تصميم‌گيري مشترك شبكه‌اي از بازوهاي ماهر هوايي تحت تاخير ارتباطي و توپولوژي ارتباطي متغير

كارشناسي ارشد

در يك دهه‌ي اخير استفاده از وسايل هوايي بدون سرنشين به‌دليل توانايي‌هاي بالاي اين سيستم‌ها رشد چشم‌گيري داشته است. بازوهاي ماهر هوايي كه از خانواده وسايل هوايي بدون سرنشين مي‌باشند، كاربردهاي وسيعي در صنايع غير نظامي مانند بازرسي فيزيكي زير‌ساخت‌ها، واكنش هوشمندانه در برابر بلاي طبيعي، سمپاشي آفات در كشاورزي و حوزه‌هاي هواشناسي دارند. بازوهاي ماهر هوايي در دو ساختار بالگرد و چندپرّه ارائه مي‌شوند. براي افزايش كارايي اين سيستم‌ها از توانايي همكاري و شبكه شدن سيستم‌ها استفاده مي‌كنند. همكاري اين گونه از سيستم ها همواره با چالش‌هايي همراه بوده است. هدف اصلي در اين پايان‌نامه، همكاري شبكه‌اي از بازوهاي ماهر هوايي با ساختار چندپرّه مي‌باشد كه در شبكه‌ي ارتباطي امكان وجود تاخير در ارتباط و همچنين توپولوژي ارتباطي متغير فراهم است. ساختار چندپرّه از جمله سيستم‌هاي فروعملگر هستند به اين معني كه در آن‌ها تعداد ورودي‌هاي كنترلي از تعداد متغيرهاي لازم براي پيكربندي كم‌تر است. همچنين استفاده از بازوي مكانيكي در پيكربندي بازوي ماهر هوايي افزونگي به سيستم وارد مي‌كند. بنابراين، كنترل كردن و شبكه كردن بازوي ماهر هوايي با چالش‌هاي جدي‌ همراه است. فرض بر اين است كه تمام متغيرهاي حالت بازوهاي ماهر هوايي در دسترس مي‌باشند و اين متغيرها با يك تاخير در ارتباط بين عوامل منتشر مي‌شوند. براي به‌دست آوردن مدل ديناميكي سيستم، انرژي پتانسيل و جنبشي كل بازوي ماهر هوايي محاسبه مي‌شود سپس با استفاده از معادله لاگرانژ مدل سيستم قابل محاسبه است. براي به‌دست آوردن ماتريس‌هاي جرم، فنر و ميرايي معادلات ديناميكي از نرم‌افزار ميپل استفاده شده است. مدل به‌دست آمده براي صحت‌سنجي شبيه سازي مي‌شود كه نتايج نشان دهنده صحت مدل ديناميكي است. براي كنترل بازوي ماهر هوايي از الگوريتم خطي سازي فيدبك بهره برده شده است. با كمك اين الگوريتم مشكل فروعملگر بودن سيستم در نظر گرفته شده است. الگوريتم كنترلي گفته شده از دو لايه اصلي تشكيل مي‌شود. يك لايه براي حل سينماتيك معكوس بازوي ماهر هوايي در نظر گرفته شده است تا مقادير حالت‌هاي مطلوب را محاسبه كند. لايه دوم وظيفه رفتن به اين مقادير مطلوب با وجود تاخير ارتباطي و توپولوژي متغير را بر‌عهده دارد. در آخر نيز براي بررسي عملكرد الگوريتم كنترلي، معادلات در نرم‌افزار متلب شبيه سازي شده‌اند كه نتايج حاصل شده نشان از عملكرد قابل قبول كنترل كننده مي‌باشد.

195168

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - ارتعاشات و كنترل

دكتر اسماعيل خانميرزا