جستجو در:
دوره ۲۲، شماره ۷ - ( تیر ۱۴۰۱ )
جلد ۲۲ شماره ۷ صفحات ۴۳۹-۴۲۹ |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Baha M, Saghafi F. 3-D Dynamic Modeling and Simulation of a Quadrotor Transporting Cable-Suspended Payload Generating Stochastic Forces. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (7) :429-439
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-47697-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-47697-fa.html
بهاء میرشمس، ثقفی فریبرز. مدلسازی دینامیکی و شبیهسازی سه بعدی یک چهارپره به هنگام انتقال محموله آویزان به کابل با قابلیت تولید نیروهای تصادفی. مهندسی مکانیک مدرس. ۱۴۰۱; ۲۲ (۷) :۴۲۹-۴۳۹
میرشمس بهاء۱ 
، فریبرز ثقفی* ۲
، فریبرز ثقفی* ۲
۱- دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا
۲- دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا ،saghafi@sharif.edu
۲- دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا ،
چکیده: (۲۳۷۶ مشاهده)
در این پژوهش، به مدلسازی دینامیکی سه بعدی یک چهارپره حامل با کابل در حضور بار مولد نیروهای تصادفی پرداخته میشود. در بسیاری موارد عملی با محمولههایی سروکار داریم که بر مبنای دینامیک ذاتی خود یا برهمکنش با محیط قادر به تولید نیروهای نوسانی با دامنه و فرکانس تصادفی هستند که این موضوع میتواند به شدت دینامیک سامانه حامل را تحت تاثیر قرار دهد. نوآوری پژوهش حاضر، درنظرگیری این نیروها و نمایش تاثیر آنها بر دینامیک چهارپره است. همچنین جهت انطباق بهتر مدل با سامانه واقعی، فرض میشود که نقطه اتصال کابل منطبق بر مرکز ثقل پرنده نبوده و اینرسی کابل در فرایند مدلسازی در نظر گرفته میشود. در این راستا، معادلات حرکت سامانه بر مبنای هر دو روش اولر-لاگرانژ و نیوتن-اولر استخراج خواهند گردید. پس از دستیابی به معادلات حرکت، صحت مدل دینامیکی در سه مرحله مورد بررسی قرار میگیرد. در گام نخست با انجام شبیهسازی، اعتبار مدل غیرخطی مورد سنجش قرار گرفته و تحلیل دینامیکی صورت میپذیرد. در گام بعد با ارزیابی ساختار مدل، نشان داده میشود که معادلات حرکت برخی ویژگیهای ساختاری یک مدل دینامیکی مطلوب را برآورده مینماید. سپس، با برابر صفر قرار دادن برخی پارامترها و متغیرها، نشان داده میشود که مدلهای سادهتر ارائه شده در برخی مراجع را میتوان از مدل جامع مذکور بدست آورد. در آخر به بحث و نتیجهگیری حاصل از کار پرداخته خواهد شد.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
دینامیک و سینماتیک
دریافت: 1399/8/26 | پذیرش: 1400/9/30 | انتشار: 1401/4/10
دریافت: 1399/8/26 | پذیرش: 1400/9/30 | انتشار: 1401/4/10
فهرست منابع
1. [1] Orsag M, Korpela C, Oh P. Modeling and control of MM-UAV: Mobile manipulating unmanned aerial vehicle. Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2013 Jan 1; 69(1-4):227-40. [DOI:10.1007/s10846-012-9723-4]
2. [2] Thomas J, Polin J, Sreenath K, Kumar V. Avian-inspired grasping for quadrotor micro UAVs. In International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference 2013 Aug 4 (Vol. 55935, p. V06AT07A014). American Society of Mechanical Engineers.
