پرواز گروهی پهپادها با آرایش ساختار مجازی با کنترل تلفیقی PID و وارون دینامیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانس آموخته دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله به هدایت و کنترل پرواز گروهی پهپادها با آرایش ساختار مجازی مبتنی بر تلفیق کنترل‌کننده PID و وارون دینامیک پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از مدل‌ شش درجه آزادی یک پهپاد بال ثابت و براساس ساختار مجازی برای پرواز گروهی، سیستم هدایت و کنترل طراحی یک پهپاد برای دنبال کردن راهبر مجازی طراحی و شبیه‌سازی شده است. در این راستا فرمان‌های هدایت که به‌صورت فرمان‌های شتاب در دستگاه مختصات اینرسی بدست آمده، به فرامین شتاب و سپس فرمان‌های زوایای وضعیت و سرعت در دستگاه مختصات بدنی پرنده‌ تبدیل شده است. با تلفیق کنترل خطی PID و کنترل غیرخطی دینامیک وارون، کنترل‌کننده سیستم طراحی و با توجه به نتایج بدست آمده، پرنده توانسته به‌خوبی راهبر مجازی را در مسیر مطلوب تعقیب نماید. در ادامه، با مدل‌سازی آرایش ساختار مجازی و بکارگیری کنترلر پیشنهادی، خطای موقعیتی عضوها کنترل شده و نتایج شبیه‌سازی پرواز گروهی نشان می‌دهد، عملکرد پهپادها در حفظ آرایش، تعقیب مسیر تعیین شده و حذف خطای موقعیت به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای بهبود یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Formation flight of UAVs based on virtual structure using integrated PID control and dynamic inversion

نویسندگان [English]

  • Yosef Abbasi 1
  • S.Javad Hossenizade 2
  • Jalal Karimi 3
1 Assistance Professor
2 Graduated from Malek-e-Ashtar University of technology
3 Malek-e-Ashtar University of Technology
چکیده [English]

In this article, the matter of group guidance of UAVs with virtual structure formation with the help of integrated PID control and dynamic inversion is explained. First, the modeling of a fixed-wing UAV was done using the equations of six degrees of freedom, and according to the choice of the virtual structure method for group flight, the appropriate guidance and control system for a drone based on the virtual guide was designed and the simulation of six degrees of freedom has been done. In this regard, the acceleration commands in the inertial coordinate system have been converted to the acceleration commands in the body coordinate system of the drone, and then these commands have been converted into position and speed angle commands. By combining PID linear control and dynamic inversion non-linear control, the system controller was designed and according to the obtained results, it was able to follow the virtual guide in the desired direction. According to this, by modeling the formation of the virtual structure and using the proposed controller, the positional error of the unit is controlled and the results of the group flight simulation show that the performance of UAVs in maintaining the formation, following the designated path and eliminating the positional error has been significantly improved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • formation flight
  • virtual structure
  • PID
  • dynamic inversion