Синтез фильтра Калмана для управления асимметричным квадрокоптером с оптимизацией отношения ковариационных матриц
Аннотация
Дата поступления статьи: 20.07.2025Работа посвящена применению линейного фильтра Калмана (ФК) для оценки угла крена квадрокоптера с конструктивной асимметрией, при которой управляющее воздействие имеет ненулевую постоянную составляющую. Это нарушает стандартное предположение о нулевом математическом ожидании и снижает эффективность традиционных реализаций ФК. Предложен метод синтеза фильтра на основе оптимизации отношения ковариационных матриц с использованием критерия, учитывающего среднеквадратичную ошибку и время переходного процесса. Эффективность подхода подтверждена имитационными и натурными экспериментами на установке с IMU-6050 и Arduino Nano. Полученные результаты подтвердили, что предлагаемый фильтр Калмана обеспечивает повышенную точность оценок угла и угловой скорости, что упрощает его настройку для асимметричных динамических систем.
Ключевые слова: фильтр Калмана, квадрокоптер с асимметрией, оптимизация ковариационных матриц, функционала со среднеквадратичной ошибкой и временем процесса, комплиментарный фильтр, управление креном и тангажем