طراحی و پیاده سازی عملی کنترلر زاویه ای PID با بهره گیری از سیستم فازی برای تنظیم بهره‌های کنترلی کوادروتور

Abstract

این مقاله یک مدل کنترلی کاملا عملی و سخت افزاری برای پرنده چهار روتور ارائه می‌کند. مدلسازی کوادروتور با استفاده از روابط اویلر-نیوتون بیان می‌شود. برای پایدارسازی و کنترل کوادروتور یک کنترلر کلاسیک PID طراحی و پیاده سازی شده و از یک کنترلر فازی برای تنظیم ضرایب کنترلی استفاده می‌شود. با توجه به اینکه کوادروتور یک سیستم غیرخطی است استفاده از کنترلرهای کلاسیک برای پایدار سازی آن به اندازه کافی موثر نخواهد بود، از این رو استفاده از سیستم فازی که از جمله کنترلرهای غیرخطی به شمار می‌رود برای این سیستم غیرخطی موثر خواهد بود. سیستم فازی با توجه به مقدار مطلوب منظور شده برای کوادروتور بهره‌های کنترلی را به منظور بهبود عملکرد کوادروتور تنظیم می‌کند و نتایج بهتری نسبت به کنترلر کلاسیک PID درپی دارد. یک مجموعه آزمایشگاهی شامل حسگرهای شتاب‌سنج و ژیروسکوپ به همراه میکروکنترلر برای پیاده‌سازی کنترلر زاویه‌ای فازی PID طراحی و ساخته شده است. با توجه به اینکه داده‌های آزمایشگاهی دارای خطا و نویز هستند از فیلتر کالمن برای کاهش نویز حسگر استفاده شده است. در نهایت استفاده از فیلتر کالمن برای فیلتر داده‌های آزمایشگاهی منجر به کنترل زاویه‌ای مناسب مجموعه شده است.