مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل غیر خطی مقاوم ∞H و پیشبین برای ردیابی مسیر کوادروتور با استفاده از تخمین پارامتر های سیستم

نویسندگان
1 دانشجو
2 عضو هیئت علمی گروه مهندسی مکاترونیک دانشکده علوم و فنون دانشگاه تهران
3 هیئت علمی
چکیده
در این مقاله به طراحی استراتژی کنترلی برای یک ربات پرنده بدون سرنشین چهار پره برای ردیابی مسیر مطلوب پرداخته شده است. ابتدا معادلات دینامیکی توسط فرمول اویلر- لاگرانژ استخراج شده است. سپس از روش کنترلی خطی پیش بین بر مبنای خطای فضای حالت برای ردیابی حرکات انتقالی و از کنترل غیر خطی مقاوم H∞ برای پایدارسازی حرکات چرخشی کوادروتور و رد اغشتاش خارجی استفاده شده است. در هر دو روش کنترلی از انتگرال خطای موقعیت استفاده شده است، که باعث دستیابی به یک خطای حالت ماندگار پوچ در برابر اغتشاش پایدار ورودی به سیستم می‌شود. اغتشاش خارجی به صورت گشتاورهای آیرودینامیکی در نظر گرفته شده است. با افزایش نامعینی در جرم و ممان‌های اینرسی سیستم کنترل طراحی شده، به صورت کامل قادر به ردیابی و پایدارسازی نمی‌باشد، لذا برای حذف آثار نا معینی پارامتری و افزایش قوام سیستم در برابر این نامعینی‌ها از روش حداقل مربعات بازگشتی برای تخمین پارامتر‌های جرم و اینرسی که خطی می باشند، استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می-دهد، که سیستم کنترلی طراحی شده با وجود تخمین پارامترهای سیستم، عملکرد مناسبی در پایدارسازی و ردیابی مسیر مطلوب و رد اغتشاش خارجی و نامعینی‌های پارامتری دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Robust Nonlinear H∞ and MPC Control for Path Tracking of a Quadrotor through Estimation of System Parameters

نویسندگان English

Sadra Borji Monfared 1
Ahmad Kalhor 2
Mohammadali Amiri Atashghah 3
1 student
3 faculty member
چکیده English

In this paper, a trajectory tracking control strategy for a quadrotor flying robot is developed. At first, dynamic model is obtained by lagrange-euler approach. Then, control structure, consisting of a model-based predictive controller, has been used based on state space error to track transitional movements for reference trajectory and also robust nonlinear H∞ control is applied for stabilizing the rotational movements and reject the external disturbance. In both controllers the integral of the position error is considered, allowing the achievement of a null steady-state error when sustained disturbances are acting on the system. The external disturbances is considered as aerodynamic torques. If uncertainties increase, the designed control system will be unable to track and stabilizing perform properly and completely. So finally, in order to eliminate the effects of parameter uncertainties the recursive least squares is used for estimating mass and moment inertia parameters which are linear and it is applied to the control system. Simulation results show that by using estimation of system parameters, the proposed control system has a promising performance in terms of stabilization and position tracking even in the presence of external disturbance and parametric uncertainties.

کلیدواژه‌ها English

Quadrotor
Nonlinear Robust H∞
Predictive control
Parameter estimation
Recursive Least Squares