۲۲ نتیجه برای کوادروتور
احسان داودی، مهدی رضایی،
دوره ۱۴، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۳ )
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 نرم¬افزار متلب شبیه¬سازی شده است. برای واقعی¬تر کردن مدل شبیه¬سازی و نزدیک کردن آن به واقعیت، از داده¬های آزمایشگاهی استفاده گردیده است. به همین منظور یک مجموعه آزمایشگاهی تشکیل شده از یک بدنه حامل سنسورهای شتاب سنج و سرعت زاویه¬ای که در دو سمت آن دو موتور ملخ‌دار نصب گردیده و حول یک شفت دوران می¬کند طراحی و ساخته شد. از آنجاییکه داده¬های 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 می¬باشد.
محمدعلی توفیق، محمد محجوب، موسی آیتی،
دوره ۱۵، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید شامل پنج روتور بطور کامل مدلسازی و یک سیستم کنترلی تعقیب مسیر، برای آن طراحی و شبیه‌سازی شده است. عمودپرواز مشابه کوادروتور بوده، با این تفاوت که یک ملخ با دور ثابت و قابلیت ایجاد نیروی تراست بالا، به مرکز آن اضافه گردیده است. ملخ اضافه شده مشکل پایین بودن ظرفیت بار مفید کوادروتور را برطرف نموده و همچنین باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی میشود. ساختار پیشنهادی کاملاً دارای نوآوری است. به منظور اعتبار سنجی، مدلسازی دینامیکی سیستم هم به روش نیوتن- اویلر و هم به روش لاگرانژ انجام شده است. معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی شود. در این مقاله روش فیدبک خطی‌ساز ورودی- خروجی با در نظر گرفتن مدل دقیق به کار رفته و برای سیستم خطی شده نیز از کنترل‌کننده بهینه تنظیم‌کننده خطی مرتبه دو استفاده می‌گردد. کنترل کننده شامل مشتق‌گیری مرتبه بالا بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده حساس است بنابراین نمی‌توان از تأثیر عملگرها در مدل صرف‌نظر کرد. از طرفی اضافه کردن دینامیک عملگرها به دینامیک سیستم باعث افزایش پیچیدگی طراحی و پیاده‌سازی سیستم کنترلی میشود. لذا به منظور جبران دینامیک عملگرها از یک کنترل‌کننده ثانویه استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی شده عملکرد مناسبی در پایدارسازی، تعقیب مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.
محمدعلی توفیق، محمد محجوب، سید موسی آیتی،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید بطور کامل مدلسازی و دو سیستم کنترل غیرخطی با هدف تعقیب مسیر، برای آن طراحی و مقایسه شده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردهای عملیاتی با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده با اضافه شدن یک ملخ به مرکز کوادروتور، ظرفیت حمل بار آن بهبود یافته است. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی گردد. دو نوع کنترل‌کننده برای پرنده ارائه شده است، یکی به روش خطی‌سازی پسخوراند ورودی- خروجی که شامل مشتق‌گیری مرتبه بالای خروجی بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده و نویز حسگرها حساس میباشد و دیگری به روش بک‌استپینگ و با استفاده از رویکرد کنترل آبشاری که برای ویژگی زیرتحریک بودن پرنده مناسب بوده و دارای حجم محاسبات پایینی میباشد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده به روش بک‌استپینگ عملکرد مطلوبی در پایدارسازی پرنده و تعقیب مسیر مرجع داشته و در برابر دینامیک‌های مدل‌نشده و اغتشاش مقاوم میباشد.
