پديد آورنده :
رضايي لري، علي اكبر
عنوان :
انتقال بار صلب توسط چند كوادروتور با استفاده از كنترل آرايش سيستم هاي
چندعاملي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[نه]، 80ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد مشاور :
ايمان ايزدي، مصطفي غيور
توصيفگر ها :
كوادروتور , حمل بار آويزان , اويلر-لاگرانژ , كابل انعطاف پذير , سيستم هاي چندعاملي , كنترل آرايش , كنترل مدلغزشي , كنترل حالت
استاد داور :
سعيد بهبهاني، مجدالدين نجفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/12
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/12
چكيده فارسي :
1 چکیده امروزه بهدلیل وجود مشکالتی از قبیل وجود ترافیک صعبالعبور و خطرناک بودن مناطق انتقال هوایی تجهیزات توسط بالگردها هواپیماها و پرندههای بدون سرنشین تبدیل به یکی از مهمترین زمینههای تحقیقاتی شده است در این بین کوادروتورها بنا به دالیلی مانند هزینههای کم نسبت کاربردهای آن و حفظ جان خلبانان با کنترل از راه دور بیشتر مورد توجه قرار گرفتهاند اما حمل و نقل توسط کوادروتورها چالشهایی مانند داشتن محدودیت وزنی باعث شده محققان به دنبال راههای برای برطرف کردن آنها باشند یکی از راهحلها استفاده از سیستمهای چندعاملی میباشد که میتواند یک سیستم متشکل از چند پرنده بدون سرنشین را هماهنگ با یکدیگر حرکت بدهد در این پایاننامه ابتدا مدل جدیدی برای حمل بار توسط چند کوادروتور ارائه میشود در این مدل عالوه بر درنظر گرفتن جرم و االستیک بودن کابل بار نیز بصورت 6 درجه فرض میشود که هرکدام از کابلها به نقاط متفاوتی از بار متصل میشود برای مدلسازی جرم و خاصیت االستیک کابل از چند جرم فنر و میراگر متوالی استفاده مینماییم ابتدا براساس سینماتیک مسئله انرژی جنبشی و پتانسیل سیستم محاسبه میگردد و سپس معادالت دینامیکی سیستم با استفاده از روش اویلر الگرانژ استخراج میشود کنترلکننده سیستم شامل سه بخش کنترل هدایت کنترل آرایش و کنترل حالت است قسمت اول کنترل هدایت است این کنترلکننده با توجه به موقعیت و سرعت بار و میزان خطای آنها نسبت به مقادیر مطلوب موقعیت و سرعت رهبر مجازی گروه را محاسبه میکند بخش دوم کنترل آرایش میباشد که از برخورد کوادروتورها به یکدیگر جلوگیری میکند و همچنین نوسانات شدید بار را کاهش میدهد در اینجا دینامیک کوادروتورها بهعنوان عوامل گروه دو انتگرالگیر درنظر گرفته میشود و طبق این معادالت دینامیکی یک کنترلکننده مدلغزشی بهمنظور حفظ آرایش گروه طراحی میگردد همچنین زوایای مطلوب و نیروهای باالبرنده کوادروتورها نیز در این بخش طراحی میشوند زوایای بهدست آمده در بخش کنترل حالت بهعنوان زوایای مورد نظر هر کوادرتور استفاده می شوند تا ورودی کنترلی مناسب برای کنترل زوایای کوادروتور را تولید کنند در واقع در بخش سوم کنترلکننده پایداری حالت هر کوداروتور تضمین میشود در کارهای قبلی تاکنون برای حمل بار 6 درجه آزادی غیرخطی کنترلکنندهای طراحی نشده است اما در این پایاننامه کنترلکنندهی طراحی شده میتواند برای حمل بار 6 درجه آزادی غیرخطی استفاده میگردد درانتها سیستم طراحی شده برای حمل بارهای متقارن و نامتقارن شبیهسازی میشود نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد که اگرچه کوادروتورها از شرایط اولیه نامتقارن شروع به حرکت میکنند اما پس از مدتی به آرایش مطلوب رسیده و با حفظ آن در طی مسیر حرکت بار را به مکان مطلوب با سرعت مناسب انتقال میدهند کلمات کلیدی کوادروتور حمل بار آویزان اویلر الگرانژ کابل انعطافپذیر سیستمهای چندعاملی کنترل آرایش کنترل مدلغزشی کنترل حالت
چكيده انگليسي :
81 Transportation of a Rigid Load by Multiple Quadrotors Using Formation Control of Multi Agent Systems Ali Akbar Rezaei Lori aa rezaei@me iut ac ir Date of Submission 2019 06 25 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Danesh danesh@cc iut ac irAbstractNowadays due to some problems such as the presence of heavy traffic or dangerous and impassable places aerialtransportation of objects through helicopters airplanes and UAVs has been one of the most important researchareas Among aerial vehicles quadrotors have attracted more attention because of their low applications costsand safety for human pilot due to remote control However carrying a payload with quadrotors has somelimitations like constrained the capacity of quadrotors for transportation of a payload Researchers try to eliminatethese limitations One of the solutions is applying multi agent systems which helps several quadrotors can movecoordinately In this thesis a novel and complete dynamic model is proposed for aerial transportation of a rigidbody with arbitrary number of quadrotors This model not only consider the load as a rigid body but also considerthe mass flexibility and tension of cables which are connected to different points of the load The cable is modeledas successive masses springs and dampers First according to the kinematic kinetic and potential energies arederived and then the motion equations of the system are determined through the Euler Lagrange method Theproposed controller contains three parts navigation control formation control and attitude control part The firstpart is navigation control that obtains the position and velocity of an imaginary leader based on the position andvelocity of payload and their error The second part is formation control which avoids collision of quadrotors andreduces the swing of the load Here the dynamics of quadrotors as agents can be represented as a double integrator Then based on this dynamic a sliding mode controller is designed to maintain the formation In addition thedesired attitudes and the thrust forces of quadrotors are created The determined attitudes are used as the desiredattitudes in the attitude controller to provide appropriate control input for regulating quadrotors angles indeed the third part guarantees the stability of each quadrotor The previous works did not design a controller for aerialtransportation of 6 DOF load however in this thesis the proposed control system enable us to do this Finally theproposed modeling and control scheme for the transporting a 6 DOF body using a team of quadrotors is confirmedthrough simulation for a homogeneous and a nonhomogeneous body The results reveal that although quadrotorsare in different initial conditions after a while they get the desired formation and by keeping it during trajectorytracking they carry the load successfully to the desired location with appropriate velocity Keywords Quadrotors Swing load transportation Euler Lagrange Flexible cable Multi agent systems Formation control Sliding mode control Attitude control
استاد مشاور :
ايمان ايزدي، مصطفي غيور
استاد داور :
سعيد بهبهاني، مجدالدين نجفي
