طراحی کنترل کنندة فازی برای کنترل وضعیت یک ربات پرندة چهار روتوره

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران

2 استادیار گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران

3 کارشناس ارشد مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران

چکیده

کنترل وضعیت پروازی ربات‌های پرندة دارای روتور، از جمله مسائلی است که در بهبود عملکرد این دسته از وسائل پرنده نقش مؤثری دارد. از جمله عوامل برهم‌زنندة وضعیت ربات‌های پرندة روتوری می‌توان به اغتشاشاتی که در خلال پرواز در زوایای پروازی وسیلة پرنده ایجاد می‌شود اشاره کرد. طی سالیان گشذته، یکی از راه‌های اصلاح و بهبود این مشکل، استفاده از کنترل‌کننده‌های گوناگون است. در این مقاله ابتدا گونه‌ای از ربات‌های پرندة روتوری با عنوان کوادروتورها معرفی می‌شوند. پس از مقایسه میان این نوع ربات پرنده و سایر وسائل پرنده و بررسی ساختار عملکردی آن، روند طراحی یک کنترل‌کنندة فازی جهت کنترل وضعیت سیستم ربات ارائه می‌شود. در ادامه، شبیه‌سازی کوادروتور مورد نظر در نرم‌افزار متلب انجام و نتایج حاصل از این شبیه‌سازی بیان شده است. در پایان مشاهده می‌شود که کنترل‌کنندة فازی طراحی‌شده ضمن مقاوم‌بودن در برابر تغییر پارامترهای سیستم قادر به از بین بردن اغتشاشات وارده بر وضعیت پرواز آن در بهترین و کوتاه‌ترین زمان ممکن است.

کلیدواژه‌ها


[1] Hoffmann, Gabriel M., Haomiao Huang, Steven L. Waslander, and Claire J. Tomlin. "Quadrotor helicopter flight dynamics and control: Theory and experiment." In Proc. of the AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, vol. 2, p. 4. 2007.

[2] Pounds, Paul, Robert Mahony, Joel Gresham, Peter Corke, and Jonathan M. Roberts. "Towards dynamically-favourable quad-rotor aerial robots." In Proceedings of the 2004 Australasian Conference on Robotics & Automation. Australian Robotics & Automation Association, 2004.

[3] Bouabdallah, Samir, Andre Noth, and Roland Siegwart. "PID vs LQ control techniques applied to an indoor micro quadrotor." In Intelligent Robots and Systems, 2004. (IROS 2004). Proceedings. 2004 IEEE/RSJ International Conference on, vol. 3, pp. 2451-2456. IEEE, 2004.

[4] Bouabdallah, Samir. "Design and control of quadrotors with application to autonomous flying." PhD diss., Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, 2007.

[5] Altug, Erdinc, James P. Ostrowski, and Robert Mahony. "Control of a quadrotor helicopter using visual feedback." In Robotics and Automation, 2002. Proceedings. ICRA'02. IEEE International Conference on, vol. 1, pp. 72-77. IEEE, 2002.

]6] Dunfied, J., M. Tarbouchi, and G. Labonte. "Neural network based control of a four rotor helicopter." In Industrial Technology, 2004. IEEE ICIT'04. 2004 IEEE International Conference on, vol. 3, pp. 1543-1548. IEEE, 2004.

[7] Bouabdallah, Samir, Pierpaolo Murrieri, and Roland Siegwart. "Design and control of an indoor micro quadrotor." In Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA'04. 2004 IEEE International Conference on, vol. 5, pp. 4393-4398. IEEE, 2004.

[8] Bresciani, Tammaso. "Modelling, identification and control of a quadrotor helicopter." MSc Theses (2008).

[9] Pounds, Paul, Robert Mahony, and Peter Corke. "Modelling and control of a quad-rotor robot." In Proceedings Australasian Conference on Robotics and Automation 2006. Australian Robotics and Automation Association Inc., 2006.

[10] Goela, S., Gupta, A. “Modelling, Simulation and Flight Testing of an Autonomous Quadrotor.” Department of Aeronautics and Astronautics, MIT, USA, 2009.

[11] Kıvrak, Arda Özgür. Design of Control Systems for a Quadrotor Flight Vehicle Equipped with Internal Sensors. Atılım Üniversitesi, 2006.

[12] غفاری، ع. سیستم­های دینامیکی و کنترل، تهران: دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، 1374.

[13] خدایاری، ح. "طراحی سیستم کنترلی فازی بهینه با استفاده از روش رگولاتور مربعی خطی برای یک کوادروتور"، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، 1392.