كنترل آرايش فضايي دسته اي از كوادروتورها در حضور اغتشاشات خارجي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در سالهاي اخير موضوع سيستم هاي چندعاملي توجه بسياري از محققين را به خود جلب نموده است. پرواز دسته جمعي هواپيماهاي بدون سرنشين، ماموريت هاي اكتشاف دسته جمعي، پوشش محيطي و بسياري كاربردهاي ديگر از جمله مواردي هستند كه سيستم هاي چندعاملي كارايي خود را نشان مي دهند. يكي از بحث هاي مطرح در اين حوزه، بحث كنترل تعاملي است كه خود به چندين زيربخش تقسيم مي شود. از جمله : كنترل شكل دهي، اجماع و خوشه بندي. سيستم هاي فوق الذكر، در معرض انواع اغتشاشات خارجي و نامعيني هاي داخلي قرار مي گيرند (به عنوان مثال هواپيماهاي بدون سرنشين در طول ماموريت ممكن است اغتشاش باد را تجربه كنند يا هواپيماهاي بدون سرنشيني كه به منظور تحويل محموله به مشتريان استفاده مي شوند؛ در طول انجام ماموريت، با تحويل دادن محموله ها يا تحويل گرفتن محموله ها، كاهش يا افزايش جرم را تجربه مي كنند و اين مسئله به عنوان نامعيني در جرم قلمداد مي شود) . در ساليان اخير براي حل اين مشكل راهكارهاي متفاوتي پيشنهاد شده اند. به عنوان يكي از راهكارهاي موجود، استفاده از مشاهده گر هاي اغتشاش در ساليان گذشته رواج يافته است. همچنين بنا به نياز، انواع مختلفي از مشاهده گر هاي اغتشاش پيشنهاد شده اند كه از ميان آنها مي توان به مشاهده گر هاي مدلغزشي، مشاهده گر هاي ليونبرگر، مشاهده گر كالمن و مشاهده گر با بهره ي بالا اشاره كرد. يكي از روش هايي كه در اين پايان نامه استفاده شده و كارايي قابل قبولي را در زمينه تخمين اغتشاشات خارجي وارده بر سيستم از خود نشان مي دهد، روش تلفيق شبكه هاي عصبي با مشاهده گر هاي اغتشاش مي باشد به گونه اي كه ضرايب يك شبكه عصبي خاص ( تابع پايه شعاعي يا پرسپترون چندلايه يا انواع مختلف ديگر) ، به شكل تطبيقي با زمان به گونه اي تغيير مي كنند كه اختلاف خروجي مشاهده گر با خروجي واقعي سيستم به حداقل مقدار برسد. تحت چنين شرايطي شبكه عصبي موردنظر به عنوان بهترين تخمين از اغتشاشات خارجي وارده بر سيستم در نظر گرفته مي شود و از اين تخمين براي طراحي كنترل كننده هاي مختلف فيدبك خطي ساز يا مود لغزشي استفاده مي شود. در اين پايان نامه مسئله كنترل شكل دهي بر روي دسته اي از كوادكوپترها پياده سازي شده است. كوادكوپتر به عنوان يك سيستم غيرخطي با تعداد حالات زياد و با درجه پيچيدگي بالا مي باشد . در اين سيستم در مجموع دوازده حالت وجود دارد كه از اين دوازده حالت، عمدتا شش حالت براي ما اهميت بيشتري دارند كه از اين شش حالت، سه حالت را با نام زواياي اويلر(چرخش حول محورهاي سه گانه) و سه حالت را با نام موقعيت كوادكوپتر در فريم اينرسيايي در راستاي محورهاي سه گانه مي شناسيم. همچنين ذكر اين نكته ضروري است كه زواياي اويلر در ديناميك زيرسيستم موقعيت به شكل غيرخطي ظاهر مي شوند. بنابراين مجبوريم از پروتكل كنترلي زيرسيستم موقعيت استفاده كرده و با استفاده از روش ديناميك وارون، مقادير مرجع براي زواياي اويلر را به دست آوريم. در ادامه در صورتي كه زيرسيستم ديناميكي زواياي اويلر، اين مقادير مرجع را با دقت خوبي تعقيب كنند، زيرسيستم موقعيت نيز به پروتكل كنترلي مطلوب همگرا خواهد شد. در اين راستا براي زيرسيستم زوايا، از يك كنترل كننده مودلغزشي نهايي استفاده كرده ايم كه از اغتشاش تخمين زده شده توسط شبكه عصبي در هر لحظه استفاده مي كند و حالت ها را به مقادير مطلوب ميل مي دهد.

230393

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان