پایدارسازی زاویه‌ای کوادروتور با استفاده از کنترل‌کننده فازی تطبیقی تناسبی-انتگرالی-مشتقی

Abstract

کوادروتور یک ربات پرنده بدون سرنشین از دسته پهپادهای چند-ملخه است که قابلیت مانورپذیری بسیار بالا، نشست و برخاست عمودی و پرواز ساکن در هوا را دارد. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیر‌تحریک کوادروتور نیازمند کنترل‌کننده‌های پیشرفته‌تری برای غلبه بر اغتشاش‌های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. در اغلب کاربردها، سیستم دینامیکی کوادروتور در معرض نیروهای اغتشاشی ناشی از وزش باد و نامتوازنی وزن یا اینرسی ناشی از حمل بار است. برای حفظ تعادل و تثبیت موقعیت، پایدارسازی زاویه‌ای کوادروتور در حضور نیروهای اغتشاشی و نامتوازنی‌ها ضروری است. استفاده از کنترل‌کننده‌های سنتی با بهره‌های کنترلی ثابت برای حذف اغتشاش‌های متغیری که در شرایط متفاوت به سیستم دینامیکی کوادروتور وارد می‌شوند چندان کارآمد نیست. در مقاله حاضر یک کنترل‌کننده فازی تطبیقی تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای پایدارسازی زاویه‌ای کوادروتور طراحی شده که در آن بهره‌های کنترلی بر مبنای عملکرد قانون تطبیق و سیستم فازی به طور پیوسته تنظیم می‌شوند. عملکرد کنترل‌کننده طراحی شده در شبیه‌سازی یک آزمون غلبه بر نامتوازنی وزنی بررسی و با کنترل‌کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی مقایسه شده است. همچنین عملکرد کنترل-کننده طراحی شده با استفاده از یک استند آزمایشگاهی سه درجه آزادی در یک آزمون تجربی به روش سخت‌افزار در حلقه صحه سنجی شده است.