مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی مسیر حرکتی و کنترل یک کوادکوپتر برای گذر از موانع با استفاده از مود لغزشی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 شریف
3 دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله در ابتدا با توجه به دسته بندی های مختلف وسایل پرنده؛ ویژگی های کوادروتور و مزیت های این عمودپرواز، نحوه عملکردی و علت گرایش به سمت این وسیله پرنده بیان شده است سپس مهم ترین چالش های کوادروتور که کنترل پذیری و نحوه حرکت در عین حفظ پایداری است مورد نظر قرار داده شده است در این راستا هدف اصلی الگوسازی، طراحی مسیر و کنترلر کوادروتور برای گذر از موانع در شرایطی که بتواند بیشترین موانع را در بهترین فاصله و زمان ممکن پوشش دهد، می باشد. در ادامه بطور دقیق مراحل مسیر حرکتی کوادروتور برای گذر از موانع با موقعیت های مختلف طراحی گردیده و پس از شبیه سازی حرکتی کوادروتور با ایجاد موانع مختلف در موقعیت های متفاوت، نتایج آن با توجه به مسیر طراحی شده بیان شده است. میزان موفقیت این طراحی مسیر و کنترلر برای گذر از موانع بر اساس نتایج بدست آمده به این نحو قابل ارائه می باشد که می تواند تعداد موانع با موقعیت و ابعاد مختلف بیشتر در زمان کمتر با کاهش بکارگیری سنسور در عین اینکه طراحی مسیر تابع شکل خاصی نیست را پوشش دهد و با توجه به دلخواه بودن سرعت اولیه، در مسیرهای چند تکه ای نیز قابل استفاده باشد. از طرفی در نظر گرفتن درگ کلی باعث شده است، در هنگام عبور از موانع، کوادروتور ارتفاع نگیرد و این امر کمک شایانی به میزان موفقیت این طراحی داشته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Trajectory and control design of a quadcopter for crossing obstacles using sliding mode method

نویسندگان English

Abdolmajid Khoshnood 1
Fatemeh Khajemohammadi 2
Seyed Sina Zehtabchi 3
چکیده English

In this paper, according to flight devices categories, advantages and features of quadrotors and its performances are investigated. Then, the main challenges in quadrotors control and stability in the presence of obstacles have been considered in such a way that the system crosses the maximum number of obstacles in the best distance and time. For this purpose, the equations of motion of the system are derived and a controller for command tracking is designed without obstacles based on sliding mode method. The simulation results of the controller performances are given in the paper. In continuous, trajectory planning for crossing the system from the obstacles in alternative positions is presented and the quadrotor with the designed control system are simulated using the designed trajectory. The preference of the proposed trajectory planning is that the system can cross the number of obstacles in alternative positions in minimum time and using fewer sensors. Because of free shape of designing method and alternative initial velocity, the proposed method are applicable for piecewise trajectories. As a result of considering the drag force, the proposed approach is more successful in the various problems.

کلیدواژه‌ها English

Quadrotors
Sliding mode method
Crossing obstacles
trajectory