بررسی تأثیر مکانیسم گام متغیر در توسعه عملکرد ربات پرنده چهارپره با استفاده از واپایشگر خطی سازی بازخورد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 هیات علمی/دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

هدف از این تحقیق، توسعه روش‌های واپایش ربات هوایی چهارپره-کواد روتور- با استفاده از مکانیسم گام متغیر و مقایسه آن با روش غالب کنترل این‌گونه پرنده‌ها مبنی بر تغییر سرعت دوران روتورهای اصلی، است. متدلوژی و فن حل مسئله مبتنی بر استخراج معادلات حرکت ۶ درجه آزادی برای کوادروتورهای گام متغیر، محاسبات‌تریم، خطی سازی معادلات حرکت و نهایتاً طراحی سیستم کنترل خطی و غیرخطی است که البته برای پوشش فاز پرواز ایستا تنظیم‌شده است. مدل‌سازی دینامیکی در این بررسی اساساً شامل مدل آئرودینامیک روتورهای اصلی در رینولدز پایین، مدل‌سازی دینامیکی موتور و سیستم پیشران با تلفیق تئوری ممنتوم –المان پره است. با قید حداقل مصرف توان و بهره‌گیری مکان هندسی ریشه‌ها، بهینه‌سازی پرواز ایستا، پیاده‌سازی و با دو حلقه وضعیت و موقعیت از روش‌های خطی و همچنین خطی سازی بازخورد پرنده کنترل گردیده است. کنترل موقعیت پرنده در مکانیسم گام متغیر بهبود مانور پذیری پرنده را نمایش می‌دهد. مقایسه نتایج شبیه‌سازی، بهبود عملکرد را در مکانیسم گام متغیر با استفاده از خطی سازی بازخورد در مقابل روش کنترل خطی اثبات می‌نماید. این دستاورد می‌تواند به افزایش مداومت پرنده و همچنین توسعه پاکت پروازی ربات‌های چهارپره منجر گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feedback Linearization of Variable Pitch Flying Robot: Improvement of Stability and Performance

نویسندگان [English]

  • Yasin Sarafraz 1
  • Seyeh Hoseyn Sadati 2
چکیده [English]

This paper concerned with the performance improvement of quad rotor using by variable pitch control system. The methodology was laid out based on dynamic modeling of six degree of freedom motion, trim calculations, linearization, and robust control system design for a candidate variable pitch quad-rotor at hover. Therefore, a comprehensive mathematical model of rotors was derived based on the blade element-momentum theory (BEMT) at low Reynolds number, and then, the engine and propulsion models were appended to form the real quad-rotor as a whole. Two control loops including of an inner loop for attitude control system and the outer loop for motion control applied with the robust control system, is the main structure of control system design. Linear controller and feedback linearization controller was also implemented to cover the stability of the quad rotor and compensation of fixed and variable pitch control mechanisms.. Variable pitch quad rotor helped the user to made bigger quad rotor with the less problem in control system which prepared from gyroscopic effect in fixed pitch quad rotor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quad Rotor
  • Variable Pitch
  • Linear Controller
  • Feedback linearization