محمد علی توفیق، محمد محجوب، موسی آیتی،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک عمودپرواز شش-ملخه با پیکربندی جدید، مدلسازی شده و به منظور تعقیب مسیر مطلوب، از روش فیدبک خطی‌ساز با دو رویکرد، استفاده گردیده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردها با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده، دو ملخ هم‌محور با دور ثابت و با جهت چرخش مخالف به مرکز کوادروتور اضافه گردیده تا علاوه بر افزایش ظرفیت حمل بار، باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی شده و در عین حال دینامیک و نحوه هدایت آن بدون تغییر بماند. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و ناپایدار می‌باشند. برای کنترل عمودپرواز، روش فیدبک خطی-ساز به دو صورت ارائه گردیده است. در رویکرد اول، از فیدبک خطی‌ساز به صورت متداول استفاده شده که کنترل‌کننده‌ای با حجم محاسبات بالا و شامل مشتق مرتبه سوم خروجی حاصل می‌گردد که به نویز حسگرها بسیار حساس میباشد. در رویکرد دوم، با تفکیک دینامیک پرنده به دو زیرسیستم انتقالی و دورانی، کنترل‌کننده سلسله مراتبی به روش فیدبک خطی‌ساز طراحی می‌گردد که به مراتب ساده‌تر و پیاده‌سازی آن نیز آسان‌تر میباشد. همچنین، برای جبران دینامیک عملگرها از الگوریتم فیدبک خطی‌ساز دو مرحله‌ای استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده با رویکرد دوم، عملکرد بهتری در ردیابی مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.
صدرا برجی منفرد، احمد کلهر، محمد علی امیری آتشگاه،
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
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.
وحید تیکنی، حامد شهبازی،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
این مقاله یک مدل کنترلی کاملا عملی و سخت افزاری برای پرنده چهار روتور ارائه می‌کند. مدلسازی کوادروتور با استفاده از روابط اویلر-نیوتون بیان میشود. برای پایدارسازی و کنترل کوادروتور یک کنترلر کلاسیک PID طراحی و پیاده سازی شده و از یک کنترلر فازی برای تنظیم ضرایب کنترلی استفاده میشود. با توجه به اینکه کوادروتور یک سیستم غیرخطی است استفاده از کنترلرهای کلاسیک برای پایدار سازی آن به اندازه کافی موثر نخواهد بود، از این رو استفاده از سیستم فازی که از جمله کنترلرهای غیرخطی به شمار می‌رود برای این سیستم غیرخطی موثر خواهد بود. سیستم فازی با توجه به مقدار مطلوب منظور شده برای کوادروتور بهره‌های کنترلی را به منظور بهبود عملکرد کوادروتور تنظیم می‌کند و نتایج بهتری نسبت به کنترلر کلاسیک PID درپی دارد. یک مجموعه آزمایشگاهی شامل حسگرهای شتاب‌سنج و ژیروسکوپ به همراه میکروکنترلر برای پیاده‌سازی کنترلر زاویه‌ای فازی PID طراحی و ساخته شده است. با توجه به اینکه داده‌های آزمایشگاهی دارای خطا و نویز هستند از فیلتر کالمن برای کاهش نویز حسگر استفاده شده است. در نهایت استفاده از فیلتر کالمن برای فیلتر داده‌های آزمایشگاهی منجر به کنترل زاویه‌ای مناسب مجموعه شده است.
احسان داودی، محمود مزارع، پدرام صفرپور،
دوره ۱۶، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
این مقاله به شبیه‌سازی کنترل یک کوادروتور با استفاده از روشهای غیرخطی و بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای ممز پرداخته است. در ابتدا، مدل دینامیکی کوادروتور استخراج شده و سپس با استفاده از روشهای غیرخطی مود لغزشی و خطی‌سازی پسخورد، کنترل وضعیت آن در نرم‌افزار متلب شبیه‌سازی شده است. برای واقعی‌تر کردن مدل شبیه‌سازی و نزدیک کردن آن به واقعیت، از داده‌های آزمایشگاهی سنسورهای ممز استفاده گردیده است. 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 کنترل‌کننده‌ها 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. همچنین در این مقاله پاسخ سیستم به کنترلکنندههای مود لغزشی و خطی‌سازی پسخورد بررسی و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که هر دو کنترل‌کننده عملکرد مناسبی دارند ولی تغییرات زوایا در کنترل خطی‌سازی پسخورد هموارتر است. با افزایش نایقینی، عملکرد کنترل خطی‌سازی پسخورد از حیث زمان رسیدن به وضعیت هدف از حالت مطلوب فاصله گرفت در حالیکه در عملکرد مود لغزشی تاثیر قابل توجهی ایجاد نشد. از این نظر برای حفظ وضعیت کوادروتور، کنترل خطی‌سازی پسخورد مجهز به PID مناسب بوده و برای حالت گذار کوادروتور و تغییر وضعیت زاویه‌ای استفاده از کنترل‌کننده مود لغزشی توصیه میشود.
