Adaptive Trajektorienfolgeregelung für Quadrokopter basierend auf der L-1-adaptiven Regelungstheorie

Diese Arbeit stellt eine adaptive Backsteppingregelung zur Trajektorienfolge für die Position und das Heading eines Quadrokopters vor. Der Regelalgorithmus ist dafür entwickelt, schnelle Flugmanöver zu realisieren und alle Modellunsicherheiten sowie eine Vielzahl an Störungen zu kompensieren. Dazu greift der Entwurf einen Ansatz der L1-adaptiven Regelung für nichtlineare und zeitvariante Referenzsysteme auf, passt ihn an das Backsteppingschema an und modifiziert ihn, so dass die nominale Regelung von der Adaption entkoppelt. Es werden zwei Nachweise geführt und verglichen, welche die Beschränktheit aller Systemsignale zeigen. Simulationen und Experimente verifizieren den vorgestellten Ansatz und veranschaulichen dessen hohe Leistungsfähigkeit. This thesis presents an adaptive backstepping controller for the position and heading trajectory tracking of a quadrotor. The controller is designed to enable tracking of fast trajectories and to compensate for all model uncertainties as well as for a wide range of disturbances. The design adopts and modifies the L1 adaptive control approach for nonlinear and time-varying reference systems to fit into the backstepping design and to decouple the nominal controller from the adaptation. Two different methods are derived and compared that verify the boundedness of all control signals. Simulations and experimental tests verify the presented controller and demonstrate its high performance.