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Robust disturbance observer based control of unmanned helicopter

Spiller, Mark und Ehlert, Tobias und Kleinhans, Frauke und Schitz, Philipp und Strbac, Alexander (2025) Robust disturbance observer based control of unmanned helicopter. CEAS Aeronautical Journal. Springer. doi: 10.1007/s13272-025-00827-0. ISSN 1869-5582.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s13272-025-00827-0

Kurzfassung

This paper considers robust disturbance observer design for an autonomous helicopter. The disturbance observer is a wellestablished method originally developed for the mitigation of disturbance effects in minimum-phase single-input single-output systems. Recently, the disturbance observer design has been extended to non-minimum-phase multiple-input multiple-output systems using an H∞ method. Due to the applicability to non-minimum-phase systems, the new disturbance observer design becomes also attractive for aerospace applications. However, there are no guaranteed stability margins that can be achieved with the H∞-based design approach. In fact, stability margins may easily be degraded when the disturbance observer is integrated into an existing controller-plant closed-loop. In this paper, a robust disturbance observer design is proposed. Therefore, complex uncertainties are introduced to model gain and phase variations. Robustification of the observer is achieved using design principals of mu-synthesis. As consequence, the proposed method enhances the robust performance of the observer and leads to less degradation of stability margins in comparison to the original design procedure. An application example is provided which considers mitigation of wind effects for the inner-loop control of an unmanned helicopter.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213459/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Robust disturbance observer based control of unmanned helicopter
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spiller, Markmark.spiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-9612-5671182050031
Ehlert, TobiasTobias.Ehlert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-9348-6482182050032
Kleinhans, Fraukefrauke.kleinhans (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schitz, Philippphilipp.schitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7365-3430182050033
Strbac, AlexanderAlexander.Strbac (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9660-5017182050034
Datum:22 März 2025
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/s13272-025-00827-0
Verlag:Springer
ISSN:1869-5582
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Disturbance observer, H∞-based design, mu-synthesis, Unmanned aircraft
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Unbemannte Flugsysteme
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Unbemannte Luftfahrzeuge
Institut für Flugsystemtechnik > Hubschrauber
Institut für Flugsystemtechnik
Hinterlegt von: Spiller, Mark
Hinterlegt am:11 Apr 2025 11:31
Letzte Änderung:14 Apr 2025 13:30

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