طراحی الگوریتمهای کنترلی انتگرال-مشتق گیر- تناسبی مرتبه کسری و معمولی همراه با بررسی تجربی عملکرد آن برای کنترل موقعیت زاویهای کوادروتور | ||
مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
مقاله 4، دوره 8، شماره 2، تیر 1397، صفحه 37-50 اصل مقاله (1.67 M) | ||
نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2018.3004.2286 | ||
نویسندگان | ||
وحید تیکنی1؛ حامد شهبازی* 2 | ||
1کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان | ||
2استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان | ||
چکیده | ||
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. | ||
کلیدواژهها | ||
کنترلر مرتبه کسریPID؛ کوادروتور؛ فیلتر کالمن؛ کنترلر زاویهای | ||
مراجع | ||
[1] Bouabdallah S (2007) Design and control of quadrotors with application to autonomous flying. Ecole Polytechnique Federale de Lausanne. [2] Erginer B, Altuğ E (2007) Modeling and PD control of a quadrotor VTOL vehicle. Intelligent Vehicles Symposium, 2007 IEEE 894-899. [3] Bouabdallah S, Murrieri P, Siegwart R (2004) Design and control of an indoor micro quadrotor. Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA'04. 2004 IEEE International Conference on. Vol 5. [4] Salih AL, Moghavvemi M, Mohamed HA, Gaeid KS (2010) Flight PID controller design for a UAV quadrotor. Scientific Research and Essays 5(23): 3660-3667. [5] Gonzalez-Vazquez S, Moreno-Valenzuela J (2010) A new nonlinear PI/PID controller for quadrotor posture regulation. In Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference (CERMA), 2010. [6] Rezazadeh S, Alinaghizadeh Ardestani M, Shahidi Sadeghi P (2013) Optimal attitude control of a quadrotor UAV using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). ICCIA 219-223. [7] Gao YJ, Chen DX, Li RM (2011) Research on control algorithm of microquadrotor aircraft [J]. Computer and Modernization 10:003. [8] Zerikat M, Chekroun S (2007) Design and implementation of a hybrid fuzzy controller for a high performance induction motor. World Academy of Science, Engineering and Technology 26: 263-269. [9] Mahfouz M, Ashry M, Elnashar G (2013) Design and control of quad-rotor helicopters based on adaptive neuro-fuzzy inference system. International Journal of Engineering Research and Technology 2(12). ESRSA Publications. [10] Oldhum KB, Spanier J (1974) The fractional calculus: Theory and applications of differentiation and integration to arbitrary order. Academic Press. [11] Safaei M, Hosseinia S, Osseini-Toodeshki MH (2013) A general method for designing fractional order PID controller. 3(12): 25-34. (in Persian) [12] Miller KS, Ross B (1993) An introduction to the fractional calculus and fractional differential equations. Wiley, New York. [13] Podlubny I (1999) Fractional-order systems and PIλDμ controllers. IEEE Trans. on Automatic Control 44(1): 208-213. [14] Tavazoei MS, Haeri M (2008) Choas control via a simple fractional order controller. Phys Lett A 372: 798-807. [15] Chang LY, Chen HC (2009) Tuning of fractional PID controllers using adaptive genetic algorithm for active Magnetic bearing system. WSEAS Trans Sys 8: 226-236. [16] Majid LYZ, Masoud KG, Nasser S, Mostafa P (2009) Design of a fractional order PID controller for an AVR using particle swarm optimization. Control Engineering Practice 17(12): 1380-1387. [17] Aghababa MP (2016) Optimal design of fractional-order PID controller for five bar linkage robot using a new particle swarm optimization algorithm. Soft Computing 20(10): 4055-4067. [18] Schmidt MD (2011) Simulation and control of a quadrotor unmanned aerial vehicle. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,855 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,482 |