اشکان پارسا، احمد کلهر، محمد علی امیری آتشگاه،
دوره ۱۶، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۵ )
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.
پیام شفیعی گوهری، سجاد تقوایی، حسین محمدی،
دوره ۱۶، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۵ )
چکیده
یکی از نکات اساسی در انجام اهداف نظارتی به کمک ربات‌ها پیچیدگی و غیرقابل‌پیش‌بینی بودن مسیر حرکت ربات است. این مسئله به‌ویژه در شرایط خصمانه که مسیر ربات ناظر توسط عامل دیگری تعقیب می‌گردد، حائز اهمیت است. بر این اساس، برنامه‌ریزی حرکت ربات ناظر با استفاده از دو روش توالی تصادفی و توالی آشوبناک می‌تواند در رسیدن به این هدف مؤثر باشد؛ اما روش توالی آشوبناک به علت طبیعت معین و قطعی خود، برای این موضوع، مناسب‌تر است. همچنین مقاوم و ارگودیک بودن ذاتی مسیرهای آشوبناک در مقایسه با توابع تصادفی، در پیاده سازی سیستم نظارت مرزی که نیازمند پوشش همه‌جانبه است، مزیت دیگری است که می‌توان به آن اشاره نمود. در این مقاله روشی جهت برنامه‌ریزی آشوبناک حرکت به‌منظور انجام نظارت مرزی ارائه می‌گردد و بر یک ربات کوادروتور ناظر اعمال می‌گردد. ربات کوادروتور به جهت قابلیت مانور بالا و کارکرد هوایی خود به‌عنوان گزینه مناسبی در کاربرد نظارت مرزی معرفی می‌گردد. مسیر آشوبناک موردنیاز توسط دینامیک آشوبناک سیستم هنون تولید میشود. سپس به بررسی دینامیک و کنترل کوادروتور با استفاده از روش مد لغزشی پرداخته میشود. در انتها نیز حرکت کوادروتور طبق معادلات دینامیکی، مسیر آشوبناک و کنترلر ارائه‌شده، برای دو وضعیت نمونه شبیه‌سازی می‌گردد. کارآیی روش ارائه شده، به ویژه از منظر غیر قابل پیش بینی بودن و عدم تجاوز از همسایگی تعیین شده در اطراف مرز، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. حالت مسیر دایروی و مسیر غیر هموار برای این منظور در نظر گرفته شده است.
مسعود نوری مطلق، پدرام صفرپور، مهدی پورقلی،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
هدف از این مقاله مدلسازی و کنترل زاویه Roll و Pitch یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای ممز میباشد. از همین رو بعداز استخراج معادلات دینامیک کوادروتور با اعمال کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی- مشتقی و خطی سازی فیدبک به برسی نتایج وضعیت زاویه ای کوادروتور پرداخته شده است.به جهت کاربرد گسترده ی سنسورهای MEMS در بحث اندازه گیری وضعیت سیستم های مختلف و همچنین تطابق نتایج حاصل از شبیه سازی های کوادروتور با واقعیت بیرونی در این مقاله از داده های این نوع سنسورها در شبیه سازی کنترل کننده ها استفاده شده است. با توجه به خطاهای ذاتی سنسورهای MEMS، تاثیر پذیری آنها از ارتعاشات بدنه و موتورها و نویزی بودن اطلاعات خروجی آنها از فیلتر کالمن برای تخمین زوایا به طور مستقیم و سرعت های زاویه ای به طور غیرمستقیم بهره گرفته شد. از آنجاییکه یکی از اهداف این مقاله استفاده از نتایج آن در عملیاتی کردن کنترل یک کوادروتور میباشد از مدل موتور برای تعیین سیگنال-های کنترلی PWM نیز استفاده شده و این سیگنال‌های کنترلی در هر دو نوع کنترلر بررسی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل کوادروتور در نرم افزار سیمولینک نشان از عملکرد مطلوب هر دو کنترل کننده در کنترل زوایای Roll و Pitch دارد.
