Adaptive control implementation to include ground effect on UAV simulator

It has been observed that the research on Multirotors UAV has been increased rapidly for few years. Most of the time the focus has been on the autonomy, flight control and manoeuvrability of the rotorcrafts and relatively the near ground phenomena hasn't been studied in details. When the rotorcraft flies at low altitudes, the performance can greatly be influenced during some critical phases of flight, especially during the take-off and landing phase. Previously, some work has been done at Politecnico di Milano on the characterization of the ground effect and then the first approach for the compensation has been implemented. The phenomena was introduced initially in the simulator using results of different flight experiments conducted before and then a compensation was introduced inside the mixer using the optimised formulation of the Cheeseman and Bennett expression. The main objective of this thesis is to continue the research on compensation by the inclusion of adaptive augmentation on the altitude control system of multirotor UAVs (the same used in previous thesis). First and foremost step is the development of single axis adaptive scheme. Once the adaptation is performed on 1-DOF altitude dynamics, the scheme is then integrated in the complete simulation model, which is then analysed and compared with the previous model without adaptation.

È stato osservato che la ricerca sugli UAV multi-rotore è rapidamente aumentata per alcuni anni. La maggior parte delle volte, l'attenzione sull'autonomia, il controllo del volo e la manovrabilità delle pale rotanti e dei fenomeni di terra relativamente vicini non sono stati studiati in dettaglio. Quando l'aereo si muove a basse altitudini, le prestazioni possono essere significativamente influenzate durante alcune fasi critiche del volo, specialmente durante la fase di decollo e atterraggio. In precedenza, al Politecnico di Milano è stato svolto un lavoro sull'inclusione dell'effetto suolo nel modello dinamico di aeromobile ad ala rotante progettato nell'università stessa e infine è stato studiato il compenso. I fenomeni sono stati introdotti per primi nel simulatore utilizzando i risultati di diversi esperimenti di volo condotti prima e poi è stata introdotta una compensazione all'interno del mixer usando la formulazione ottimizzata dell'espressione di Cheeseman e Bennett. L'obiettivo principale di questa tesi è di continuare la ricerca sulla compensazione mediante l'inclusione di Adattamento Avanzato sul sistema di controllo dell'altitudine degli UAV multi-rotore (lo stesso usato nella precedente tesi). Il primo passo è lo sviluppo dello schema adattivo ad asse singolo. Una volta eseguito l'adattamento sulla dinamica di altitudine 1-DOF, lo schema viene quindi integrato nel modello di simulazione completo, che viene quindi analizzato e confrontato con il modello precedente senza adattamento