   i s   a c q u i r e d   e a s i l y   b y   d o w n l o a d i n g   i n   G o o g l e   P l a y   f o r   A n d r o i d   d e v i c e s   o r   A p p S t o r e   f o r   i O S   d e v i c e s .   S o m e   o f   t h e   s a i d   a p p l i c a t i o n s   a r e   A R . F r e e F l i g h t   2 . 0   a n d   A R . R a c e   2 .   H o w e v e r ,   P a r r o t ,   a s   t h e   p r o d u c e r   o f   t h e   A R . D r o n e   h a d   a l s o   i n c l u d e d   a   S o f t w a r e   D e v e l o p m e n t   K i t   ( S D K )   [ 6 ]   w h i c h   e n a b l e s   t h e   u s e r s   t o   a c c e s s   t h e   A R . D r o n e   t h r o u g h   W i - F i   t o   c o n t r o l   i t ,   d e s i g n   t h e i r   o w n   c o n t r o l   a l g o r i t h m ,   a n d   p e r f o r m   v a r i o u s   d a t a   a c q u i s i t i o n   t h r o u g h   v a r i o u s   s o f t w a r e .   T h r o u g h   t h e   i n c l u d e d   i n t e r n a l   c o n t r o l l e r ,   t h e   u s e r s   a r e   a b l e   t o   d o   a   f e w   b a s i c   c o n t r o l s ,   w h i c h   a l r e a d y   c o v e r e d   t a k e - o f f ,   l a n d i n g ,   h o v e r   a n d   e m e r g e n c y   s t o p .   E a c h   a n d   e v e r y   o n e   o f   t h o s e   c o n t r o l   c o m m a n d s   h a s   c l o s e d - l o o p   c o n t r o l   i n   t h e   i n t e r n a l   c o n t r o l l e r   o f   t h e   A R . D r o n e .   A s   a n   e x a m p l e   o f   t a k e - o f f   c o m m a n d ,   t h e   i n t e r n a l   c o n t r o l l e r   w i l l   d o   s e v e r a l   t h i n g s   i n   s e q u e n c e   a s   f o l l o w s :   [ 7 ]   ·   S t a r t   t h e   m o t o r s .   ·   I n c r e a s e   t h e   a m o u n t   o f   t h r u s t   o n   a l l   o f   t h e   p r o p e l l e r s   u n i f o r m l y   i n   o r d e r   t o   r a i s e   t h e   a l t i t u d e   o f   t h e   A R . D r o n e   u n t i l   i t   r e a c h e s   i t s   s t a b l e   p o i n t   ( a p p r o x i m a t e l y   1   m e t r e ) .   ·   M a k e   s u r e   t h a t   t h e   s p e e d   o f   t h e   r o t o r   i s   s t i l l   a t   z e r o   a t t i t u d e s   ( r o l l ,   p i t c h )   a n d   z e r o   y a w .   ·   M o n i t o r   t h e   b o t t o m   c a m e r a   i n   o r d e r   t o   r e t a i n   t h e   d r o n e s   p o s i t i o n   j u s t   a b o v e   i t s   t a k e - o f f   p o i n t .   I n   a d d i t i o n   t o   t h o s e   b a s i c   c o n t r o l   c o m m a n d s ,   t h e   u s e r s   a r e   a l s o   a b l e   t o   c o n t r o l   t h e   m a n o e u e v e r   o f   t h e   A R . D r o n e ,   s u c h   a s   p i t c h ,   r o l l ,   y a w   r a t e   a n d   v e r t i c a l   r a t e .   W h e n   a l l   t h e s e   f o u r   i n p u t s   a r e   n u l l   ( z e r o   i n   v a l u e )   t h e n ,   a u t o m a t i c a l l y ,   t h e   d r o n e   w i l l   f u n c t i o n ,   a s   i t   w i l l   b e   i n   a   h o v e r   c o n d i t i o n .   T h e   o u t p u t s   o f   t h e   A R . D r o n e   c a n   a c t u a l l y   b e   r e c o r d e d ,   w h i c h   a r e   a s   f o l l o w s :   a c t u a l   r o l l   a n g l e ,   f o r w a r d   s p e e d   v x ,   x - p o s i t i o n   e s t i m a t i o n ,   a c t u a l   r o l l   a n g l e ,   s i d e w a r d   s p e e d   v y ,   y - p o s i t i o n   e s t i m a t i o n ,   y a w   r a t e ,   y a w   e s t i m a t i o n ,   v e r t i c a l   r a t e ,   a l t i t u d e ,   v i d e o   f r o m   b o t t o m   c a m e r a   a n d   f r o n t   c a m e r a .         F i g u r e   1 .   I n p u t - O u t p u t   c o n f i g u r a t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T r a j e c t o r y   T r a c k i n g   o f   A R .   D r o n e   Q u a d r o t o r   U s i n g   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( A g u n g   P r a y i t n o )   8 2 1   A R . D r o n e   h a s   s i x   d e g r e e s   o f   f r e e d o m   ( D O F ) ,   w h i c h   a r e   t h r e e   t r a n s l a t i o n a l   c o m p o n e n t s   ( p o s i t i o n   a t   x ,   y ,   z   a x i s )   a n d   t h r e e   r o t a t i o n a l   c o m p o n e n t s   ( p i t c h ,   r o l l   a n d   y a w   a n g l e s )   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   c e n t r a l   p o i n t   o f   t h e   A R . D r o n e   i s   a c t u a l l y   t h e   c e n t r e   o f   t h e   c o o r d i n a t e s   w i t h   t h e   x   a x i s   i n   t h e   s a m e   d i r e c t i o n   a s   t h e   f r o n t   c a m e r a .   