طراحی کنترلر غیرخطی برای quadrotor

در سال های اخیر پرنده های بدون سرنشین یا uavها در کاربردهای نظامی و غیر نظامی مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. این-گونه وسایل پرنده به دلیل کاهش هزینه ی تولید و نگهداری، طولانی تر بودن مدت پرواز، کاهش احتمال شناسایی توسط رادار و کاهش خطر برای خدمه ی پرواز، در انجام مأموریت های نظامی (شناسایی، مراقبت، جاسوسی) و در زمینه های غیرنظامی (عملیات امداد و نجات در سوانح، مدیریت خطرات محیطی، کنترل ترافیک شهری و ...) در مقابل پرنده های سرنشین دار از مزیت بالاتری برخوردار اند. در این میان، پرنده هایی با قابلیت نشست و برخاست عمودی یا vtol، که در طول عملیات نیاز به دخالت انسانی کمتری داشته و همچنین دارای قدرت مانور بیشتر و توانایی پرواز در مکان ثابت را دارند، دارای جایگاه ویژه ای هستند. یکی از انواع این پرنده های بدون سرنشین عمود پرواز، کوادروتورها (quadrotor) هستند. بدنه ی کوادروتور به شکل صلیب + است که بار مفید در مرکز آن قرار گرفته است. در هر گوشه از آن، یک موتور الکتریکی نصب شده است که دارای یک پره ی سبک است. ورودی موجود برای کنترل وسیله صرفا دور موتور هاست. طراحی کنترل کننده ای که قادر باشد پرنده را در حضور نامعینی ها و اغتشاشات به صورت مقاوم پایدار سازد و همچنین آن را به سمت مسیر مطلوب ببرد، مهم ترین مرحله در طراحی و ساخت یک پرنده ی بدون سرنشین با قابلیت پرواز خودکار است. از این رو هدف این تحقیق طراحی کنترل کننده ی غیرخطی با رویکردی مقاوم برای این سیستم است. برای این منظور ابتدا مدلی از سیستم بر اساس روش نیوتن اویلر بدست می آید. سپس به دلیل وجود نامعینی و اغتشاشات در سیستم، کنترلرهای مقاوم و غیرخطی طراحی می شوند. دو نوع کنترلر بر روی سیستم پیاده می شود. اولین کنترلر بر مبنای ساختار متغیر است که برای مواجه با نامعینی های موجود به صورت رویتگر اغتشاش بر مبنای کنترل مد لغزش پیاده سازی شده است. با توجه به اینکه دامنه ی نامعینی های مجاز برای این کنترلر محدود است کنترلری بر مبنای مینیمم سازی گین l2 یا h_? غیرخطی با استفاده از روش بسط سری تیلور نیز بر روی سیستم پیاده شد. کنترلرهای اعمال شده بر روی این سیستم در محیط matlab شبیه سازی می شوند. نتایج شبیه سازی ها نیز کارایی کنترل کننده ها را در هدایت سیستم به سمت مسیر مطلوب نشان می دهند.