دینامیک و کنترل حرکت یک ربات پرنده ی چهارپره با قابلیت جابجایی بار آویزان

امروزه ربات های پرنده یا پرنده های بدون سرنشین در زمینه های نظامی و غیرنظامی کاربردهای فراوانی یافته اند. از جمله این کاربردها که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است، تصویر برداری های هوایی، برداشتن اجسام و جابه جاکردن آن ها با درنظر گرفتن گیرش های مختلف برای انجام این کار می باشد. در این پژوهش یک سیستم رباتیک چهارپره معرفی می¬شود، ضمن آنکه کاربرد در زمینه ی جابجاکردن اجسام به صورت آونگی مورد توجه قرار می گیرد. ابتدا به بررسی پژوهش¬های انجام شده تا به اکنون پرداخته می¬شود. سپس به بیان معادلات سینماتیکی و سینتیکی ربات چهارپره به همراه بار آویزان در دو دستگاه بدنه و دستگاه اینرسی با روش نیوتن- اویلر پرداخته شده است و در ادامه با استفاده از روش لاگرانژ معادلات دینامیکی صحه¬گذاری شده است. از آنجائیکه چهارپره ها یک سیستم مکانیکی با کمبود عملگر می باشد، چرا که پایه سیستم دارای 6 درجه آزادی بوده در حالی که چهار ورودی کنترلی دارد، سیستم می¬تواند از نظر دینامیکی به راحتی ناپایدار گردد. بنابراین در ادامه¬ی این پژوهش به معرفی الگوریتم کنترلی برای کنترل کردن تمامی درجات آزادی ربات چهارپره پرداخته شده است و سپس مقایسه¬ای بین الگوریتم کنترلی طراحی شده با پژوهش¬های انجام شده تا¬کنون صورت گرفته است. با توجه به اینکه در این پژوهش ربات پرنده¬ی چهارپره در زمینه¬ی جابه جا کردن اجسام به صورت آونگی مدنظر است و با توجه به خطرات ناشی از نوسانات جرم آویزان و همچنین ناپایداری¬هایی که ممکن است در پرواز چهارپره در اثر نوسانات جرم آویزان ایجاد شود، در این پژوهش به معرفی الگوریتم کنترلی برای میرا کردن این نوسانات نیز پرداخته می¬شود. شایان ذکر است که شبیه¬سازی¬های کنترلی در نرم¬افزار matlab simulink toolbox مدل گشته است و نتایج شبیه¬سازی¬ها در شرایط و رژیم¬های پروازی مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه به بررسی عملکرد کنترلر¬های طراحی شده در برابر اغتشاشاتی که ممکن است به سیستم وارد شود مثل باد و همچنین در برابر عدم قطعیت¬های پارامترهای سیستم پرداخته شده است. و همچنین نشان داده شده است که کنترلر طراحی شده برای کنترل میرایی نوسانات جرم آویزان به راحتی می¬تواند برای طول¬های مختلف کابل نوسانات جرم آویزان را تا حد چشمگیری کاهش دهد.