T h e   t r a n s l a t i o n a l   s p e e d   o f   t h e   A R . D r o n e   i s   s t a t e d   w i t h   f o r w a r d   s p e e d   v x ,   s i d e w a r d   s p e e d   v y   a n d   v e r t i c a l   s p e e d   v z .   P i t c h   i s   a n   a n g l e   o f   t h e   r o t a t i o n a l   m o v e m e n t   o f   t h e   A R . D r o n e   o n   t h e   y - a x i s ,   w h i l e   r o l l   i s   t h e   a n g l e   o f   t h e   r o t a t i o n a l   m o v e m e n t   o f   t h e   A R . D r o n e   o n   t h e   x - a x i s ,   a n d   y a w   i s   t h e   a n g l e   o f   t h e   r o t a t i o n a l   m o v e m e n t   o f   t h e   A R . D r o n e   o n   t h e   z - a x i s .   T h o s e   v a r i a b l e s   a r e   t h e   o u t p u t   o f   t h e   A R . D r o n e ,   w h i c h   i s   c a u s e d   b y   t h e   c o m b i n a t i o n   o f   t h e   f o u r   c o n t r o l   s i g n a l   i n p u t s   ( r o l l   r a t e ,   p i t c h   r a t e ,   y a w   r a t e ,   a n d   t h e   v e r t i c a l   r a t e ) .           F i g u r e   2 .   A R . D r o n e s   d e g r e e   o f   f r e e d o m       P r i o r   t o   t h i s   r e s e a r c h ,   m a n y   r e s e a r c h e s   h a v e   b e e n   m a d e   w i t h   v a r i o u s   t y p e s   o f   q u a d r o t o r   a n d   w i t h   A R . D r o n e   a s   t h e i r   p l a t f o r m .   M i c h a e l   M o g e n s o n   [ 8 ]   c r e a t e d   t h e   A R . D r o n e   L a b V I E W   t o o l k i t   w h i c h   e n a b l e s   r e s e a r c h e r s ,   l e c t u r e r s   o r   s t u d e n t s   t o   f u r t h e r   t h e i r   u n d e r s t a n d i n g   o f   t h e   A R . D r o n e   1 . 0 .   W i t h   t h i s   t o o l k i t   i t   i s   p o s s i b l e   f o r   t h e   u s e r s   t o   c o n t r o l ,   r e a d   n a v i g a t i o n   d a t a   a n d   a n a l y s e   p i c t u r e   d a t a   f r o m   b o t h   o f   t h e   o n - b o a r d   c a m e r a s .   K r a j n i k   e t   a l .   [ 1 ]   e x p l a i n e d   h o w   t h e   A R . D r o n e   i s   s u i t a b l e   a s   t h e   p l a t f o r m   f o r   v a r i o u s   r e s e a r c h   a n d   e d u c a t i o n a l   p u r p o s e s .   I n   t h a t   p a p e r ,   t h e   h a r d w a r e   a n d   t h e   s o f t w a r e   o f   t h e   A R . D r o n e ,   h o w   t o   a c q u i r e   v a r i o u s   d a t a   s u c h   a s   m o d e l   d y n a m i c   f r o m   i t s   d r o n e   s y s t e m   u s i n g   d a t a   m o d e l l i n g ,   a n d   s o m e   b a s i c   a l g o r i t h m s   t o   o b t a i n   p o s i t i o n   s t a b i l i z a t i o n ,   o b j e c t   f o l l o w i n g   a n d   a u t o n o m o u s   n a v i g a t i o n   a r e   d e s c r i b e d   a n d   e x p l a i n e d .   S u n   Y u e   [ 9 ]   m o d e l l e d   a n d   i d e n t i f i e d   s e v e r a l   m o d e l   p a r a m e t e r s   t h r o u g h   v a r i o u s   e x p e r i m e n t s .   A c c o r d i n g   t o   t h e   d y n a m i c   m o d e l   o b t a i n e d ,   t h e   l o c a l   c o n t r o l l e r ,   g l o b a l   c o n t r o l l e r   a n d   f i l t e r   a r e   d e s i g n e d .   T o   c o n t r o l   t h r o t t l e ,   r o l l ,   p i t c h ,   a n d   y a w   a   l o c a l   c o n t r o l l e r   i s   u s e d .   W h i l e   f o r   t h e   p o s i t i o n   c o n t r o l ,   a   g l o b a l   c o n t r o l l e r   i s   u s e d   w i t h   K i n e c t   a s   t h e   s e n s o r .   T h e   f i l t e r   i s   u s e d   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   t h e   a m o u n t   o f   n o i s e   a t   t h e   s e n s o r .   J a c c o   a n d   M a r i o   [ 3 ]   u s e d   a   c o m b i n a t i o n   o f   G P S   s e n s o r   a n d   b a r o m e t e r   s e n s o r s   i n   o r d e r   t o   d e t e r m i n e   t h e   p o s i t i o n   o f   t h e   d r o n e .   T h e   G P S   s e n s o r   i s   u s e d   t o   d e t e r m i n e   t h e   h o r i z o n t a l   p o s i t i o n   w h i l e   t h e   b a r o m e t e r   i s   u s e d   f o r   t h e   a l t i t u d e   o f   t h e   d r o n e .   