طراحی و پیاده سازی الگوریتم کنترلی فازی خالص برای کنترل موقعیت زاویه ای کوادروتور با استفاده از فیلتر کالمن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

این مقاله یک الگوریتم کنترلی خالص مبتنی بر روش فازی برای کنترل زاویه­ای کوادروتور ارائه می­کند. پارامترهای خطا و نرخ تغییرات خطا به‌ عنوان ورودی سیستم فازی محسوب می­شوند و ورودی­های کنترلی برای حرکت­های پایه­ای کوادروتور مبتنی بر قوانین فازی تعریف شده، تولید می‌شوند. با توجه به دینامیک غیرخطی کوادروتور، الگوریتم کنترلی فازی برای پایدارسازی و کنترل زاویه­ای این نوع از ربات­ها پاسخ مطلوبی ارائه می­دهد. برای بررسی عملکرد الگوریتم کنترلی فازی در مدل آزمایشگاهی، یک مجموعه­ شامل کوادروتور، میکرو کنترل‌گر و حسگرهای مورد نیاز ساخته شده است. حسگرهای سه محوره­ی ژیروسکوپ و شتاب­سنج برای تخمین موقعیت زاویه­ای مورد استفاده قرار گرفته­اند. به علت وجود نویز و خطا در خروجی حسگرها، از فیلتر کالمن برای حذف نویز استفاده شده است. نتایج بدست آمده در آزمایش های عملی نشان دهنده طراحی موفقیت آمیز الگوریتم کنترلی فازی بر روی کوادروتور بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Bouabdallah Samir, Pierpaolo Murrieri, and Roland Siegwart., Design and control of an indoor micro quadrotor. Robotics and Automation, Proceedings. ICRA'04. 2004 IEEE International Conference on. Vol. 5, 2004.
[2]  Salih, A.L., Moghavvemi, M., Mohamed, H.A. and Gaeid, K.S., Flight PID controller design for a UAV quadrotor. Scientific Research and Essays,5(23), pp.3660-3667, 2010.
[3]  Gonzalez-Vazquez S. and Moreno-Valenzuela J., 2010, September. A new nonlinear PI/PID controller for quadrotor posture regulation. In Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference (CERMA), pp. 642-647, 2010.
[4]  Rezazadeh S., Alinaghizadeh Ardestani M. and Shahidi Sadeghi P., Optimal attitude control of a quadrotor UAV using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS)." Control, Instrumentation, and Automation (ICCIA): pp. 219-223, 2013.
[5]  GAO Y.J., CHEN D.X. and LI R.M., Research on Control Algorithm of Microquadrotor Aircraft [J]. Computer and Modernization, 10, pp.003, 2011.
[6]  Zerikat M. and Chekroun S., Design and implementation of a hybrid fuzzy controller for a high performance induction motor. World Academy of Science, Engineering and Technology, 26, pp.263-269, 2007.
[7]  Mahfouz M., Ashry M. and Elnashar G., Design and control of quad-rotor helicopters based on adaptive neuro-fuzzy inference system, International Journal of Engineering Research and Technology. Vol. 2. No. 12 (December-2013). ESRSA Publications, 2013.
[8]  Bouabdallah Samir, and Roland Siegwart., Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro quadrotor." Proceedings of the 2005 IEEE international conference on robotics and automation. IEEE, 2005.
[9]  Xu, Rong, and Umit Ozguner. "Sliding mode control of a quadrotor helicopter." Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control. IEEE, 2006.
[10]             Besnard, Lénaïck, Yuri B. Shtessel, and Brian Landrum., Quadrotor vehicle control via sliding mode controller driven by sliding mode disturbance observer., Journal of the Franklin Institute 349.2: pp. 658-684, 2012.
[11]             Madani, Tarek, and Abdelaziz Benallegue. "Backstepping control for a quadrotor helicopter." 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems.
[12]             Bouabdallah Samir. and Roland Siegwart., Full control of a quadrotor,  IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2007.
[13]             Madani, Tarek, and Abdelaziz Benallegue. Backstepping sliding mode control applied to a miniature quadrotor flying robot, IECON -32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics, 2006.
[14]             Sangyam, T., Laohapiengsak, P., Chongcharoen, W. and Nilkhamhang, I., 2010, August. Path tracking of UAV using self-tuning PID controller based on fuzzy logic. In SICE Annual Conference, Proceedings of , pp. 1265-1269, 2010.
[15]             Bouabdallah, Samir. Design and control of quadrotors with application to autonomous flying. Diss. Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, 2007.
[16]             Schmidt, Michael David., Simulation and control of a quadrotor unmanned aerial vehicle, 2011.