کنترل هیبریدی موقعیت و نیرو برای یک پاندول معکوس کروی متصل به کوادروتور در یک ‏حرکت مقید

Abstract

امروزه استفاده از پهپادها برای انجام خودکار فعالیت‌هایی نظیر امور عمرانی، عملیات امداد و نجات و ماموریت‌های نظامی، با هدف افزایش سرعت و دقت، حفظ نیروی انسانی و کاهش هزینه‌ها در حال گسترش است. با توجه به این رویکرد، در این مقاله نیز با هدف استفاده از سیستم کوادروتور – آونگ معکوس کروی برای انجام عملیاتی نظیر رنگ‌آمیزی و نظافت در سقف‌های مرتفع، مساله‌ی کنترل هیبریدی موقعیت و نیرو برای یک پاندول معکوس کروی متصل به کوادروتور که حرکت آن در راستای قائم مقید شده‌است، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا با استفاده از قوانین نیوتن – اویلر، معادلات حرکت حاکم بر سیستم کوادروتور – آونگ معکوس در حالت مقید استخراج و سپس با ارائه‌ی مدلی برای نیروی مقید کننده، یک سیستم کنترلی سلسله مراتبی شامل حلقه‌ی کنترلی موقعیت – نیرو، حلقه‌ی کنترلی جهت‌گیری پاندول معکوس و حلقه‌ی کنترلی جهت‌گیری کوادروتور، ارائه شده‌است. قوانین کنترلی حلقه‌ی کنترلی جهت‌گیری پاندول معکوس و حلقه‌ی کنترلی جهت‌گیری کوادروتور، با استفاده از مفاهیم مطرح در کنترل هندسی طراحی شده‌اند. در نهایت، عملکرد کنترل‌کننده طراحی شده توسط شبیه‌سازی‌ مورد بررسی قرار گرفته است.