کنترل به روش خطی سازی پسخوراند و بک استپینگ برای یک عمودپرواز پنج- ملخه با ساختار جدید

Abstract

در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید بطور کامل مدلسازی و دو سیستم کنترل غیرخطی با هدف تعقیب مسیر، برای آن طراحی و مقایسه شده 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 کاربردهای عملیاتی با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده با اضافه شدن یک ملخ به مرکز کوادروتور، ظرفیت حمل بار آن بهبود یافته است. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی گردد. دو نوع کنترل‌کننده برای پرنده ارائه شده است، یکی به روش خطی‌سازی پسخوراند ورودی- خروجی که شامل مشتق‌گیری مرتبه بالای خروجی بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده و نویز حسگرها حساس می‌باشد و دیگری به روش بک‌استپینگ و با استفاده از رویکرد کنترل آبشاری که برای ویژگی زیرتحریک بودن پرنده مناسب بوده و دارای حجم محاسبات پایینی می‌‌باشد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده به روش بک‌استپینگ عملکرد مطلوبی در پایدارسازی پرنده و تعقیب مسیر مرجع داشته و در برابر دینامیک‌های مدل‌نشده و اغتشاش مقاوم می‌باشد.