가변 질량과 액체 흔들림을 고려한 식물 보호 용 쿼드로터의 적응형 Pi 기반 슬라이딩 모드 제어

자율 액체 수송 무인항공기(UAV)의 안정성은 농업 현장 정밀 분무에 매우 중요하다. 본 논문은 농약 살포 시 질량 변화 및 액체 흔들림 동역학의 영향을 받는 농업용 쿼드로터 UAV를 안정화하기 위해 설계된 적응형 강인 제어 기법을 제안한다. 액체 흔들림과 시간 의존적 질량 변화를 모두 고려하여 UAV-액체 상호작용을 명확히 나타내는 포괄적 비선형 수학 모델을 개발하였다. 신경망 식별기를 포함한 적응형 PI 기반 슬라이딩 모드 제어기를 제안하며, 이는 미지의 흔들림 힘을 추정하고 비선형 교란 관측기를 통해 외부 교란을 완화한다. 설계된 Lyapunov 함수를 통한 이론적 분석은 변경되는 액체 질량 조건 하에서도 폐루프 시스템의 강인성, 안정성 및 유계 추정 오차를 확인한다. 시뮬레이션 실험은 제안된 방법의 유효성을 검증하였으며, 기존의 비례 적분 미분(PID) 제어기 대비 x축과 y축에서 각각 약 41.4% 및 53.8%의 궤적 추종 정확도, 안정화 및 교란 저항 성능 향상을 달성하였다. 전반적으로 본 연구는 흔들림 유발 문제를 효과적으로 관리함으로써 UAV 제어 방법론을 발전시킨다.