کنترل یک کوادروتور مجهز به بازوی رباتیک بر اساس تخمین اغتشاش

Abstract

در سال‌های اخیر، پهپادهای بدون سرنشین به علت سرعت و قابلیت مانور بیشتر نسبت به وسایل نقلیه زمینی در زمینه‌های صنعتی و تحقیقاتی محبوبیت زیادی به دست آورده‌اند. پژوهش حاضر به سیستمی مرکب از یک کوادروتور و یک بازوی رباتیک سری می-پردازد. در این مقاله هدف ارائه‌ی یک الگوریتم تخمین-کنترل برای دستیابی به ردیابی مسیر برای کوادروتور و مجری نهایی است. به این منظور ابتدا سینماتیک و دینامیک کوادروتور با استفاده از کواترنیون و معادلات نیوتون-اویلر استخراج می‌شود. سپس یک بازوی رباتیک سه درجه آزادی که به زیر کوادروتور متصل می‌شود در نظر گرفته شده و معادلات آن با استفاده از الگوریتم بازگشتی نیوتون-اویلر نوشته می‌شود. به منظور کنترل کوادروتور از دو حلقه‌ی داخلی و خارجی، به ترتیب برای جهت گیری کوادروتور و موقعیت آن استفاده می‌شود. گشتاور وارد به کوادروتور ناشی از حرکت بازوی رباتیک یا اعمال نیرو به آن توسط یک فیلتر کالمن تخمین زده شده و به حلقه‌ی کنترل داخلی کوادروتور داده می‌شود. همچنین نیروی وارد به کوادروتور ناشی از عملکرد بازو نیز تخمین زده شده و توسط حلقه‌ی خارجی جبران می‌شود. برای ردیابی مسیر توسط مجری نهایی بازو از یک الگوریتم سینماتیک معکوس استفاده شده است. سیستم مرکب شامل کوادروتور و بازو به منظور اطمینان از صحت عملکرد با انجام ماموریت‌ای مختلف شبیه‌سازی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی با یک پژوهش قبلی مقایسه می‌شود که نشان‌دهنده‌ی بهبود عملکرد الگوریتم ارائه شده است.