G u i l h e r m e   e t   a l .   [ 1 0 ]   u s e d   a   p r e d i c t i v e   a n d   n o n l i n e a r   r o b u s t   c o n t r o l   t o   s o l v e   p a t h - t r a c k i n g   p r o b l e m s   o n   q u a d r o t o r s .   T h e y   u s e d   M P C   f o r   s o l v i n g   t h e   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g   a n d   n o n - l i n e a r   H ¥   c o n t r o l l e r   f o r   s t a b i l i z a t i o n   o f   t h e   r o t a t i o n .       I n   t h i s   p a p e r ,   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   i s   d e s i g n e d   a n d   i m p l e m e n t e d   i n   A R . D r o n e   2 . 0   E l i t e   E d i t i o n   i n   o r d e r   t o   f o l l o w   a   g i v e n   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   i n   s p a c e   c o o r d i n a t e .   T h e   c o n t r o l l e r   i t s e l f   w i l l   b e   i m p l e m e n t e d   u s i n g   L a b V I E W   s o f t w a r e .   A n   e x a m p l e   o f   t h e   a p p l i c a t i o n   o f   t h i s   a l g o r i t h m   i s   a u t o n o m o u s   f l i g h t   c o n t r o l   w i t h   v a r i o u s   m a n o e u v r e s   f o r   e n t e r t a i n m e n t   p u r p o s e s .         2 .   R e s e a r c h   M e t h o d   T o   i m p l e m e n t   a   f u z z y   l o g i c   a l g o r i t h m   i n   c o m p l e t i n g   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g   w i t h   A R . D r o n e   2 . 0 ,   t h e r e   a r e   s e v e r a l   s t a g e s   t h a t   n e e d   t o   b e   c o m p l e t e d .   T h e   f i r s t   s t a g e   i s   t o   p r e p a r e   t h e   c o m p u t e r   p r o g r a m   a t   t h e   g r o u n d   s t a t i o n   i n   o r d e r   t o   a c c e s s   A R . D r o n e s   o n - b o a r d   e l e c t r o n i c s   t h r o u g h   W i - F i .   T h e   f i r s t   s t a g e   i s   n e e d e d   i n   o r d e r   t o   m o n i t o r ,   c o n t r o l   a n d   a c q u i r e   d a t a .   F o r   t h i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 2 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 :   8 1 9     8 2 8   8 2 2   p u r p o s e ,   A R . D r o n e   L a b V I E W   T o o l k i t   [ 8 ] , [ 1 1 ] ,   w h i c h   i s   d e s i g n e d   f o r   A R . D r o n e   1 . 0   w a s   r e - m o d i f i e d   s o   t h a t   i t s   b l o c k   d i a g r a m   a n d   f r o n t   p a n e l   i s   s u i t a b l e   f o r   t h e   A R . D r o n e   2 . 0 .   A   f e w   o f   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   m o d i f i c a t i o n s   w h i c h   w e r e   c a r r i e d   o u t   w e r e   u p d a t i n g   t h e   f i r m w a r e   t o   t h e   2 . 4 . 8   v e r s i o n ,   m o d i f y i n g   t h e   d e l i v e r y   o f   A T * R E F   a n d   A T * P C M D   t o   m a k e   i t   s e n d   a l t e r n a t e l y ,   i m p r o v i n g   t h e   c o m p u t e r   a c c e s s   c o m m u n i c a t i o n   w i t h   u s e r   d a t a g r a m   p r o t o c o l   ( U D P )   o n   i t s   o n - b o a r d   e l e c t r o n i c s ,   a n d   a l s o   a d j u s t i n g   t h e   f r o n t   p a n e l   s o   t h a t   i t   s a t i s f i e d   t h e   c o n t r o l ,   d a t a   a c q u i s i t i o n   a n d   m o n i t o r i n g   r e q u i r e m e n t s   w h e n   i m p l e m e n t i n g   t h e   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g   i n   t h i s   r e s e a r c h .   T o   s u m m a r i z e ,   t h e   r e s u l t   o f   t h e   f i n a l   m o d i f i c a t i o n   m e a n s   t h e   c o m p u t e r   p r o g r a m   w i l l   h a v e   a   d a t a   f l o w   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .         F i g u r e   3 .   D a t a   f l o w   p r o g r a m   a t   L a b V I E W   f o r   A R . D r o n e   2 . 0       T h e   n e x t   s t a g e   i s   t o   d e s i g n   t h e   c o n t r o l   s c h e m e ,   w h i c h   w i l l   b e   a p p l i e d   i n   t h e   A R . D r o n e .   