3. [3] Cicolani LS, Kanning G, Synnestvedt R. Simulation of the dynamics of helicopter slung load systems. Journal of the American Helicopter Society. 1995 Oct 1; 40(4): 44-61. [DOI:10.4050/JAHS.40.44]
4. [4] Oh SR, Ryu JC, Agrawal SK. Dynamics and Control of a Helicopter Carrying a Payload Using a Cable-Suspended Robot. 2006, 1113-1121. [DOI:10.1115/1.2218882]
5. [5] Zameroski D, Starr G, Wood J, Lumia R. Rapid swing-free transport of nonlinear payloads using dynamic programming. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2008 Jul 1; 130(4). [DOI:10.1115/1.2936384]
6. [6] Alothman Y, Gu D. Using constrained model predictive control to control two quadrotors transporting a cable-suspended payload. In 2018 13th World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA). 2018 Jul 4 (pp. 228-233). IEEE. [DOI:10.1109/WCICA.2018.8630488]
7. [7] Barikbin B, Fakharian A. Trajectory tracking for quadrotor UAV transporting cable-suspended payload in wind presence. Transactions of the Institute of Measurement and Control. 2019 Mar; 41(5):1243-55. [DOI:10.1177/0142331218774606]
8. [8] Sreenath K, Kumar V. Dynamics, control and planning for cooperative manipulation of payloads suspended by cables from multiple quadrotor robots. rn. 2013 Jun; 1(r2):r3. [DOI:10.15607/RSS.2013.IX.011]
9. [9] Guerrero ME, Mercado DA, Lozano R, García CD. Passivity based control for a quadrotor UAV transporting a cable-suspended payload with minimum swing. In2015 54th IEEE Conference on Decision and Control (CDC) 2015 Dec 15 (pp. 6718-6723). IEEE. [DOI:10.1109/CDC.2015.7403277]
10. [10] Guerrero-Sánchez ME, Mercado-Ravell DA, Lozano R, García-Beltrán CD. Swing-attenuation for a quadrotor transporting a cable-suspended payload. ISA transactions. 2017 May 1; 68:433-49. [DOI:10.1016/j.isatra.2017.01.027]
11. [11] Goodarzi FA, Lee D, Lee T. Geometric stabilization of a quadrotor UAV with a payload connected by flexible cable. In2014 American Control Conference 2014 Jun 4 (pp. 4925-4930). IEEE. [DOI:10.1109/ACC.2014.6859419]
12. [12] Dai S, Lee T, Bernstein DS. Adaptive control of a quadrotor UAV transporting a cable-suspended load with unknown mass. In53rd IEEE Conference on Decision and Control 2014 Dec 15 (pp. 6149-6154). IEEE. [DOI:10.1109/CDC.2014.7040352]
13. [13] Goodarzi FA, Lee T. Dynamics and control of quadrotor UAVs transporting a rigid body connected via flexible cables. In2015 American Control Conference (ACC) 2015 Jul 1 (pp. 4677-4682). IEEE. [DOI:10.1109/ACC.2015.7172066]
14. [14] Lee T. Geometric control of quadrotor UAVs transporting a cable-suspended rigid body. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2017 Feb 6; 26(1):255-64. [DOI:10.1109/TCST.2017.2656060]
15. [15] Palunko I, Fierro R. Cruz P. Trajectory generation for swing free maneuvers of a quadrotor with suspended payload: A Dynamic Programming Approach." IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2012 May 14, (pp. 2691-2697). IEEE. [DOI:10.1109/ICRA.2012.6225213]
16. [16] Guerrero ME, Mercado DA, Lozano R, García CD. IDA-PBC methodology for a quadrotor UAV transporting a cable-suspended payload. In2015 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) 2015 Jun 9 (pp. 470-476). IEEE. [DOI:10.1109/ICUAS.2015.7152325]
17. [17] Baha M, Saghafi F, 2-D Dynamic modeling and simulation of a quadrotor, transporting a cable-suspended payload with stochastic forces. The 28th Iranian Society of Mechanical Engineering (ISME2020), AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran. 2020 May.
18. [18] Zipfel PH. Modeling and simulation of aerospace vehicle dynamics. American Institute of Aeronautics and Astronautics; 2007 Apr 15. [DOI:10.2514/4.862182]
19. [19] Chovancová A, Fico T, Chovanec Ľ, Hubinsk P. Mathematical modelling and parameter identification of quadrotor (a survey). Procedia Engineering. 2014 Jan 1; 96:172-81. [DOI:10.1016/j.proeng.2014.12.139]
20. [20] Luukkonen T. Modelling and control of quadcopter. Independent research project in applied mathematics, Espoo. 2011 Aug 22; 22.
21. [21] Cruz PJ. Fierro R. Cable-Suspended Load Lifting by a Quadrotor UAV: Hybrid Model, Trajectory Generation, and Control. Autonomous Robots. 2017 Dec; 41(8):1629-43. [DOI:10.1007/s10514-017-9632-2]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |