مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود عملکرد کنترلر پسگام انتگرالی با استفاده از شناسایی حلقه بسته در تعقیب مسیر یک کوادروتور

نویسندگان
1 دانشجو
2 عضو هیئت علمی گروه مهندسی مکاترونیک دانشکده علوم و فنون دانشگاه تهران
3 هییت علمی
چکیده
در این مقاله با استفاده از روشهای شناسایی خطی و غیرخطی مبتنی بر حداقل مربعات بازگشتی و تکراری، عملکرد سیستم کنترل پسگام انتگرالی روی یک کوادروتور در حضور نامعینی ها، بهبود یافته است. در ابتدا مدل دینامیکی کوادروتور و نمایش معادلات توصیفی در یک فضای حالت مناسب به منظور طراحی کنترلر پسگام انتگرالی معرفی شده است. سپس کنترلر پسگام انتگرالی به کمک کنترلر های مجازی به منظور تعقیب مسیر طراحی شده است. در این سیستم کنترلی به علت وجود برخی نامعینی های متداول فیزیکی در کوادروتور، عملکرد کنترلی رضایت بخش نیست، لذا برای بهبود عملکرد کنترلر پسگام انتگرالی یک روش شناسایی برخط معرفی و مورد استفاده قرار گرفته است. در این راستا، برخی پارامترها که در ساختار مدل به فرم خطی قرار دارند، با تکنیک حداقل مربعات خطا شناسایی می‌شوند ولی در مورد برخی پارامترها که ساختار غیرخطی دارند، از روش حداقل مربعات تکراری جهت شناسایی استفاده می‌گردد. نتایج بدست آمده نشان از کاهش خطای ماندگار و افزایش قابلیت تعقیب مسیر مطلوب در حضور نامعینی ها دارد. همچنین نتایج، حاکی از پایدار شدن زوایای رول و پیچ و ممانعت از نوسانی شدن نیروهای کنترلی دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Backstepping Control Performance Enhancement using Close Loop Identification for Quadrotor Trajectory Tracking

نویسندگان English

Ashkan Parsa 1
Ahmad Kalhor 2
Mohammadali Amiri Atashgah 3
1 Student
3 faculty member
چکیده English

In this paper, using both linear and nonlinear identification methods based on iterative and recursive least-square, the performance of a backstepping control system of a quadrotor in the presence of uncertainties is improved. At first, the dynamic model of a quadrotor is introduced and descriptive equations are presented in an appropriate state-space in order to design a controller based on backstepping method. Then the backstepping controller is designed using virtual controller for trajectory tracking. In this control system, the control performance is not satisfying because of the physical uncertainties existed in quadrotor. Consequently, an online identification method is introduced and used to improve the performance of the controller. In this regard, some parameters, which are linear in the model structure, are identified by least square error technique and iterative least square method is used for identifying other parameters.The results indicate that the steady-state error is decreased and the ability of tracking of a desired trajectory in the presence of uncertainties is increased. Furthermore, the result demonstrate the stabilization of roll and pitch angles, while, the method prevents the vibration of control forces.

کلیدواژه‌ها English

Least-Square
Quadrotor
Backstepping
Online Identification
Trajectory tracking