T h e   c o n t r o l l e d   s y s t e m   b l o c k   d i a g r a m ,   w h i c h   w i l l   b e   u s e d   i n   t h i s   r e s e a r c h ,   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   E s s e n t i a l l y ,   t h e r e   a r e   f i v e   s u b s y s t e m s   a s   f o l l o w s :   s u b s y s t e m   A R . D r o n e ,   s u b s y s t e m   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r ,   s u b s y s t e m   d i s t a n c e   a n d   a n g l e   c a l c u l a t i o n ,   s u b s y s t e m   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   c a l c u l a t i o n ,   a n d   a l s o   s u b s y s t e m   r o l l   c o m p e n s a t i o n .   T h e   s u b s y s t e m   o f   t h e   A R . D r o n e   i s   a   s y s t e m   w i t h i n   t h e   A R . D r o n e ,   w h i c h   i s   c o n t r o l l e d   v i a   W i - F i   a n d   p r e p a r e d   a t   p r e v i o u s   s t a g e s .   S u b s y s t e m   d i s t a n c e   a n d   a n g l e   c a l c u l a t i o n   p r e p a r e d   t h e   v a l u e   o f   d i s t a n c e   a n d   a n g l e   w h i c h   a r e   t h e   i n p u t s   o f   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e   v a l u e   o f   d i s t a n c e   ( r )   i s   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   r e f e r e n c e   p o i n t s   ( x r e f , y r e f )   a n d   i t s   c u r r e n t   p o s i t i o n   ( x , y ) ,   w h i l e   t h e   a n g l e   ( )   i s   t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   p o i n t   ( )   a n d   i t s   c u r r e n t   o r i e n t a t i o n   ( y )   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .                                   F i g u r e   4 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   F L C   c o n t r o l l e d   s y s t e m     D i s t a n c e   &   A n g l e   Ca l c u l a t i o n     F u z z y   L o g i c   Co n t r o l l e r         A R.   D RO N E       P o s i t i o n   &   O r i e n t a t i o n   Ca l c u l a t i o n   D i s t a n c A n g l e   P i t c h   Y a w   R o l l   Ro l l   Co m p e n s a t i o n   v x   v y   Y a w   T i m e   x   -   P o s i t i o n   y   -   P o s i t i o n   Y a w   x r e f   y r e f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T r a j e c t o r y   T r a c k i n g   o f   A R .   D r o n e   Q u a d r o t o r   U s i n g   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( A g u n g   P r a y i t n o )   8 2 3       F i g u r e   5 .   D i s t a n c e   a n d   a n g l e   c a l c u l a t i o n       T h e   d i s t a n c e   ( r )   c a n   b e   o b t a i n e d   u s i n g   e q u a t i o n   ( 1 ) .     2 2 ) ( ) ( y y x x r r e f r e f - + - =   ( 1 )     W h i l e   t h e   a n g l e   ( )   c a l c u l a t i o n   i s   m a d e   w i t h   a n   a l g o r i t h m   a s   f o l l o w s :     1 8 0 × - = - p b x r e f r e f x y y a r c t g ;     i f       |     y |   <   1 8 0 o       t h e n               =       y ;     e l s e   i f           <     0 o       t h e n                                           =   3 6 0     | | ;     e n d   i f     i f       y     <     0 o       t h e n                                         y     =   3 6 0     | y | ;     e n d   i f           =       y ;   e n d   i f     T h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r s   s u b s y s t e m   h a s   t w o   i n p u t s ,   w h i c h   a r e   d i s t a n c e   ( r )   a n d   a n g l e   ( )   a n d   t w o   o u t p u t s   w h i c h   a r e   p i t c h   ( q )   a n d   y a w   r a t e   ( y r a te ) .   F o r   t h e   d i s t a n c e   i n p u t ,   i n   t h i s   r e s e a r c h ,   t h e   r a n g e   o f   d i s t a n c e   u s e d   i s   f r o m   0   t o   2   m e t r e s   a n d   i s   s t a t e d   i n   f i v e   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s .   F o r   t h e   a n g l e   i n p u t ,   t h e   r a n g e   o f   a n g l e s   u s e d   i s   f r o m   - 6 0 o   t o   6 0 o ,   w h i c h   i s   a l s o   s t a t e d   i n   f i v e   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s .   T h e   o u t p u t   p i t c h   v a r i e s   f r o m   - 0 . 0 7 5   t o   0 . 0 7 5 ,   w h i c h   i s   d i v i d e d   i n t o   f i v e   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s .   W h i l e   y a w   r a t e   v a r i e s   f r o m   - 0 . 4   t o   0 . 4   a n d   i s   a l s o   d i v i d e d   i n t o   f i v e   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s .   