مقایسه دو کنترل‌کننده به روش فیدبک خطی‌ساز با هدف ردیابی مسیر بر روی یک عمودپرواز شش- ملخه با ساختار جدید

Abstract

در این مقاله یک عمودپرواز شش-ملخه با پیکربندی جدید، مدلسازی شده و به منظور تعقیب مسیر مطلوب، از روش فیدبک خطی‌ساز با دو رویکرد، استفاده گردیده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردها با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده، دو ملخ هم‌محور با دور ثابت و با جهت چرخش مخالف به مرکز کوادروتور اضافه گردیده تا علاوه بر افزایش ظرفیت حمل بار، باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی شده و در عین حال دینامیک و نحوه هدایت آن بدون تغییر بماند. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و ناپایدار می‌باشند. برای کنترل عمودپرواز، روش فیدبک خطی-ساز به دو صورت ارائه گردیده است. در رویکرد اول، از فیدبک خطی‌ساز به صورت متداول استفاده شده که کنترل‌کننده‌ای با حجم محاسبات بالا و شامل مشتق‌ مرتبه سوم خروجی حاصل می‌گردد که به نویز حسگرها بسیار حساس می‌باشد. در رویکرد دوم، با تفکیک دینامیک پرنده به دو زیرسیستم انتقالی و دورانی، کنترل‌کننده سلسله مراتبی به روش فیدبک خطی‌ساز طراحی می‌گردد که به مراتب ساده‌تر و پیاده‌سازی آن نیز آسان‌تر می‌باشد. همچنین، برای جبران دینامیک عملگرها از الگوریتم فیدبک خطی‌ساز دو مرحله‌ای استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده با رویکرد دوم، عملکرد بهتری در ردیابی مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.