علی متحدی، على اکبر زاده کلات،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در دسته هواپیماهای بال‌چرخان قرار می‌گیرد و یک سیستم کم عملگر و ذاتا ناپایدار است، همچنین مدل دینامیکی سیستم غیرخطی و همراه با عدم قطعیت میباشد، پس به منظور پایدارسازی و ردگیری مسیر نیازمند طراحی یک سیستم کنترل مقاوم است. این سیستم باید توانایی حفظ تعادل کوادروتور در حضور اغتشاش باد، نیروهای آیرودینامیکی نامطلوب و خطا در اندازه‌گیری پارامترهای ثابت را داشته باشد. مدل دینامیکی کوادروتور با استفاده از روش نیوتن اویلر استخراج شده‌است. کنترل‌کننده پیشنهادی در این مقاله شامل دو حلقه کنترل داخلی و خارجی است. حلقه داخلی حرکت چرخشی و زوایای اویلر کوادروتور را کنترل می‌کند و حلقه خارجی مربوط به کنترل موقعیت و حرکت انتقالی کوادروتور و محاسبه زوایای مطلوب برای ردگیری مسیر مرجع است. در این مقاله با بکارگیری روش مد لغزشی تطبیقی، کنترل‌کننده‌ای طراحی شده است که در آن نیاز به معلوم بودن محدوده عدم قطعیت نبوده و حد بالای اندازه آن به صورت یک عدد اسکالر تخمین زده میشود. جهت جلوگیری از واگرایی پارامترها در قوانین تطبیق از روش اصلاحی سیگما استفاده شده است و بعلاوه بمنظور عملکرد مناسب سیستم در بار محموله‌های متفاوت، جرم کل مجموعه نیز بصورت تطبیقی تخمین زده میشود. طراحی کنترل بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف انجام شده و پایداری مقاوم سیستم در حضور اغتشاش نشان داده شده است.
مرضیه کمالی، مهدی فرهادی، جواد عسگری،
دوره ۱۷، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۶ )
چکیده
کوادروتورها یک نمونه از هواپیماهای بدون سرنشین هستند که دارای ویژگی‌های منحصر به فردی در مقایسه با دیگر پهپادها می‌باشند که می‌توان به برخواست و فرود به صورت عمودی، پرواز در محیط‌های کوچک و قابلیت مانور بالای آنها اشاره کرد. همچنین ساختار نسبتا ساده، مقرون به صرفه و سیستم پرواز آسان کوادروتورها سبب شده است که به صورت گسترده‌ای به منظور توسعه، پیاده سازی و تست انواع روشهای کنترل استفاده شوند. یکی از روشهای کنترل مقاوم، کنترل مد لغزشی می-باشد که با وجود قابلیت‌های بالای کنترل مد لغزشی این روش یک اشکال عمده دارد و آن نوسان فرکانس بالا در سیگنال ورودی کنترل است که به پدیده‌ی چترینگ و یا وزوز معروف است. در چند دهه گذشته معادلات دیفرانسیل مرتبه کسری به زمینه‌های کاربردی مهندسی از جمله طراحی کنترل کننده‌ها وارد شده‌اند و امکان طراحی کنترل کننده‌هایی در جهت بهبود عملکرد مطلوب سیستم را فراهم کرده‌اند. در این مقاله از یک سطح لغزش مرتبه کسری برای طراحی قانون کنترل مد لغزشی برای کوادروتور استفاده شده است. هدف، بهبود عملکرد و کم کردن پدیده چترینگ در روش مد لغزشی میباشد. در این راستا با تعریف سطح لغزش PD^α قانون کنترل در دو حالت مختلف ۰
عبدالمجید خشنود، فاطمه خواجه محمدی، سید سینا زهتابچی،
دوره ۱۷، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۶ )
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.
