طراحی و پیاده‌سازی پرواز گروهی کوادکوپترها برای نمایش نوری با الگوریتم ترکیبی ازدحام ذرات و یادگیری فیزیکی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوا و فضا، دانشگاه شریف، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان، ایران

3 دانشگاه سمنان دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

4 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان، ایران

doi
چکیده

پرواز گروهی کوادکوپترها در نمایش‌های نوری، مأموریت‌های اکتشافی و نظارت هوایی اهمیت فراوانی دارد. بااین‌حال، بهینه‌سازی مسیر و تخصیص هدف با چالش‌هایی نظیر جلوگیری از برخورد، حفظ پایداری و دستیابی به همگرایی سریع همراه است. در این پژوهش، چارچوب کنترل متمرکز ارائه می‌شود که در آن یک واحد تصمیم‌گیر مرکزی، مسئول تخصیص اهداف، تولید مسیر و اعمال قیود ایمنی برای کل گروه پروازی است. در این چارچوب، الگوریتمی ترکیبی و بهبودیافته مبتنی بر ازدحام ذرات و یادگیری فیزیکی، مسیر حرکت، تخصیص هدف و هماهنگی پرواز گروهی کوادکوپترها را بهینه می‌سازد. هدف این روش، افزایش سرعت همگرایی و پایداری جستجو از طریق ترکیب قابلیت‌های دو الگوریتم است. در ساختار پیشنهادی، الگوریتم ازدحام ذرات به‌عنوان بخش اکتشاف سراسری عمل می‌کند و الگوریتم یادگیری فیزیکی با بهره‌گیری از مفاهیم انرژی و مومنتوم، موقعیت ذرات را دینامیک اصلاح نموده و از گرفتارشدن در کمینه‌های محلی جلوگیری می‌کند. نتایج شبیه‌سازی، برتری روش ترکیبی را ازنظر سرعت همگرایی، دقت، پایداری و کارایی محاسباتی نسبت به الگوریتم‌های مستقل تأیید می‌کند