شبیه سازی دینامیک پرواز کوادکوپتر و طراحی کنترلر PID جهت کاهش خطای حالت پایدار

کوادکوپتر یا کوادروتور ، بالگردی با چهار روتور می باشد. روتورها به سمت بالا هدایت می کنند. مربعی شکل قرار گرفته اند و به فاصله ی مساوی از مرکز قرار گرفته اند. کوادکوپتر با کنترل سرعت زاویه ای روتورها هدایت می شود. کوادکوپتر نوعی طراحی برای وسایل پروازی بدون سرنشین کوچک است و ساختار ساده ای دارد. کوادکوپتر برای مراقبت ، جستجو ، نجات ، بازرسی و ... استفاده می شود. معادلات حرکت کوادکوپتر استخراج شده است. برای شروع از رابطه گشتاور-ولتاژ برای موتورهای براشلس استفاده شده است. سپس روی دینامیک و سینماتیک حرکت کوادکوپتر کار شده است. اثرات آیرودینامیکی مانند سرعت چرخش تیغه ها و سرعت جریان آزاد غیر صفر و اصطکاک هوا نادیده گرفته شد. از معادلات حرکت برای ساخت شبیه ساز به منظور تست و مشاهده مکانیزم کنترل کوادکوپتر استفاده شد. در این مقاله مدل ریاضی و کنترلی کوادکوپتر مطالعه می شود. مدل ریاضی حرکت کوادکوپتر ارایه می شود. معادلات دیفرانسیل از روش نیوتون – اویلر و معادلات اویلر –لاگرانژ به دست می آید. مدل با شبیه سازی پرواز در نرم افزار متلب صحت سنجی خواهد شد. تثبیت ارتفاع کوادکوپتر با کنترلر PD انجام میشود. کنترلر PID با روش سعی و خطا انتخاب خواهد شد تا پاسخ بهتری به وضعیت آشفته پرواز کوادکوپتر بدهد. کوادکوپتر حرکت غیرخطی پیچیده ای دارد که میزان سازی کنترلر رول و پیچ آن را دشوار می سازد.

Keywords:

کوادکوپتر , وسایل پروازی بدون سرنشین , موتورهای براشلس , روتورها