معین دعاخوان، منصور کبگانیان، رضا ندافی، علی کمالی ایگلی،
دوره ۱۷، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۶ )
چکیده
کنترل حالت لغزشی یکی از متداول‌ترین انواع روشهای کنترل مقاوم است که قابلیت جبران عدم قطعیت در مدل و پارامترهای یک سیستم را دارا میباشد؛ اما مهمترین عیب این روش وجود پدیده چترینگ یا نوسان ورودی کنترلی است. اگرچه با تعریف یک لایه مرزی در اطراف سطح لغزش می‌توان از نوسان ورودی کنترلی جلوگیری نمود اما از طرفی دیگر این امر سبب کاهش قوام این کنترلر در برابر عدم قطعیت‌ها خواهد شد. به‌همین منظور نسل جدیدی از کنترلرهای حالت لغزشی با مرتبه بالاتر مانند کنترل حالت لغزشی با پیچش فوق‌العاده پیشنهاد می‌شوند که قانون کنترل آنها ذاتا و بدون تعریف لایه مرزی سعی در کاهش پدیده چترینگ دارد؛ درحالی که قوام کنترل‌های حالت لغزشی سنتی را حفظ می‌کند. در این مقاله ابتدا با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی کرم شب‌تاب و توابع چندجمله‌ای، مسیر پروازی کوادروتور در محیطی با موانع معین و ثابت طراحی شده و سپس به‌منظور تعقیب مسیر پروازی در حضور عدم قطعیت در پارامترها و ساختار مدل، کنترلر حالت لغزشی با پیچش فوق‌العاده طراحی خواهد شد و عملکرد این کنترلر با روشهای فیدبک خطی‌ساز و حالت لغزشی سنتی مورد مقایسه قرار می‌گیرد. همچنین در طول روند پایدارسازی و کنترل، به‌منظور محاسبه مشتقات برخی از حالت‌ها و متغیرهای سیستم که امکان محاسبه آنها از طریق سنسورها وجود ندارد، از مشاهده‌گر و مشتق‌گیر بر پایه کنترل حالت لغزشی با پیچش فوق‌العاده استفاده میشود.
روح اله نوروزی، حامد شهبازی، کمال جمشیدی،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
کوادروتور یکی از انواع رباتهای پرنده میباشد که به دلیل ساختار ساده و قابلیت عمود پروازی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. پایداری این سیستم به دلیل دینامیک شدیدا غیر خطی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای پایدارسازی این سیستم در این مقاله کنترلرهای ترکیبی، کنترلرکلاسیک PD و شبکه های عصبی طراحی شده‌اند. در این مقاله ابتدا به طراحی یک شبکه عصبی با توانایی اموزش برخط پرداخته شده است. سپس یک کنترلر کلاسیک PD با استفاده از روش زیگلر نیکولز بیان شده و سپس با استفاده از یک شبکه عصبی که به صورت انلاین اموزش داده شده، به تنظیم پارامترهای کنترلی این کنترلر پرداخته میشود. برای تعیین کارایی این کنترلرها، شبیه سازی در محیط شبیه سازی متلب انجام گرفت و نتایج به شکل عملی اورده شده است. برای پیاده سازی این کنترلرها روی سیستم واقعی، یک مدل شبیه ساز برای کوادروتور ارائه شده که با پیاده سازی کنترلرهای طراحی شده روی سیستم کارایی انها بر روی سیستم واقعی مشخص گشته است.
معین دعاخوان، منصور کبگانیان، رضا ندافی،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
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.
