ĐIỀU KHIỂN QUADROTOR SỬ DỤNG PID KẾT HỢP GIẢI THUẬT TỐI ƯU
Tóm tắt
Bài báo trình bày phương pháp điều khiển độ cao và tư thế quadrotor sử dụng bộ điều khiển PID kết hợp giải thuật tối ưu đom đóm FA (Firefly Algorithm). Mô hình động lực học quadrotor và cấu trúc điều khiển PID được kế thừa từ các tài liệu tham khảo, trong đó hệ thống điều khiển tập trung vào bốn kênh gồm độ cao, góc roll, góc pitch và góc yaw. Trên cơ sở bộ PID truyền thống, chỉ tiêu ITAE được lựa chọn để xây dựng hàm mục tiêu cho giải thuật FA nhằm tối ưu 12 thông số PID. Các bộ điều khiển PID thông thường và PID–FA được mô phỏng trên MATLAB/Simulink và so sánh thông qua đáp ứng thời gian cùng chỉ tiêu ITAE. Kết quả mô phỏng cho thấy PID–FA giúp giảm sai số kéo dài theo thời gian, hạn chế dao động và cải thiện độ ổn định của hệ thống so với PID thông thường.
References
[1] T. Madani and A. Benallegue, “Backstepping control for a quadrotor helicopter,” in Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), Beijing, China, 2006, pp. 3255–3260.
[2] S. Bouabdallah, “Design and control of quadrotors with application to autonomous flying,” Ph.D. dissertation, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, Switzerland, 2007.
[3] T. L. Mien and T. N. Tu, “Design and quality evaluation of the position and attitude control system for 6-DOF UAV quadcopter using heuristic PID tuning methods,” Int. J. Robot. Control Syst., vol. 4, no. 4, pp. 1712–1730, Oct. 2024, doi: 10.31763/ijrcs.v4i4.1594.
[4] N. H. Sahrir and M. A. M. Basri, “PSO–PID controller for quadcopter UAV: Index performance comparison,” Arab. J. Sci. Eng., vol. 48, no. 11, pp. 15241–15255, Nov. 2023, doi: 10.1007/s13369-023-08088-x.
[5] O. K. Soyinka, M. N. Ikpaya, and L. Luka, “Study on PID gain parameter optimization for a quadcopter under static wind turbulence using bio-inspired algorithms,” Discover Electronics, vol. 2, art. no. 8, 2025, doi: 10.1007/s44291-025-00049-y.
[6] R. G. Ghane and M. Y. Hassan, “Advanced hybrid nonlinear control for morphing quadrotors,” Math. Model. Eng. Probl., vol. 10, no. 4, pp. 1216–1224, Aug. 2023, doi: 10.18280/mmep.100414.
[7] H. Bolandi, M. Rezaei, R. Mohsenipour, H. Nemati, and S. M. Smailzadeh, “Attitude control of a quadrotor with optimized PID controller,” Intell. Control Autom., vol. 4, no. 3, pp. 335–342, 2013, doi: 10.4236/ica.2013.43039.
[8] T. L. Mien and V. V. Duy, “The altitude, position PID controllers design for UAV quadcopter: From theory to experiment,” J. Meas. Control Autom., vol. 29, no. 3, pp. 23–32, Oct. 2025, doi: 10.64032/mca.v29i3.318.
[9] B. Keskin and K. Keskin, “Position control of quadrotor using firefly algorithm,” El-Cezerî J. Sci. Eng., vol. 9, no. 2, pp. 554–566, 2022, doi: 10.31202/ecjse.975718.
[10] X.-S. Yang, Nature-Inspired Optimization Algorithms. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, 2014.
[11] X.-S. Yang, “Firefly algorithm, stochastic test functions and design optimisation”, Int. J. Bio-Inspired Comput., vol. 2, no. 2, pp. 78–84, 2010, doi: 10.1504/IJBIC.2010.032124.