طراحی و شبیه‌سازی کنترل‌کننده مود لغزشی پسگام انتگرالی و فیلتر کالمن-بوسی تعمیم‌یافته برای کوادروتور

Abstract

در این مقاله کنترل مود لغزشی پسگام انتگرالی به همراه فیلتر کالمن-بوسی تعمیم‌یافته برای کنترل و تخمین حالت‌های پهپاد (کوادروتور) ارائه‌‌شده است. در سیستم کوادروتور اثرات آئرودینامیکی بر روی دینامیک سیستم موردتوجه قرارگرفته و معادلات دینامیکی توسط روش نیوتن-اویلر استخراج‌ گردیده است. رفتار کوادروتور که تحت تأثیر نیروها و ممان‌های آئرودینامیکی قرار دارد، غیرخطی است، اما کنترل مودلغزشی پسگام انتگرالی به‌خوبی توانسته سیستم دینامیکی را بدون در نظر گرفتن نویز سیستم و نویز اندازه‌گیری و با فرض وجود همه حالت‌های دینامیکی به پایداری برساند. نویز در سیستم‌های دینامیکی غیرقابل‌اغماض بوده و همچنین اندازه‌گیری همه حالت‌های سیستم در عمل بسیار پیچیده و گران است، فیلتر کالمن-بوسی توسعه‌یافته در ساختار کنترلی به‌عنوان رؤیت‌گر حالت‌های سیستم و برای حذف نویز در این حالت‌ها به کار می‌رود. به همین علت استفاده هم‌زمان از کنترل‌کننده–رؤیت‌گر برای کنترل و تخمین حالت‌های کوادروتور پیشنهادشده است. شبیه‌سازی عددی نشان‌دهنده عملکرد خوب کنترل‌کننده-رؤیت‌گر پیشنهادی است، به‌گونه‌ای که آن‌ها به‌خوبی توانسته‌اند هم حالت‌های غیرقابل‌اندازه‌گیری سیستم را تخمین زده و بر نویزهای سیستم و اندازه‌گیری غلبه کند و هم سیستم را به موقعیت موردنظر طراح برساند.