جواد فرجی، مهدی طالع ماسوله، مصطفی ساکت، مجتبی رادسرشت،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله با استفاده از روش مود لغزشی ترمینالی پسگام غیر تکین به کنترل پرنده بدون سرنشین (کوادروتور) پرداخته‌شده است. در مرحله اول معادلات دینامیکی حاکم بر کوادروتور با در نظر گرفتن همه پارامترهای مؤثر به‌دست‌آمده‌اند. هدف کنترل‌کننده دستیابی به ردیابی مناسب از موقعیت‌های مطلوب (x، y، z) و زاویه یاو (𝜓) و همچنین حفظ پایداری زوایای رول و پیچ به‌رغم وجود اغتشاشات خارجی محدود می باشد. روشهای کنترلی به اطلاعات کامل از حالت‌های سیستم نیاز دارند که در عمل ممکن است امکان استفاده از آنها محدود شود. حتی اگر تمام حالات سیستم در دسترس باشد همراه نویز بوده و همچنین استفاده زیاد از سنسورها برای اندازه‌گیری حالات، کل سیستم را در اجرا پیچیده و گران می‌کند. لذا برای این منظور از فیلتر کالمن توسعه‌یافته (EKF) به‌عنوان رؤیت گر استفاده‌شده است. فیلتر کالمن توسعه‌یافته به‌عنوان رؤیت گر سرعت و تخمین گر اغتشاشات خارجی مانند باد به کار می‌رود به همین علت استفاده از کنترل‌کننده رؤیت گر برای تخمین اثرات اغتشاشات خارجی به‌منظور جبران آنها پیشنهادشده است. روش طراحی بر پایه پایداری لیاپانوف استوار است. نتایج شبیه‌سازی نشان‌دهنده عملکرد و مقاوم بودن خوب رؤیت گر کنترل‌کننده است.
محمد فرهمند، رضا قاسمی، محمد سالاری،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
طراحی کنترل‌کننده برای سیستم‌های غیرخطی چند ورودی- چند خروجی مانند وسایل بدون سرنشین کوادروتور به دلیل کوپلاژ شدید بین متغیرهای حالت و معادلات دینامیکی به شدت غیرخطی آن همیشه یک موضوع چالش برانگیز بوده است. علاوه بر این کوادروتور یک وسیله دینامیکی غیرخطی کم‌عملگر (چهار عملگر در مقابل شش درجه آزادی) است، به دلیل کم‌عملگر بودن وسیله برای داشتن حرکت در جهت افقی باید از ترکیب تغییرات در سرعت عملگرهای چهارگانه موجود استفاده کرد. بطوریکه با ایجاد زاویه بین صفحه فرضی کوادروتور و سطح افق می‌توان وسیله را وادار به حرکت در جهت طولی یا عرضی کرد. بنابراین در سیستم کنترل کوادروتور دو حلقه کنترلی تو‌در‌تو نیاز است. یک حلقه بیرونی برای تعیین زاویه مناسب وسیله نسبت به افق برای حرکتهای افقی و یک حلقه داخلی که وظیفه رساندن زاویه صفحه وسیله به این زاویه تعیین شده را دارد و بسته به زیاد یا کم بودن این زاویه، سرعت افقی وسیله زیاد یا کم میشود. در این مقاله تلاش شده که یک کنترل‌کننده غیرخطی هیبرید فازی-مد لغزشی فراپیچش برای کنترل یک کوادروتور نمونه طراحی و از کنترل‌کننده فازی در حلقه بیرونی و از کنترل‌کننده مد لغزشی فراپیچش در حلقه داخلی استفاده شود. مزیت مهم این استراتژی این است که سرعت حرکت افقی وسیله را بهینه می‌کند. اگر فاصله از هدف زیاد باشد زاویه صفحه وسیله نیز زیاد و اگر فاصله کم شود این زاویه نیز کمتر میشود. در نتیجه وسیله با سرعت مطلوبی به هدف می‌رسد. نتایج شبیه‌سازی انجام شده موید این امر است.
