مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی دینامیکی، شبیه سازی وکنترل یک کوادروتور با استفاده از داده های آزمایشگاهی سنسورهای MEMS

نویسندگان
دانشگاه صنعتی سهند تبریز
چکیده
این مقاله به کنترل یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای MEMS می‌پردازد. در ابتدا، مدل دینامیکی کوادروتور استخراج شده و سپس با استفاده از الگوریتم PID معکوس، کنترل وضعیت آن در نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی شده است. برای واقعی‌تر کردن مدل شبیه‌سازی و نزدیک کردن آن به واقعیت، از داده‌های آزمایشگاهی استفاده گردیده است. به همین منظور یک مجموعه آزمایشگاهی تشکیل شده از یک بدنه حامل سنسورهای شتاب سنج و سرعت زاویه‌ای که در دو سمت آن دو موتور ملخ‌دار نصب گردیده و حول یک شفت دوران می‌کند طراحی و ساخته شد. از آنجاییکه داده‌های آزمایشگاهی برای سنسورها نشان از خطا و نویزی بودن آنها دارد از یک فیلتر کالمن برای کاهش نویز سنسورها استفاده گردید و نتایج عملکرد کنترلر با استفاده از خروجی‌ سنسورها و خروجی فیلتر کالمن با هم مقایسه شدند. نتایج بدست آمده نشان از عملکرد خوب فیلتر کالمن و کنترل مناسب مجموعه می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using MEMS sensors’ experimental data

نویسندگان English

ehsan davoodi
Mhadi Rezaei
sahand university of technology
چکیده English

This paper presents the inverted PID control of a quadrotor based on the experimentally measured sensors and actuators’ specifications. The main goal is the control and closed loop simulation of a quadrotor using inverted PID algorithm. First, a nonlinear model of quadrotor is derived using Newton-Euler equations. To have a more realistic simulation a setup were designed and developed to measure the sensors noise performance as well as the actuators’ dynamics. The setup involves a platform that two brushless motors mounted at the ends and rotates on a shaft. The platform attitude is measured using the MEMS sensors attached to it. A Kalman filter was used to reduce the sensors noises effect. Results demonstrate good performance for Kalman filter and the controller.

کلیدواژه‌ها English

Quadrotor
MEMS Sensor
PID Control
Kalman filter