Konzeption und Realisierung einer Regelungs- & Steuerungssoftware für einen Quadcopter

Design and implementation of a control system software for a quadcopter

  • Diese Arbeit behandelt die Eigenentwicklung eines Quadcopters unter der speziellen Vorgabe einen Demonstrator für eingebettete Systeme bereitzustellen. Der dafür notwendige Entwicklungsprozess wird von der Konzeption über den Entwurf hin zur Implementierung betrachtet. Um einen theoretischen Ansatz zur Lageregelung zu erhalten, ist eine umfangreiche Modellierung sowie eine exakte Messung der physikalischen Parameter notwendig. Die dafür benötigten Daten werden auf verschiedenen Testständen ermittelt. Daraus ist die Konzeption eines Lagereglers möglich, der durch das zu Grunde liegende Modell leicht an verschiedene Ausprägungen des Quadcopters angepasst werden kann. Die Eigenschaften der SoftDiese Arbeit behandelt die Eigenentwicklung eines Quadcopters unter der speziellen Vorgabe einen Demonstrator für eingebettete Systeme bereitzustellen. Der dafür notwendige Entwicklungsprozess wird von der Konzeption über den Entwurf hin zur Implementierung betrachtet. Um einen theoretischen Ansatz zur Lageregelung zu erhalten, ist eine umfangreiche Modellierung sowie eine exakte Messung der physikalischen Parameter notwendig. Die dafür benötigten Daten werden auf verschiedenen Testständen ermittelt. Daraus ist die Konzeption eines Lagereglers möglich, der durch das zu Grunde liegende Modell leicht an verschiedene Ausprägungen des Quadcopters angepasst werden kann. Die Eigenschaften der Software können durch einen speziell dafür entworfenen Simulator getestet werden. Für die Steuerung und Regelung wird ein Software-Framework konzipiert und implementiert. Durch seinen modularen Aufbau kann es an zukünftige Anforderungen leicht angepasst werden. So ist der Einsatz auf unterschiedlichen Systemarchitekturen vorgesehen, wofür exemplarisch zwei Echtzeitbetriebssysteme analysiert werden. Die Vielfältigkeit der Problematik wird im Zusammenspiel unterschiedlicher Ingenieursdisziplinen wie Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau und Regelungstechnik deutlich.show moreshow less
  • This work addresses the development, from scratch, of a quadrotor with an emphasis on building a demonstrator for embedded systems. This work covers the entire development process, from design to implementation. To obtain a theoretical approach for balancing, which is crucial for the operation of the quadrotor, extensive modeling and precise measurement of physical parameters is necessary. The required data is collected from different test benches. Based on that a design of the balance controller is made which can easily be adapted to different types of quadrotors. The software properties may be tested on a simulator which is designed specifically for this task. A software framework for steeThis work addresses the development, from scratch, of a quadrotor with an emphasis on building a demonstrator for embedded systems. This work covers the entire development process, from design to implementation. To obtain a theoretical approach for balancing, which is crucial for the operation of the quadrotor, extensive modeling and precise measurement of physical parameters is necessary. The required data is collected from different test benches. Based on that a design of the balance controller is made which can easily be adapted to different types of quadrotors. The software properties may be tested on a simulator which is designed specifically for this task. A software framework for steering and controlling is implemented. Because of its modular structure it can easily be adapted to future requirements. The design allows for operation on different system architectures. Two real-time operating systems are analyzed in that respect. The diversity of the problem becomes obvious when looking at the interaction of different fields of engineering like electrical engineering, computer science, mechanical engineering and control engineering.show moreshow less

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Metadaten
Author:Benedikt Dremel, Sebastian Harl, Sebastian Kotulla
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-12110
Document Type:Study Thesis
Language:German
Year of Completion:2008
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Release Date:2008/12/12
Tag:Quadcopter; Quadrocopter; UAV
Quadcopter; Quadrocopter; UAV
SWD-Keyword:Adaptive Steuerung; Digitale Steuerung; Echtzeitsystem; Flugkörper; Flugmaschine; Lageregelung; Systemsoftware
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / Informatik, Wissen, Systeme / Datenverarbeitung; Informatik
open_access (DINI-Set):open_access

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