رامین افهمی، رسول فشارکی فرد، محمد اعظم خسروی،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله روی مدلسازی دینامیکی کوادروتور با توجه به تغییرات در شرایط کاری آن تمرکز شده‌است. هدف اصلی این پژوهش ارائه‌ی معادلات دینامیکی کامل حاکم بر کوادروتور با استفاده از روش اویلر-لاگرانژ و با درنظر گرفتن تمامی نیروهای آیرودینامیکی که بر حرکت آن تاثیر می‌گذارند میباشد. در مقالات پیشین، معادلات دینامیکی هیچگاه به طور جامع درنظر گرفته نشده‌است. مطالعه دینامیک کوادروتور به شناخت فیزیک و رفتار آن کمک می‌کند و به حصول یک مدل دقیق از سیستم می‌انجامد. با حصول چنین مدلی کنترل کوادروتورا به مراتب ساده‌تر از مدل‌های غیر دقیق موجود میشود. جهت درنظر گرفتن مجموعه نیروها و گشتاورهای دخیل در دینامیک کوادروتور، از مطالعات انجام شده پیشین استفاده میشود و پس از شرح دادن هر یک از نیروها و روابط دقیق آنها، مدل دینامیکی کامل کوادروتور ارائه میشود. در انتها عملکرد سیستم در دو شرایط کاری متفاوت یکی بدون درنظر جسم متصل خارجی به کوادروتور و دیگری در شرایط کوپل شده با یک دوربین، به صورت عددی شبیه‌سازی می‌گردد و به کمک آنها مدل دینامیکی حاصل صحه‌گذاری میشود. در شرایط کاری اول در دو آزمون متفاوت به بررسی و مقایسه معادلات دینامیکی کار حاضر با کارهای پیشین پرداخته‌خواهدشد. در شرایط کاری دوم عملکرد کوادروتور تحت تاثیر دوربین متصل به آن که با حرکت خود معادلات دینامیکی سیستم را به صورت پیوسته تغییر می‌دهد، بررسی میشود.
فرهاد پریوش، علی قاسمی،
دوره ۱۸، شماره ۸ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
کوادروتور یکی از رایج‌ترین مدل‌های پرنده بدون سرنشین با چهار ملخ محرک است که ساختار مکانیکی ساده، سبک و کوچکی دارد و در عین حال از قابلیت مانوردهی بالایی برخوردار است. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیرتحریک این پرنده بدون سرنشین چهار ملخه نیازمند کنترلکنندههای پیشرفته‌تری برای غلبه بر اغتشاش‌های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. به ویژه زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور نیازمند پاسخی سریع، بدون بالازدگی و با کمترین خطای حالت دائم است. در این مقاله، با بهره‌گیری از سیستم‌های فازی و مرتبه کسری، کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری برای هدایت سیستم کوادروتور به منظور بهبود سرعت پاسخ‌گویی، دقت ردیابی و مقاومت سیستم کنترل نسبت به کنترل‌کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی شده است. ساختار کنترل‌کننده زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور براساس تئوری کنترل حلقه داخلی-بیرونی طراحی شده که در آن از تحلیل سینماتیک معکوس صریح و تحلیلی سیستم برای ارتباط حلقه‌های داخلی و بیرونی استفاده شده است. همچنین، در مدل دینامیکی کوادروتور، دینامیک موتورها و اشباع محرکه‌ها لحاظ شده و تاثیر آن بر عملکرد کنترل‌کننده‌ها بررسی شده است. برای ارزیابی عملکرد ردیابی کنترل‌کننده‌ها یک مسیر به شکل مانور هوایی هشت طراحی شده و عملکرد کنترل‌کننده‌ها در غیاب و در حضور اغتشاش باد سنجیده شده است. دقت کنترل‌کننده‌ها در ردیابی مسیر حرکت براساس شاخص‌های بیشترین قدر مطلق خطا و انتگرال قدر مطلق خطا مطالعه و مقایسه شده است که نشان می‌دهد کنترل‌کننده پیشنهادی PID فازی مرتبه کسری به خوبی توانسته عملکرد سیستم را بهبود ببخشد.