W i t h   t w o   k i n d s   o f   i n p u t s   w i t h   e a c h   o f   t h e   f i v e   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s   a n d   a l s o   t w o   o u t p u t s ,   t h e n   a   2 x 2 5   r u l e   i s   u s e d   i n   t h i s   y       T o p   V i e w   x   0 o   F r o n t   C a m e r a   R e f e r e n c e     ( x r e f ,   y r e f )   A R . D r o n e     P o s i t i o n   &   O r i e n t a t i o n   ( x , y , y )   y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 2 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 :   8 1 9     8 2 8   8 2 4   p a r t i c u l a r   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e   d e f u z z i f i c a t i o n   o u t p u t   u s e d   t h e   c e n t r e   o f   g r a v i t y   m e t h o d .   F u r t h e r   d e t a i l s   o f   t h i s   d e s i g n   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .         F i g u r e   6 .   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r       S u b s y s t e m   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   c a l c u l a t i o n   i s   u s e d   i n   o r d e r   t o   d e t e r m i n e   t h e   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e   u s i n g   f o r w a r d   s p e e d   ( v x ) ,   s i d e w a r d   s p e e d   ( v y ) ,   y a w   ( y )   a n d   t i m e   s t a m p   ( t )   d a t a .   T h o s e   c a l c u l a t i o n s   c a n   b e   s o l v e d   u s i n g   t h e   a l g o r i t h m s   b e l o w .     i f     R E S E T   =   T R U E     t h e n   Y a w r e s e t   =   Y a w i ;   x   =   0 ;   y   =   0 ;     e l s e   Y a w r e s e t   =   Y a w r e s e t ;   d x = ( T i m e i     T i m e i - 1 )   × × × ×   V x ;   d y = ( T i m e i     T i m e i - 1 )   × × × ×   V x ;     e n d   i f   Y a w v a l u e   =   Y a w i     Y a w r e s e t ;   x i   =   x i - 1 + d x × × × ×   c o s ( Y a w v a l u e ) + d y × × × ×   c o s ( Y a w v a l u e + 9 0 ) ;   y i   =   y i - 1 + d x × × × ×   s i n ( Y a w v a l u e ) + d y × × × ×   s i n ( Y a w v a l u e + 9 0 ) ;     W h e r e ,   i   i s   t h e   n u m b e r   o f   s a m p l e .   W h e n   R E S E T   i s   d o n e ,   t h e   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e   i s   s e t   t o   ( 0 ,   0 ,   0 ) .   I n   o r d e r   t o   r e s e t   t h e   o r i e n t a t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e ,   Y a w r e s e t   v a r i a b l e ,   w h i c h   w i l l   r e d u c e   t h e   a m o u n t   o f   y a w   a t   t h a t   t i m e   ( Y a w i )   s o   t h a t   i t s   v a l u e   ( Y a w v a l u e )   b e c o m e s   0   i s   u s e d .     R o l l   c o m p e n s a t i o n   i s   a   s u b s y s t e m   t h a t   c o m p e n s a t e s   f o r   t h e   s i d e w a r d   s p e e d   ( v y )   d u r i n g   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g .   T h i s   c o m p e n s a t i o n   i s   a c h i e v e d   s i m p l y   b y   g i v i n g   t h e   A R . D r o n e   a n   i n p u t   v a l u e   c a l l e d   r o l l ,   w h i c h   v a r i e s   f r o m   0 . 3   t o   - 0 . 3   f o r   a   s i d e w a r d   s p e e d   o f   - 0 . 6   t o   0 . 6   m / s   p r o p o r t i o n a l l y .   I n   o r d e r   t o   t e s t   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   i n   c o m p l e t i n g   a   t r a j e c t o r y - t r a c k i n g   t a s k ,   t h e r e   a r e   a   f e w   t r a j e c t o r y   r e f e r e n c e s   t o   b e   e x p e r i m e n t e d   w i t h .   T h e   e x p e r i m e n t s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T r a j e c t o r y   T r a c k i n g   o f   A R .   D r o n e   Q u a d r o t o r   U s i n g   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( A g u n g   P r a y i t n o )   8 2 5   a r e   c a r r i e d   o u t   i n   t h e   I n d u s t r i a l   A u t o m a t i o n   L a b o r a t o r y   B u i l d i n g   T C . 3   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   U n i v e r s i t y   o f   S u r a b a y a   w i t h   r o o m   d i m e n s i o n s   o f   a p p r o x i m a t e l y   4 x 4   m e t r e s .   T h e   t e s t i n g   p r o c e d u r e   i s   a s   f o l l o w s :   ·   G e n e r a t e   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   i n   i t s   v a r i o u s   s h a p e s .   ·   T h e   d a t a   t r a j e c t o r y ,   w h i c h   h a s   b e e n   g e n e r a t e d ,   i s   c a l l e d   t h r o u g h   a   p r o g r a m   a s   t h e   s e t p o i n t   t h a t   i s   t o   b e   f o l l o w e d   b y   t h e   A R . D r o n e .   ·   A R . D r o n e   i s   f l o w n   f r o m   i t s   i n i t i a l   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   u s i n g   h o v e r   m o d e .   ·   A f t e r   t h e   a l t i t u d e   i s   s t a b l e   a t   1   m e t r e ,   s w i t c h   t o   a u t o   b y   t u r n i n g   h o v e r   m o d e   o f f .   A R . D r o n e   w i l l   f o l l o w   a   g i v e n   t r a j e c t o r y   u s i n g   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   ·   A R . D r o n e   w i l l   b e   s e t   b a c k   t o   h o v e r   m o d e   a t   t h e   e n d   o f   t h e   t r a j e c t o r y .   I n   o r d e r   t o   e a s e   t h e   m o n i t o r i n g ,   a   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   g r a p h   a n d   r e a l   t i m e   e x p e r i m e n t   i s   m a d e   a t   t h e   f r o n t   p a n e l   o f   L a b V I E W .   ·   A f t e r   t h e   e x p e r i m e n t   i s   c o m p l e t e ,   A R . D r o n e   i s   l a n d e d .   F i g u r e   7   a n d   8   s h o w   t h e   r e a l   t i m e   e x p e r i m e n t   a n d   t h e   f r o n t   p a n e l   o f   L a b V I E W .           F i g u r e   7 .   R e a l   T i m e   E x p e r i m e n t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 2 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 :   8 1 9     8 2 8   8 2 6       F i g u r e   8 .   F r o n t   P a n e l       3 .   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   f o r   a   s e v e r a l   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r i e s   a r e   s h o w n   i n   t h i s   s e c t i o n .   T h e   f i r s t   t e s t i n g   i s   c o n d u c t e d   i n   a   s t r a i g h t   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y .   T h e   A R . D r o n e   i s   t e s t e d   w i t h   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s   b e f o r e   b e i n g   f l o w n   a u t o n o m o u s l y   w i t h   t h e   d e s i g n e d   c o n t r o l l e r .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   A R . D r o n e   i s   t e s t e d   u s i n g   a   t r a j e c t o r y   t h a t   h a s   a   p e r p e n d i c u l a r   t u r n   t o   t h e   r i g h t .   A s   b e f o r e   w i t h   t h e   s t r a i g h t   t r a j e c t o r y ,   t h e   d r o n e   i s   t e s t e d   f r o m   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s   t o   s e e   t h e   c a p a b i l i t i e s   o f   t h e   d r o n e   i n   f o l l o w i n g   a   g i v e n   t r a j e c t o r y .   F i g u r e   9   s h o w s   t h e   r e s u l t   o n   a   s t r a i g h t   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   a n d   o n   a   t r a j e c t o r y   w i t h   a   t u r n .       - 2 . 5 - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 Y - p o s i t i o n   [ m ] X - p o s i t i o n   [ m ] S t r a i g h t     R e f e r e n c e     T r a j e c t o r y     R e f e r e n c e   T r a j e c t o r y I n i t i a l   P o s   ( 0 , 0 , 0 ) I n i t i a l   P o s   ( 1 , - 1 , 0 ) I n i t i a l   P o s   ( - 0 . 2 , 0 . 4 , 0 ) - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Y - p o s i t i o n   [ m ] X - p o s i t i o n   [ m ] T r a j e c t o r y   W i t h   a   T u r n     R e f e r e n c e   T r a j e c t o r y I n i t i a l   P o s   ( 0 , 0 , 0 ) I n i t i a l   P o s   ( - 0 . 2 , 0 . 4 , 0 ) I n i t i a l   P o s   ( 1 , - 1 , 0 ) ( 1 , - 1 , 0 ) ( - 0 . 2 , 0 . 4 , 0 ) ( 1 , - 1 , 0 ) ( 0 , 0 , 0 ) ( - 0 . 2 , 0 . 4 , 0 ) ( 0 , 0 , 0 )     F i g u r e   9 .   T h e   R e s u l t s   o f   A R . D r o n e   w i t h   a   s t r a i g h t   t r a j e c t o r y   a n d   a   t r a j e c t o r y   w i t h   a   t u r n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       T r a j e c t o r y   T r a c k i n g   o f   A R .   D r o n e   Q u a d r o t o r   U s i n g   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( A g u n g   P r a y i t n o )   8 2 7     A c c o r d i n g   t o   t h e   r e s u l t s   a b o v e ,   t h e   A R . D r o n e   i s   c a p a b l e   o f   f o l l o w i n g   t h e   s t r a i g h t   t r a j e c t o r y   w e l l .   