Formation control for multiple mini drones

In the modern era, where the need for automation of more and more processes is imperative, the advent of drones has led to revolutionary applications that are poised to change both the trajectory of technology and everyday life. The aerial presence of drones has contributed to the development of num...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Τάντουλας, Ανδρέας
Άλλοι συγγραφείς: Tantoulas, Andreas
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/25476
id nemertes-10889-25476
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Formation control
Drones
Trajectory tracking
Έλεγχος σχηματισμού
Ιπτάμενα οχήματα
Παρακολούθηση τροχιάς
spellingShingle Formation control
Drones
Trajectory tracking
Έλεγχος σχηματισμού
Ιπτάμενα οχήματα
Παρακολούθηση τροχιάς
Τάντουλας, Ανδρέας
Formation control for multiple mini drones
description In the modern era, where the need for automation of more and more processes is imperative, the advent of drones has led to revolutionary applications that are poised to change both the trajectory of technology and everyday life. The aerial presence of drones has contributed to the development of numerous and diverse sectors. On one hand, the art of photography and video recording has reached a new level with the emergence of drones, while issues such as monitoring and surveillance now have a different and "aerial" approach. Furthermore, the evolution of flying vehicles has led to the construction of drones of various sizes, expanding the field of application. More specifically, smaller-sized drones, also known as mini-drones, have fully replaced existing systems due to their flexibility and efficiency, while simultaneously reducing risks and human involvement. Their configuration in swarms can even bring greater flexibility and possibly higher performance. However, ensuring stability and precision is critical for the coordination and effectiveness of a swarm. In this thesis, we studied a system of multiple drones and implemented an efficient controller using the Theory and Control of Systems. The first chapter analyzes the significance of the problem and the objective of this particular work. In the following chapter, an introduction to formation control theory is provided, along with its categorization based on agents and the coordinate system used each time. The third chapter provides a detailed description of the system to be controlled and initially simulates it in the "MATLAB" environment. The subsequent chapter encompasses the experimental implementation, which includes flights of mini-drones as well as the installation of their position detection system. Finally, we summarize our results and draw conclusions regarding the implemented formation control categories.
author2 Tantoulas, Andreas
author_facet Tantoulas, Andreas
Τάντουλας, Ανδρέας
author Τάντουλας, Ανδρέας
author_sort Τάντουλας, Ανδρέας
title Formation control for multiple mini drones
title_short Formation control for multiple mini drones
title_full Formation control for multiple mini drones
title_fullStr Formation control for multiple mini drones
title_full_unstemmed Formation control for multiple mini drones
title_sort formation control for multiple mini drones
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/25476
work_keys_str_mv AT tantoulasandreas formationcontrolformultipleminidrones
AT tantoulasandreas elenchosschēmatismougiapollaplaiptamenarompotikaochēmata
_version_ 1799945007607578624
spelling nemertes-10889-254762023-07-12T04:05:51Z Formation control for multiple mini drones Έλεγχος σχηματισμού για πολλαπλά ιπτάμενα ρομποτικά οχήματα Τάντουλας, Ανδρέας Tantoulas, Andreas Formation control Drones Trajectory tracking Έλεγχος σχηματισμού Ιπτάμενα οχήματα Παρακολούθηση τροχιάς In the modern era, where the need for automation of more and more processes is imperative, the advent of drones has led to revolutionary applications that are poised to change both the trajectory of technology and everyday life. The aerial presence of drones has contributed to the development of numerous and diverse sectors. On one hand, the art of photography and video recording has reached a new level with the emergence of drones, while issues such as monitoring and surveillance now have a different and "aerial" approach. Furthermore, the evolution of flying vehicles has led to the construction of drones of various sizes, expanding the field of application. More specifically, smaller-sized drones, also known as mini-drones, have fully replaced existing systems due to their flexibility and efficiency, while simultaneously reducing risks and human involvement. Their configuration in swarms can even bring greater flexibility and possibly higher performance. However, ensuring stability and precision is critical for the coordination and effectiveness of a swarm. In this thesis, we studied a system of multiple drones and implemented an efficient controller using the Theory and Control of Systems. The first chapter analyzes the significance of the problem and the objective of this particular work. In the following chapter, an introduction to formation control theory is provided, along with its categorization based on agents and the coordinate system used each time. The third chapter provides a detailed description of the system to be controlled and initially simulates it in the "MATLAB" environment. The subsequent chapter encompasses the experimental implementation, which includes flights of mini-drones as well as the installation of their position detection system. Finally, we summarize our results and draw conclusions regarding the implemented formation control categories. Στη σύγχρονη εποχή, όπου η ανάγκη για αυτοματοποίηση ολοένα και περισσότερων διαδικασιών παρουσιάζεται επιτακτική, η έλευση των drones έχει οδηγήσει σε επαναστατικές εφαρμογές που έρχονται για να αλλάξουν τόσο την ρότα της τεχνολογίας, όσο και την απλή καθημερινότητα. Η εναέρια παρουσία των drones έχει συμβάλλει στην ανάπτυξη πολλών και διαφορετικών κλάδων. Από τη μία, η τέχνη της φωτογραφίας και η καταγραφή βίντεο έχουν αλλάξει επίπεδο με την εμφάνιση των drones, ενώ επίσης προβλήματα όπως η παρακολούθηση και η εποπτεία έχουν πλέον διαφορετική και «εναέρια» προσέγγιση. Επιπλέον, η εξέλιξη των ίδιων των ιπτάμενων οχημάτων έχει οδηγήσει στην κατασκευή κάθε μεγέθους drone διευρύνοντας έτσι το πεδίο εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα, μικρότερα σε διαστάσεις drones, γνωστά και ως mini-drones, έχουν καταφέρει λόγω του μεγέθους τους να αντικαταστήσουν πλήρως τα υπάρχοντα συστήματα, δεδομένης της ευελιξίας και της αποδοτικότητας τους, μειώνοντας παράλληλα τους κινδύνους και την ανθρώπινη συμμετοχή. Η συγκρότηση τους σε σμήνη μπορεί μάλιστα να επιφέρει μεγαλύτερη ευελιξία και ίσως μεγαλύτερη απόδοση. Παρ’ όλα αυτά, η διασφάλιση της σταθερότητας και της ακρίβειας είναι κρίσιμη για τον συντονισμό και την αποτελεσματικότητα ενός σμήνους. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετήσαμε ένα σύστημα πολλαπλών drones και υλοποιήσαμε έναν αποδοτικό ελεγκτή με χρήση της Θεωρίας και του Ελέγχου Συστημάτων. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται η σημασία του προβλήματος και στόχος της συγκεκριμένης εργασίας. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται μια εισαγωγή στη θεωρία του ελέγχου σχηματισμού και στην κατηγοριοποίηση αυτού ανάλογα με τους φορείς (agents) και το σύστημα συντεταγμένων που χρησιμοποιούν κάθε φορά. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το σύστημα που καλείται να ελεγχθεί και προσομοιάζεται αρχικά σε περιβάλλον “MATLAB”. Το επόμενο κεφάλαιο περιλαμβάνει την πειραματική υλοποίηση, που αποτελείται τόσο από τις πτήσεις των mini-drones, αλλά και από την εγκατάσταση του συστήματος εντοπισμού της θέσης αυτών. Τέλος, συνοψίζουμε τα αποτελέσματά μας και καταλήγουμε στα συμπεράσματα των κατηγοριών ελέγχου σχηματισμού που υλοποιήθηκαν. 2023-07-11T08:26:43Z 2023-07-11T08:26:43Z 2023-06-28 https://hdl.handle.net/10889/25476 en application/pdf