17392

15225

كارشناسي ارشد

كنترل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

دوازده، 77ص.: مصور، جدول، نمودار

1400/12/24

كتابنامه

مهندسي برق

مهندسي برق و كامپيوتر

1400/12/24

2819435

با توجه به افزايش كاربردهاي هواپيماهاي بدون سرنشين در زمينه‌هايي مانند تصويربرداري هوايي، نقشه‌برداري، تفريحي و اجتماعي، امروزه در بسياري از مراكز تحقيقاتي، به بررسي و ارايه روش‌هاي كنترل آن ‌پرداخته مي‌شود. از جمله مهم‌ترين و پركاربردترين هواپيما‌هاي بدون سرنشين مي‌توان به كوادروتور و يا كوادكوپتر اشاره كرد. روش‌هاي مختلفي براي كنترل كوادروتورها مطرح شده است كه روش كنترل مد لغزشي يكي از مهم‌ترين و پركاربردترين اين روش‌ها است. از ويژگي‌هاي اصلي اين نوع كنترل‌كننده مي‌توان به مقاوم بودن پاسخ حلقه بسته سيستم نسبت به نامعيني‌ها، سادگي در طراحي و حساسيت كم نسبت به تغييرات در پارامترهاي سيستم و اختلالات وارد شده، اشاره نمود. از طرف ديگر، در سال‌هاي اخير محققين با به‌كارگيري حسابان مرتبه كسري كنترل‌كننده‌هايي طراحي نمودند كه علاوه بر حفظ و بهبود عملكرد سيستم، در برابر اغتشاش و عدم قطعيت نيز مقاوم هستند. لذا در اين تحقيق براي بهبود عملكرد يك سيستم كوادروتور كه در ديناميك غير خطي آن تاثيرات نيروهاي آيروديناميك لحاظ شده، يك كنترل‌كننده مد لغزشي با سطح لغزش مرتبه كسري طراحي مي‌شود. براي اين منظور مقادير مرتبه مشتق و انتگرال كسري براي سطح لغزش انتخاب شده و ديگر پارامترهاي طراحي از طريق الگوريتم‌ بهينه‌سازي چند هدفي فرا ابتكاري گرگ‌ خاكستري، بهينه و تعيين مي‌گردند. براي بهينه‌سازي، عملكرد دو تابع هدف انتخاب شده كه بيانگر معدل وزن‌دار خطاها در حوزه زمان و معدل وزن‌دار نيروي كنترلي است، بررسي مي‌شود. در انتها با انجام چند شبيه‌سازي كارايي روش كنترل طراحي شده نسبت به كنترل‌كننده مد لغزشي با مرتبه صحيح نشان داده شده است.

In the recent decade, UAVs have been widely studied due to their applications in different areas like surveying, aerial imaging, and rescue operations. One of the most important types of UAVs is the quadrotor, also called quadcopter. Various methods have been proposed to control quadrotors, of which sliding mode control is one of the most important and widely used. This controller is robust against uncertainties and disturbances and can be easily adapted to different systems. Also, in recent years, researchers have used fractional calculus to design controllers. These fractional controllers can increase robustness against disturbances and uncertainties, and also can help the system to have better performance. Therefore, in this research, a sliding mode controller with a fractional-order integral sliding surface is designed to improve the performance of a quadrotor with the consideration of aerodynamic forces in its nonlinear dynamics. Then, the controller is optimized using multi-objective gray wolf optimization (MOGWO) algorithm to find the best control parameters with regard to minimization of the errors and control efforts. Finally, the obtained results are presented for a nonlinear quadrotor system to assess the effectiveness of the proposed approach.

جواد عسكري

مرضيه كمالي

محسن مجيري، حامد جلالي