A t   t h e   i n i t i a l   p o s i t i o n   ( 1 , - 1 ,   0 ) ,   t h e   a n g l e   b e t w e e n   t h e   A R . D r o n e   a n d   t h e   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   i s   v e r y   l a r g e   s o   t h a t   w h e n   t h e   A R . D r o n e   i s   h e a d i n g   t o w a r d s   i t s   t r a j e c t o r y ,   a   r e l a t i v e l y   s m a l l   o v e r s h o o t s   o c c u r r e d .   W h e n   t h e   A R . D r o n e   i s   g i v e n   t h e   s a m e   i n i t i a l   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   a s   t h e   i n i t i a l   r e f e r e n c e ,   n a t u r a l l y   t h e   A R . D r o n e   c o m p l e t e d   i t s   t a s k .   L i k e w i s e ,   w h e n   t h e   i n i t i a l   p o s i t i o n   a n d   o r i e n t a t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e   h a s   a   r e l a t i v e l y   s m a l l   a n g l e   c o m p a r e d   t o   t h e   r e f e r e n c e   t r a j e c t o r y   ( i n   t h i s   c a s e   ( - 0 . 2 ,   0 . 4 ,   0 ) ,   i t   i s   e a s y   f o r   t h e   A R . D r o n e   t o   f o l l o w   t h e   t r a j e c t o r y .   I t   i s   s h o w n   t h a t   g e n e r a l l y   t h e   A R . D r o n e   h a s   s h o r t c o m i n g s   i n   f o l l o w i n g   a   g i v e n   t r a j e c t o r y   w i t h   a   t u r n .   T h e   p o s i t i o n   o f   t h e   A R . D r o n e   a p p e a r e d   t o   b e   l a g g i n g   w h e n   c o m p a r e d   t o   i t s   r e f e r e n c e .   N e v e r t h e l e s s ,   f r o m   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s ,   t h e   A R . D r o n e   h a s   s h o w n   i t s   c a p a b i l i t y   i n   f o l l o w i n g   a   g i v e n   t r a j e c t o r y .   I n   t h e   n e x t   e x p e r i m e n t   t h e   t r a j e c t o r y   i s   c h a n g e d   i n t o   a   s q u a r e .   N a t u r a l l y ,   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s   a r e   u s e d   i n   o r d e r   t o   s e e   t h e   d r o n e s   r e s p o n s e .   T h e   l a s t   e x p e r i m e n t   i s   a   c u r v e d   t r a j e c t o r y   w i t h   t h e   s h a p e   o f   a   l e t t e r   G .   T h e   r e f e r e n c e   o f   t h i s   t r a j e c t o r y   i s   o b t a i n e d   b y   r e c o r d i n g   t h e   n a v i g a t i o n   d a t a   o f   t h e   A R . D r o n e   w h i c h   w a s   m a n u a l l y   f l o w n   w i t h   a   p r o g r a m   f r o m   a   g r o u n d   s t a t i o n   w h i c h   g i v e s   t h e   p a i r   o f   p i t c h   a n d   y a w   r a t e   s e q u e n t i a l l y .   F i g u r e   1 0   b e l o w   s h o w s   t h e   r e s u l t   o f   t h e   e x p e r i m e n t   o f   t h e   s a i d   c u r v e d   t r a j e c t o r y .   T h e   r e s u l t s   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   1 0 .     - 1 0 1 2 3 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Y - p o s i t i o n   [ m ] X - p o s i t i o n   [ m ] S q u a r e   T r a j e c t o r y     R e f e r e n c e   T r a j e c t o r y I n t i a l   P o s i t i o n   ( 0 , 0 , 0 ) I n i t i a l   P o s i t i o n   ( 1 , 1 , 0 ) - 2 - 1 0 1 2 - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 Y - p o s i t i o n   [ m ] X - p o s i t i o n   [ m ] C u r v e d   T r a j e c t o r y     R e f e r e n c e   T r a j e c t o r y I n t i a l   P o s i t i o n   ( 0 , 0 , 0 ) ( 1 , 1 , 0 ) ( 0 , 0 , 0 ) ( 0 , 0 , 0 )     F i g u r e   1 0 .   T h e   r e s u l t s   o f   A R   D r o n e   w i t h   a   s q u a r e s   t r a j e c t o r y   a n d   a   c u r v e d s   t r a j e c t o r y       I t   i s   s h o w n   o n c e   a g a i n   t h a t   t h e   s a m e   s h o r t c o m i n g s   o c c u r r e d   i n   e a c h   t u r n .   H o w e v e r ,   w h e n   t h e   t r a j e c t o r y   i s   s t r a i g h t ,   t h e   A R . D r o n e   i s   a b l e   t o   f o l l o w   i t   w e l l .   T h e   A R . D r o n e   i s   a l s o   c a p a b l e   o f   f o l l o w i n g   t h e   t r a j e c t o r y   e v e n   t h o u g h   i t s   i n i t i a l   p o s i t i o n   i s   i n   t h e   c e n t r e   o f   t h e   s q u a r e   t r a j e c t o r y .   