طراحی الگوریتم‌های کنترلی انتگرال-مشتق گیر- تناسبی مرتبه کسری و معمولی همراه با بررسی تجربی عملکرد آن برای کنترل موقعیت زاویه‌ای کوادروتور

در این مقاله به طراحی و پیاده سازی الگوریتم کنترلی PID و PID مرتبه کسری با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری برای کنترل موقعیت زاویه‌ای کوادروتور پرداخته شده و عملکرد این دو کنترل مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته شده است. استفاده محاسبات کسری در الگوریتم کنترلی PID منجر به پاسخ مطلوب‌تری نسبت مشتق و انتگرال مرتبه‌ی اول می‌شود. به منظور طراحی بهینه‌ی کنترلر از الگوریتم‌های بهینه‌سازی ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات برای تنظیم بهره‌های کنترلی و تعیین مرتبه‌های مشتق و انتگرال استفاده شده است و عملکرد این دو روش بهینه‌سازی در کاهش تابع هزینه که منجر به کنترل بهتر ربات می‌شود، مقایسه شده‌اند. به منظور بررسی تجربی عملکرد الگوریتم کنترلی PID، بستر آزمایشگاهی شامل کوادروتور و حسگرهای ژیروسکوپ و شتاب‌سنج با قابلیت حرکت سه درجه آزادی و یک درجه آزادی توسعه داده شده است. فیلتر کالمن با ادغام اطلاعات خروجی حسگرهای ژیروسکوپ و شتاب‌سنج، نویز حسگرها را حذف نموده و تخمین مناسبی از موقعیت زاویه‌ای سازه ارایه می‌دهد. عملکرد الگوریتم کنترلی PID با ورودی‌های پله و هنگام اعمال اغتشاشات خارجی ضربه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفته شده است.