Recently, transformable Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have become a subject of great interest in the field of flying systems, due to their maneuverability, agility and morphological capacities. They can be used for specific missions and in more congested spaces. Moreover, this novel class of UAVs is considered as a viable solution for providing flying robots with specific and versatile functionalities. In this paper, we propose (i) a new design of a transformable quadrotor with (ii) generic modeling and (iii) adaptive control strategy. The proposed UAV is able to change its flight configuration by rotating its four arms independently around a central body, thanks to its adaptive geometry. To simplify and lighten the prototype, a simple mechanism with a light mechanical structure is proposed. Since the Center of Gravity (CoG) of the UAV moves according to the desired morphology of the system, a variation of the inertia and the allocation matrix occurs instantly. These dynamics parameters play an important role in the system control and its stability, representing a key difference compared with the classic quadrotor. Thus, a new generic model is developed, taking into account all these variations together with aerodynamic effects. To validate this model and ensure the stability of the designed UAV, an adaptive backstepping control strategy based on the change in the flight configuration is applied. MATLAB simulations are provided to evaluate and illustrate the performance and efficiency of the proposed controller. Finally, some experimental tests are presented.

中文翻译：

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迈向具有通用建模和可变形四旋翼自适应控制的新设计

最近，可变形无人机（UAV）因其机动性、敏捷性和形态能力而成为飞行系统领域的一个重要课题。它们可用于特定任务和更拥挤的空间。此外，这种新型无人机被认为是为飞行机器人提供特定和多功能功能的可行解决方案。在本文中，我们提出 (i) 一种具有 (ii) 通用建模和 (iii) 自适应控制策略的可变形四旋翼新设计。由于其自适应几何结构，拟议的无人机能够通过围绕中心体独立旋转其四个臂来改变其飞行配置。为了简化和减轻原型，提出了一种具有轻型机械结构的简单机构。由于无人机的重心 (CoG) 根据系统所需的形态移动，惯性和分配矩阵的变化会立即发生。这些动力学参数在系统控制及其稳定性中发挥着重要作用，与经典四旋翼相比是一个关键的区别。因此，开发了一个新的通用模型，同时考虑了所有这些变化以及空气动力学效应。为了验证该模型并确保所设计无人机的稳定性，应用了基于飞行配置变化的自适应反推控制策略。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。惯性和分配矩阵的变化立即发生。这些动力学参数在系统控制及其稳定性中发挥着重要作用，与经典四旋翼相比是一个关键的区别。因此，开发了一个新的通用模型，同时考虑了所有这些变化以及空气动力学效应。为了验证该模型并确保所设计无人机的稳定性，应用了基于飞行配置变化的自适应反推控制策略。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。惯性和分配矩阵的变化立即发生。这些动力学参数在系统控制及其稳定性中发挥着重要作用，与经典四旋翼相比是一个关键的区别。因此，开发了一个新的通用模型，同时考虑了所有这些变化以及空气动力学效应。为了验证该模型并确保所设计无人机的稳定性，应用了基于飞行配置变化的自适应反推控制策略。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。代表与经典四旋翼相比的关键区别。因此，开发了一个新的通用模型，同时考虑了所有这些变化以及空气动力学效应。为了验证该模型并确保所设计无人机的稳定性，应用了基于飞行配置变化的自适应反推控制策略。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。代表与经典四旋翼相比的关键区别。因此，开发了一个新的通用模型，同时考虑了所有这些变化以及空气动力学效应。为了验证该模型并确保所设计无人机的稳定性，应用了基于飞行配置变化的自适应反推控制策略。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。提供了 MATLAB 仿真来评估和说明所提出的控制器的性能和效率。最后，给出了一些实验测试。