G e n e r a l l y   t h e   A R . D r o n e   i s   a b l e   t o   f o l l o w   a   c u r v e d   t r a j e c t o r y   w e l l   e v e n   t h o u g h   t h e r e   a r e   s t i l l   s o m e   e r r o r s   i n   t h e   p o s i t i o n   o f   x   a n d   y   w h i c h   a r e   r e l a t i v e l y   s m a l l .       4 .   C o n c l u s i o n   I n   g e n e r a l ,   T h e   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   c a n   b e   u s e d   t o   s o l v e   t h e   t r a j e c t o r y - t r a c k i n g   p r o b l e m   i n   A R . D r o n e .   F r o m   t h e   e x p e r i m e n t s   t h a t   h a v e   b e e n   c a r r i e d   o u t ,   t h e   d r o n e   i s   s h o w n   t o   b e   c a p a b l e   o f   f o l l o w i n g   a   g i v e n   t r a j e c t o r y   w i t h   v a r i o u s   i n i t i a l   p o s i t i o n s .   H o w e v e r ,   t h e r e   a r e   s t i l l   s o m e   s h o r t c o m i n g s   i n   t h i s   r e s e a r c h ,   w h i c h   i n c l u d e   t h e   l a g g i n g   o f   t h e   d r o n e   w h e n   f o l l o w i n g   a   t u r n   i n   a   t r a j e c t o r y ,   e s p e c i a l l y   t h e   s h a r p   o n e s .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]     Kr a j n i k   T ,   Vo n a s e k   V,   F i s e r   D ,   F a i g l   J .   AR - D r o n e   a s   a   P l a t f o r m   f o r   R o b o t i c   R e s e a r c h   a n d   Ed u c a t i o n .   R e s e a r c h   a n d   Ed u c t a t i o n   i n   R o b o t i c s   : EU R O BO T .   H e i d e l b e r g .   2 0 1 1 .   [ 2 ]     M a r y   C ,   T o t u   L C ,   Ko l d b a e k   K.   M o d e l i n g   a n d   C o n t r o l   o f   Au t o n o m o u s   Q u a d - R o t o r .   D e p t   o f   El e c t r o n i c   Sy s t e m s   U n i v e r s i t y   o f   Aa l b o r g   D e n m a r k .   Pr o j e c t   R e p o r t .   2 0 1 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 2 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 4 :   8 1 9     8 2 8   8 2 8   [ 3 ]     J a c c o   v a n d   d e r   Sp e k ,   M a r i o   V .   AR . D r o n e   A u t o n o m o u s   C o n t r o l   a n d   Po s i t i o n   D e t e r m i n a t i o n .   Ba c h e l o r   T h e s i s .   T U - D e l f t .   2 0 1 2 .   [ 4 ]     Pi e r r e - J e a n   B,   F r a n c o i s   C ,   D a v i d   V,   N i c o l a s   P.   T h e   N a v i g a t i o n   a n d   C o n t r o l   T e c h n o l o g y   I n s i d e   t h e   AR   D r o n e   M i c r o   U AV .   1 8 t h   I F AC   W o r l d   C o n g r e s s ,   M i l a n o   I t a l y .   2 0 1 1 .   [ 5 ]     h t t p : / / a r d r o n e 2 . p a r r o t . c o m   a c c e s s e d   o n   1 1   A u g u s t   2 0 1 4 .   [ 6 ]     St e p h a n e   P,   N i c o l a s   B.   AR . D r o n e   D e v e l o p e r   G u i d e .   P a r r o t .   SD 1 . 6 .   2 0 1 1 .   [ 7 ]     G e r r a r d   M .   M o d e l i n g   a n d   C o n t r o l   o f   t h e   Pa r r o t   AR . D r o n e .   SEI T   U N S W   C a n b e r r a .   F i n a l   Pr o j e c t   R e p o r t .   2 0 1 2 .   [ 8 ]     M i c h a e l   M .   T h e   AR   D r o n e   L a b VI E W   T o o l k i t :   So f t w a r e   F r a m e w o r k   f o r   t h e   C o n t r o l   o f   L o w     C o s t   Q u a d r o t o r   A e r i a l   R o b o t s .   M a s t e r   o f   S c i e n c e   T h e s i s .   T U F T U n i v e r s i t y .   2 0 1 2 .   [ 9 ]     Su n   Y .   M o d e l i n g ,   I d e n t i f i c a t i o n   a n d   C o n t r o l   o f   a   Q u a d r o t o r   D r o n e   U s i n g   L o w - R e s o l u t i o n   Se n s i n g .   M a s t e r   o f   Sc i e n c e   T h e s i s .   U n i v e r s i t y   o f   I l l i n o i s   a t   U r b a n a - C h a m p a i g n .   2 0 1 2 .   [ 1 0 ]     G u i l h e r m e   R ,   M a n u e l   G   O ,   F r a n c i s c o   R   R .   N o n l i n e a r   H ¥   C o n t r o l l e r   f o r   t h e   Q u a d - R o t o r   H e l i c o p t e r   w i t h   I n p u t   C o u p l i n g .     1 8 t h   I F AC   W o r l d   C o n g r e s s ,   M i l a n o   I t a l y .   2 0 1 1 ;   r e p r i n t .   [ 1 1 ]     h t t p s : / / a r d r o n e l a b v i e w t o o l k i t . w o r d p r e s s . c o m /   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.