طراحی الگوریتم‌های کنترل موقعیت و وضعیت مبتنی بر بهینه‌سازی تکاملی و فازی برای ردیابی مسیر مرجع چهارپره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده هوافضا-دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

4 دانشگاه مالک اشتر

چکیده

در این مقاله سیستم کنترل یک ریز پرنده چهار پره جهت ردیابی یک مسیر مرجع ارزیابی شده است. الگوریتم‌ های کنترل با هدف قابلیت پیاده‌ سازی سخت‌ افزاری و در نظر گرفتن محدودیت‌ های توانی و پردازشی ریز پرنده چهار پره توسعه داده شده است. برای این منظور ابتدا یک کنترل‌کننده تناسبی-مشتقی (PD) که ضرایب آن توسط الگوریتم ژنتیک به‌ صورت برون خط بهینه شده است برای کنترل هر دو حلقه بیرونی (حلقه کنترل موقعیت) و داخلی (حلقه کنترل وضعیت) پیاده‌ سازی شده است. با توجه به اغتشاشات و عدم قطعیت‌ های محیط واقعی، تأثیر جایگزینی کنترل فازی (Fuzzy) بر عملکرد ریزپرنده در حلقه‌ های کنترل بیرونی و داخلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که جایگزینی کنترل‌کننده فازی در حلقه داخلی باعث بهبود ردیابی مسیر مرجع شده است. همچنین عملکرد مطلوب این کنترل‌کننده برای ریزپرنده چهارپره در حضور اغتشاش و عدم قطعیت نیز اثبات شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Attitude and Position Controller Design of Quadrotor based on Evolutionary Optimization and Fuzzy for Trajectory Tracking

نویسندگان [English]

  • Alireza Ahangarani Farahani 1
  • Hamed Arefkhani 2
  • Sayyed Majed Hosseini 3
  • Hossein Sadati 4
1 Faculty of Aerospace Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Iran.
2 Malek Ashtar University of Technology
3 Malek Ashtar University of Technology
4 Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

In this paper, the guidance and control system of a quadrotor to track the trajectory is evaluated. Control algorithms have been developed with the aim of the hardware implementation capability and considering the power consumption and processing limitation of the quadrotor. For this purpose, a proportional–derivative controller (PD) that the control coefficients are optimized by a genetic algorithm (GA) to control both the outer loop(position control) and the inner loop (attitude control) is implemented. Due to the disturbances and uncertainties, the effect of fuzzy control replacement on the quadrotor performance in guidance and control loops has been evaluated. The simulation results show that replacing the fuzzy controller in the guidance loop improves trajectory tracking. Also, the performance of this controller for the quadrotor in the presence of the disturbance and uncertainties was proved.
a a a a a a a a a a a a a a a a a

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quadrotor
  • Nonlinear Control
  • Trajectory Tracking
  • Fuzzy Control
  • Genetic Algorithm