کنترل گام متغیر برای یک کوادروتور با استفاده از کنترل‌کننده‌های خطی‌سازی فیدبک و خطی‌سازی فیدبک تطبیقی مستقیم

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 5، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 22، 1399، صفحه 67-90   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v31i2.84510

نویسندگان

مریم مسلسل¹؛ مهدی خدابنده^{* 2}

¹مهندسی برق - کنترل، دانشگاه صنعتی همدان

²مهندسی برق- کنترل، دانشگاه صنعتی همدان

چکیده

در این مقاله به بررسی ساختار دینامیکی کوادروتور گام متغیر و طراحی کنترل­کنندۀ مناسب بر اساس مدل­سازی­های ریاضی پرداخته شده است. کوادروتور گام ثابت به دلیل ساختار دینامیکی ساده‌تر نسبت به سایر مدل­ها بیشتر مورد توجّه تحقیقات علمی قرار گرفته است. این نوع از کوادروتور­ها در عین سادگی نسبی، محدودیت­هایی نظیر کاهش مداومت پروازی و انجام مانورهای مختلف پروازی را به همراه دارند. می‌توان با استفاده از ملخ‌های گام متغیر در یک کوادروتور، محدودیت‌های یاد شده را به‌طور نسبی کاهش داد. در این مقاله، ابتدا به بررسی ویژگی‌های ملخ‌های گام متغیر در مقایسه با ملخ‌های گام ثابت برای یک کوادروتور پرداخته شده است. در ادامه از روش خطی‌سازی فیدبک و خطی‌سازی فیدبک تطبیقی مستقیم جهت کنترل کوادروتور گام متغیر استفاده شده است.درنهایت نیز نتایج حاصل از طرح کنترلی پیشنهادی از طریق شبیه‌سازی با نرم‌افزار MATLAB بررسی شده است. جهت بررسی بهتر عملکرد کنترل‌کننده‌های طراحی‌شده، نتایج شبیه‌سازی با روش‌های PID و دینامیک معکوس غیرخطی (NID)  و مدلغزشی و مد لغزشی تطبیقی در شرایط تغییر جرم کوادروتور مقایسه شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اتخاذ این راهبرد تطبیقی اجازه می‌دهد تا کوادروتور جهت‌گیری‌های زمان متغیر و دستورات ارتفاع را به‌طور دقیق‌تری، در حضور اغتشاشات و یا نامعینی‌های پارامتری، در مقایسه با کنترل‌کننده‌های خطی‌سازی فیدبک غیر تطبیقی، دنبال کند و همچنین نشان می‌دهد که کنترل‌کننده‌های خطی‌سازی فیدبک تطبیقی و مد لغزشی تطبیقی به ترتیب در مقایسه با کنترل‌کننده‌های خطی‌سازی فیدبک، مد لغزشی، PID و NID ردیابی دقیق‌تر و با خطای کمتری دارند.

کلیدواژه‌ها

کوادروتور گام متغیر؛ مدل‌سازی؛ کنترل خطی‌سازی فیدبک؛ کنترل خطی‌سازی فیدبک تطبیقی مستقیم

مراجع