کنترل موقعیت یک کوادروتور با بار معلق با استفاده از کنترل کننده مربعی خطی تعقیبی توسعهیافته در حضور اغتشاش میراشونده
نویسندگان
1 گروه مهندسی برق، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 گروه مهندسی برق، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
doi
چکیده
این مقاله به مسئله کنترل کوادروتور حامل بار معلق در حضور اغتشاشات میرا شونده میپردازد. اگرچه کوادروتورها کاربردهای گستردهای یافتهاند، حمل بار معلق به دلیل ایجاد دینامیک غیرخطی و نوسانات پاندولی، پایداری و دقت تعقیب مسیر را با چالش جدی مواجه میسازد. از سوی دیگر، اغتشاشات گذرای محیطی نظیر وزشهای ناگهانی باد، عملکرد سیستم را بیشتر مختل میکنند. کنترلکنندههای بهینهی متداول، فاقد مکانیزمی کارآمد برای حذف این نوع اغتشاشات هستند. در این پژوهش، یک کنترلکنندهی تعقیبی بهینهی مربعی-خطی همراه با جبرانگر فعال اغتشاش برای یک کوادروتور حامل بار معلق طراحی شده است. نوآوری اصلی کار در تلفیق چارچوب بهینهی تعقیب با مکانیزمهای تنظیم کننده مربعی خطی، تعقیب مسیر مرجع و حذف اغتشاشات میرا شونده است. بدین منظور، ابتدا مدل دینامیکی غیرخطی کوادروتور با بار معلق استخراج و حول نقطهی تعادل پرواز درجا خطیسازی شده است. سپس با استفاده از تئوری مدل داخلی، دینامیک سیگنالهای مرجع و اغتشاش به مدل سیستم افزوده شده و مسئلهی تعقیب به یک مسئلهی تنظیم مربعی-خطی استاندارد تبدیل میشود. کنترلکنندهی نهایی از سه بخش اصلی شامل بهرهی پسخورد تنظیم، بهرهی جبران اغتشاش و بهرهی تعقیب مرجع تشکیل شده است. شبیهسازیهای عددی بر روی مدل غیرخطی کامل در سناریوی تعقیب مسیر دایرهای تحت اغتشاش باد گردابهای انجام شده است. نتایج، برتری چشمگیر روش پیشنهادی نسبت به کنترلکنندهی تعقیبی استاندارد را نشان میدهند. روش پیشنهادی ضمن کاهش بیش از ۵۰٪ خطای تعقیب و حذف خطای ماندگار، نوسانات بار را به طور مؤثری میرا کرده و انرژی مصرفی کنترلی را نیز کاهش میدهد.
