مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل سَمت کوادروتور با پیاده‌سازی آزمایشگاهی کنترل‌کنندههای PID اصلاح‌شده و حالت لغزشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 عضو هئیت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 هیات علمی/دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
کنترل سَمت پهپادها پایه و اساس بسیاری از سیستم‌های کنترلی نظیر کنترل موقعیت، تعقیب مسیر، تعقیب اهداف متحرک و عبور از موانع به شمار می‌رود. از این رو طراحی یک کنترل‌کننده سَمت مناسب که توانایی مقابله با اغتشاشات خارجی، کم‌عملگری مکانیکی، تغییر در مدل یا پارامتر فیزیکی سیستم و برهم‌کنش میان زیرسیستم‌های آن را داشته باشد، از مهمترین بخش‌هایی است که می‌تواند در کنترل پهپادها مورد بررسی قرار گیرد. هدف از این مقاله، بررسی پایدارسازی و کنترل زوایا و سَمت یک کوادروتور بوده که بدین منظور در ابتدا مدل دینامیکی سیستم با استفاده از روش نیوتن-اویلر تعیین شده و پارامترهای مورد نیاز مدل مانند ممان اینرسی، ضریب تراست و ضریب گشتاور درگ به کمک روش‌های آزمایشگاهی و یک نمونه فیزیکی واقعی شناسایی می‌گردد. در ادامه با طراحی کنترل‌کننده PID اصلاح‌شده و کنترل غیرخطی حالت لغزشی، عملکرد هر کدام از این آنها در تعقیب سَمت کوادروتور و تحت شرایط اغتشاش و وجود نویز در سنسورها بررسی و شبیه‌سازی می‌شود. در نهایت کنترل‌کننده‌های طراحی شده بر روی یک نمونه واقعی سه درجه آزادی پیاده‌سازی شده و نتایج آزمایشگاهی کنترل‌کننده‌های PID اصلاح‌شده و حالت لغزشی با یکدیگر و با نتایج حاصل از بخش شبیه‌سازی مقایسه می‌گردند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Attitude Control of a Quadrotor Using Implementation of Modified PID and Sliding Mode Controllers

نویسندگان English

Moein Doakhan 1
Mansour Kabganian 2
reza nadafi 3
1 AUT Department of Mechanical Engineering
2 Professor, Mech Eng Dept, Amirkabir U
3 Institute of Space Science and Technology, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Attitude control of the UAV’s is basis of the of many control systems such as position control, trajectory traking, traking moving targets and obstacle avoidance. Hence, one of the most important parts of the UAV's control is designing an appropriate and efficient controller, so that system being able to eliminates or reduces external disturbances, mechanical underactuation, changes in the model or physical parameter and interactions between its subsystems. In this paper, the attitude control problem is studed. For this purpose, the dynamics model of a quadrotor is derived by using Newton-Euler mtethod and the required parameters of the model such as moment of inertia, thrust and drag torque coefficient identified by experimental methods and an actual physical sample. Then, modidied PID and sliding mode controllers are designed to provide attitude traking for quadrotor and performance of these controllers is investigated in the presence of disturbance and sensors noise. Finally, the desgned cotrollers are implemented on a real 3DOF system and the experimental results are compared with the simulation results.

کلیدواژه‌ها English

Quadrotor
implementation
Attitude control
Modified PID
Sliding mode