The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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Drone Hovering using PID Control

PID 제어를 이용한 드론의 호버링

  • 오지완 (남서울대학교 전자공학과) ;
  • 설재원 (남서울대학교 전자공학과) ;
  • 공연희 (남서울대학교 전자공학과) ;
  • 한승재 (남서울대학교 전자공학과) ;
  • 이승대 (남서울대학교 전자공학과)
  • Received : 2018.06.25
  • Accepted : 2018.12.15
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

In this paper, it covers technical aspect of drone by introducing the drone hovering. Arduino Uno and 3-axis attitude and azimuth sensor are the two main components of the drone. Arduino Uno is used as a main controller and 3-axis attitude and azimuth sensor are used to collect axial (X,Y,Z) data, which is massaged to determine the pitch (fore and aft tilt) and the bank (side to side tilt). Furthermore, drone stabilizes horizontal attitude by correcting these tilted angle through PID control.

전 세계적으로 드론에 대한 관심이 급증하면서, 다양한 분야에서 드론 활용에 대한 연구가 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 드론의 호버링을 실현시킴으로써 드론의 기술기반을 확립한다. Arduino Uno를 주 제어장치로 사용하였으며, 3축 자세 및 방위각 센서로 부터 얻은 데이터를 필터를 거쳐 기울어진 정도를 파악한다. 이 기울어짐을 PID 제어를 통해 보정함으로써 안정적으로 수평자세제어가 가능한 드론을 구현한다.

Keywords

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그림 1. 시스템 블록도 Fig. 1 Block diagram of system

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그림 2. PWM신호를 PPM신호로 변조 Fig. 2 Modulation of a PWM signal to a PPM signal

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그림 3. PID 제어 시스템의 블록선도 Fig. 3 Block diagram of the PID control system

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그림 4. PID를 적용에 따른 목표값 도달 시간 Fig. 4 Target value arrival time according to PID control

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그림 5. PPM 인코더 통과 전과 후의 출력 파형 Fig. 5 output waveform before and after PPM encoder pass

표 1. 수평상태에서의 myAHRS+의 오일러 각 Table 1. Euler angles of the myAHRS+ in the horizontal position

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표 2. 드론을 오른쪽 40˚ 기울였을 때 myAHRS+의 오일러 각 Table 2. Euler angles of the myAHRS+ when tilted 40 degrees to the right

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표 3. Throttle 스틱이 50%로 수평 상태의 모터 회전에 대한 파라미터 Table 3. Parameters for motor rotation in horizontal state with the Throttle Stick at 50 %

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표 4. 앞으로 30˚ 기울였을 때 모터의 회전에 파라미터의 변화 Table 4. Variation of parameters for motor rotation with a forward 30 ° angle

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