مدلسازی و کنترل یک کوادروتور حامل جرم معلق با استفاده از پایدارساز مجزا

کاربرد های فراوان ربات های پرنده سبب علاقه مندی هر چه بیشتر برای پژوهش و توسعه ی روز افزون آنها گردیده است. از جمله این کاربردها، تصویر برداری های هوایی، برداشتن اجسام و جابه جاکردن آنها، با درنظر گرفتن گیرش های مختلف برای انجام این کار، می باشد. وجود سیستم کنترلی پیچیده و غیر خطی این ربات ها سبب شده است تا توجه بیشتری معطوف به پایدارسازی آنها گردد. در این پایان نامه، مسئله ی اصلی مورد توجه، کنترل پایدار ربات های پرنده ی حامل بار آویزان است. بدین منظور، علاوه بر استفاده از الگوریتم های مناسب و نیز استفاده از تغییر طول کابل، برای اولین بار به طراحی و نصب یک مکانیزم پایدار ساز حرکت دورانی پرداخته شده است. در واقع نوآوری اصلی این پژوهش، ارائه ایده ی استفاده از پایدارساز بر روی ربات های پرنده ی کوادروتور می باشد. در این پژوهش، پس از بررسی تعدادی از مکانیزم های پایدارساز، دو مکانیزم پاندولی و صلیبی برای این مهم برگزیده شده است. پس از استخراج مدل دینامیکی سیستم کوادروتور به همراه بار آویزان و پایدارساز و طراحی کنترلر مناسب برای سیستم، به منظور بررسی عملکرد و انتخاب مکانیزم پایدارساز مناسب و همچنین کنترلر کارآمد مورد استفاده، پرواز کوادروتور بدون در نظر گرفتن بار آویزان شبیه سازی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده ی عملکرد بهتر مکانیزم صلیبی می باشند. در مرحله ی بعد، پس از اضافه کردن بار آویزان به سیستم، مراحل گذشته، این بار بر روی مسیر پروازی ترکیبی، تکرار می گردد. نتایج حاصله، مؤید موفقیت پایدارساز صلیبی در بهبود عملکرد پرنده در پرواز بر روی مسیر در نظر گرفته شده می باشند. در انتها نیز، به بررسی روشی به منظور از بین بردن نوسانات بار آویزان پرداخته می شود. تا کنون روش های گوناگونی در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته است، اما روش مورد استفاده در این پایان نامه، استفاده از تغییرات طول کابل متصل به جرم به منظور کاهش نوسانات بار و اثرات آن بر روی پرنده می باشد. این روش نیز برای اولین بار بر روی این پرنده مورد استفاده قرار می گیرد. بدین منظور، با در نظر گرفتن سه طول مختلف اولیه ی کابل، روش مذکور در پرواز پرنده به همراه بار آویزان به هنگام پرواز بر روی یک مسیر ترکیبی پیاده سازی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده ی افزایش دامنه ی نوسانات جرم آویزان، با افزایش طول اولیه ی کابل و همچنین مقاوم بودن روش مورد استفاده در ازبین بردن نوسانات بار آویزان و اثر آن بر روی پرواز پرنده، نسبت به تغییر پارامتر طول اولیه ی کابل متصل به جرم می باشد.