شماره راهنما :
2216 دكتري
پديد آورنده :
عباسي نصرآبادي، احسان
عنوان :
طراحي و توسعه يك پروتكل كنترلي توزيع شده براي تخصيص وظيفه مشتركِ حمل بار آويزان به يك سامانه چند كوادروتوري
گرايش تحصيلي :
ديناميك، كنترل و ارتعاشات
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده،103ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
سامانه چند عاملي , كوادروتور , كنترل آرايش بندي , حمل بار مشترك , تخصيص وظيفه مشترك , اجماع
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/04/20
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/04/23
چكيده فارسي :
تمركز اصلي اين پژوهش بر روي طراحي و ارائه يك پروتكل كنترلي توزيع شده مناسب، كارا و بهينه براي انجام مأموريت تخصيص وظيفه مشترك به يك سامانه چندعاملي غيرخطي ميباشد. سامانهي چند عاملي انتخاب شده براي اين پژوهش يك سامانهي چند كوادروتوري است كه كوادروتورها در آن به عنوان عاملهاي غيرخطي شناخته ميشوند. علاوه بر غيرخطي بودن ديناميك اين عاملها، كوپل بودن ديناميك كوادروتورها و همچنين كمعملگر بودن آنها چالشهاي ديگري است كه به اين پژوهش افزوده ميشود. وظيفهي مشترك تخصيص داده شده به اين سامانهي چندكوادروتوري، حمل و نقل هوايي يك بار از يك نقطهي مبدأ به يك نقطهي مقصد و بر روي يك مسير دلخواه در نظر گرفته شده ميباشد. اجماع و كنترل آرايشبندي از جمله مأموريتهاي ديگري است كه در ارتباط با اين نوع سامانههاي چند عاملي مورد بحث قرار ميگيرند. در اين پژوهش هر دو مورد از اين مأموريتها براي يك سامانه چند عاملي با عاملهاي غيرخطي و كم عملگر، يعني همان كوادروتورها، طراحي و حل ميشود. با طراحي يك پروتكل كنترلي توزيع شدهي متفاوت، كه تركيبي از كنترلكنندههاي گام به عقب انتگرالگير و كنترل كنندهي مد لغزشي است، مسألههاي اجماع و كنترل آرايشبندي اين سامانهي چند كوادروتوري حل ميشود و با استفاده از اثبات پايداري و همچنين انجام چند نمونه مسألهي شبيهسازي شده، صحت و عملكرد اين پروتكل آزموده ميشود. علاوه بر اين، مسألهي ديگري كه تخصيص
وظيفهي مشترك به اين سامانه است در ادامه مورد بحث و بررسي قرار ميگيرد. ابتدا يك الگوريتم توزيع شدهي مناسب بر پايهي كنترلكنندهي گام به عقب انتگرالگير براي اين سامانه و انجام مأموريت تخصيص وظيفهي مشترك حمل بار آويزان طراحي و توسعه داده ميشود. با استفاده از اثبات پايداري و همچنين حل يك مسألهي عددي شبيهسازي شده، عملكرد اين الگوريتم طراحي شده مورد تأييد قرار ميگيرد. به دليل اين كه اندازهگيري دقيق تمامي حالتهاي اين سامانه بسيار پر هزينه و پر دردسر ميباشد، بهتر است كه الگوريتم ديگري براي انجام مأموريت تخصيص حمل بار آويزان، طراحي و توسعه داده شود تا بتواند عملكرد خوب خود را به جاي استفاده از اندازهي دقيق حالتها، در حالت تخمين حالتها نيز نشان دهد. الگوريتم كنترلي بر مبناي كنترلكنندهي سطح پويا، الگوريتم كنترلي ديگري است كه در ادامه براي حل مسألهي حمل بار آويزان طراحي و توسعه داده ميشود. اين الگوريتم به دليل نداشتن مشكل انفجار جملات كه در طراحي الگوريتم كنترلي بر مبناي گام به عقب انتگرالگير وجود دارد، ميتواند مسألهي تخصيص وظيفهي حمل بار آويزان را با استفاده از تخمين حالتها نيز انجام دهد. تأييديهي عملكرد خوب اين الگوريتم طراحي شده با استفاده از اثبات پايداري و همچنين حل مسألهي شبيهسازي شده، انجام ميشود. در ضمن براي تخمين پارامترهاي سامانه نيز يك تخمينگر تطبيقي مقاوم طراحي و ارائه ميشود.
چكيده انگليسي :
The main focus of this research is design and presentation of a suitable, efficient and optimal distributed control protocol to perform the cooperative task assignment of a nonlinear multi-agent system. The multi-agent system chosen for this research is a multi-quadrotor system in which quadrotors are known as nonlinear agents. In addition to the nonlinearity of the dynamics of these agents, coupled dynamics of the quadrotors as well as their underactuated dynamics are other challenges that are considered to this research. The common task that assigned to this multi-quadrutor system is load transportation from an initial point to a target point on a desired path. Formation control is another mission that are discussed in connection with this type of multi-agent systems. In this research, this mission is designed and solved for a multi-agent system with nonlinear and underactuated agents, as quadrotors. By designing a novel distributed control protocol, which is a combination of integrator backstepping controller and sliding mode controller, the formation control problem of this system is solved and by using the stability proof and also performing some simulated problem examples, the effectivness and performance of this protocol is evaluated. In addition, another issue, which is assigned a cooperative task to this system, will be discussed in the following. First, a suitable distributed algorithm based on integrator backstepping controller is designed and developed for this system. By using stability proof and solving a simulated numerical problem, the performance of this designed algorithm is validated. Due to the fact that the exact measurement of all the states of this system is very expensive and troublesome, it is better to design and develop another algorithm to carry out the assigned task which is the aerial suspended load transportation. The control algorithm based on the dynamic surface controller is another control algorithm that is designed and developed to solve the problem of carrying a suspended load. This algorithm, which does not suffer from the problem of "explosion of terms" that exists in the design of the control algorithm based on integrator backstepping, can solve the problem of assigning the task of carrying the suspended load by using state estimator. The verification of the good performance of the presented algorithm is done by using stability proof and also solving the simulated problem. In addition, a robust adaptive estimator is designed and presented to estimate the system parameters.
استاد راهنما :
مصطفي غيور , محمد دانش
استاد داور :
مهدي كشميري , سعيد بهبهاني , آريا الستي