کوادروتور یکی از رایج‌ترین مدل‌های پرنده بدون سرنشین با چهار ملخ محرک است که ساختار مکانیکی ساده، سبک و کوچکی دارد و در عین حال از قابلیت مانوردهی بالایی برخوردار است. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیر‌تحریک این پرنده بدون سرنشین چهار ملخه نیازمند کنترل‌کننده‌‌های پیشرفته‌تری برای غلبه بر اغتشاش‌های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. به ویژه زیر‌سیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور نیازمند پاسخی سریع، بدون بالازدگی و با کمترین خطای حالت دائم است. در این مقاله، با بهره‌گیری از سیستم‌های فازی و مرتبه کسری، کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری برای هدایت سیستم کوادروتور به منظور بهبود سرعت پاسخ‌گویی، دقت ردیابی و مقاومت سیستم کنترل نسبت به کنترل‌کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی شده است. ساختار کنترل‌کننده زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور براساس تئوری کنترل حلقه داخلی-بیرونی طراحی شده که در آن از تحلیل سینماتیک معکوس صریح و تحلیلی سیستم برای ارتباط حلقه‌های‌ داخلی و بیرونی استفاده شده است. همچنین، در مدل دینامیکی کوادروتور، دینامیک موتورها و اشباع محرکه‌ها لحاظ شده و تاثیر آن بر عملکرد کنترل‌کننده‌ها بررسی شده است. برای ارزیابی عملکرد ردیابی کنترل‌کننده‌ها یک مسیر به شکل مانور هوایی هشت طراحی شده و عملکرد کنترل‌کننده‌ها در غیاب و در حضور اغتشاش باد سنجیده شده است. دقت کنترل‌کننده‌ها در ردیابی مسیر حرکت براساس شاخص‌های بیشترین قدر مطلق خطا و انتگرال قدر مطلق خطا مطالعه و مقایسه شده است که نشان می‌دهد کنترل‌کننده پیشنهادی PID فازی مرتبه کسری به خوبی توانسته عملکرد سیستم را بهبود ببخشد.

واژه‌های کلیدی: کوادروتور، ردیابی مسیر، کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی، سیستم‌های فازی، محاسبات مرتبه کسری

متن کامل [PDF 5629 kb]   (3752 دریافت)