کنترل شکل‌دهی مجموعه کوادروتور به روش پیشرو-پیرو با استفاده از کنترلگر مد لغزشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی دانشکده فناوری های نوین گروه هوافضا

2 دانشکده فناوری های نوین و مهندسی هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران ، ایران

3 گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه قم

4 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده فناوری های نوین و مهندسی هوافضا,، تهران، ایران

چکیده

این مقاله باهدف ردیابی مسیر مشخصی توسط سه کوادروتور با حفظ شکل مثلثی در طول مسیر با در نظر گرفتن اغتشاشات وارد بر سیستم تدوین شده است. با توجه به دینامیک غیرخطی کوادروتور و حضور اغتشاشات در سیستم، برای کنترل مستقل کوادروتور از کنترل‌کننده‌ی مد لغزشی استفاده شد. برای کنترل شکل‌دهی کوادروتورها نیز کنترل شکل‌دهی غیرمتمرکز پیشرو-پیرو اعمال شد، به‌گونه‌ای که پیشرو یک مسیر مرجعی را طی کرده و پیروها با استفاده از کنترل‌کننده شکل‌دهی یک فاصله‌ و یک زاویه‌‌‌ی ثابتی را نسبت به پیشرو حفظ می‌کنند. برای حصول این امر ابتدا دینامیکی از خطای شکل‌دهی را در نظر گرفته و سپس با اعمال کنترل‌کننده مد لغزشی انتگرالی روی آن، خطای شکل-دهی به صفر رسانده شده است. نتایج شبیه‌سازی حاصل از طراحی کنترل کننده مد لغزشی، وقوع پدیده‌ی چترینگ را در فرمان‌های کنترلی نشان داد که برای حذف آن از روش تقریب توابع پیوسته استفاده شد و شبیه‌سازی‌های حاصل از این روش بیانگر حذف چترینگ در فرمان‌های کنترلی و ردیابی نرم و بدون نوسان مسیر مورد نظر در فرمان‌های کنترلی بود، همچنین نتایج شبیه‌سازی کنترل شکل-دهی در قالب سه مأموریت با مسیرهای متفاوت، هندسه شکل‌دهی متفاوت و تعداد کوادروتورهای متفاوت بیانگر پیروی پیروها از پیشرو و موفقیت کنترل شکل‌دهی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Formation control of multi-Quadrotor using leader-follower Method Based on Sliding Mode

نویسندگان [English]

  • Marzieh habibi totekani 1
  • Alireza Toloei 2
  • reza ghasemi 3
  • Fatemeh Ghaderi 4
1 Faculty of New Technology Engineering Aerospace Engineering Department - Dynamics of Flight and Control
2 Shahid Beheshti University, faculty of new technologies and aerospace engineering, Tehran, Iran
3 Associate Professor of Electrical Engineering, university of Qom
4 Shahid Beheshti University, faculty of new technologies and aerospace engineering,Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, formation tracking control by maintaining a triangular shape for three quadrotors is discussed. Because of the nonlinear dynamic of the quadrotor and the presence of the external disturbance in the quadrotor dynamic model, a sliding mode controller was used for independent control of the quadrotor .To Formation Control of Quadrotors, a leader-follower decentralized formation control was applied. In such a way that the leader, follows a reference path and the followers use a formation controller to maintain a constant distance and an angle to the leader. First, the dynamic of the formation error is considered and then by using the integral slide mode controller, the formation error is reduced to zero. The simulation results obtained from the design of the sliding mode controller showed the occurrence of the Chatting phenomenon in the control commands, which was removed using the approximation of continuous functions. And the simulations obtained from this method showed the elimination of chattering in the control commands and the smooth tracking without oscillation of the desired path in the control commands. Also, the simulation results of formation control in the three missions with different paths, different formation geometry, and the number of different quadrotors indicate that the followers follow the leader and the success of formation control.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "؛ Formation control "؛ Leader-follower method"؛ Decentralized Formation control "؛ Quadrotor control"؛
  • "؛ Nonlinear control"