سامانه هدايت و كنترل رفتار- محور ربات پرنده جهت تعقيب راهبر

Behavioral Guidance and Control of a Flying Robot for Leader-Follower Concept

امروزه، با پيشرفت فناوري، امكان به كارگيري ربات هاي پرنده چهارپره در ماموريت هاي درون شهري همچون تحويل كالا، پايش، جستجو و نجات فراهم شده است. يك سامانه هدايت و كنترل با اطمينان پذيري بالا باعث ارتقا دامنه عملياتي و اطمينان پذيري و رعايت بهتر قيود ايمني و مخابراتي مي گردد. در اين پژوهش، يك سامانه تركيبي هدايت- كنترل رفتار- محور جهت تعقيب ربات راهبر براي يك ربات چهارپره ارائه مي شود. در طراحي سامانه كنترل به قابل پياده سازي بودن توجه ويژه شده است. علاوه بر اين سامانه كنترل با بررسي محدوديت هاي ديناميكي از جمله كم عملگر بودن، طراحي شده تا بتواند تعقيب مسير در فضاي سه بعدي را ممكن سازد. همچنين سامانه هدايت بر مبنا رويكرد رفتار محور ارائه شده است. شبيه سازي صورت گرفته در شرايط وجود نامعيني و عدم ايده آل نگري در سامانه، نشان دهنده عملكرد خوب سامانه هدايت و كنترل پرواز، در هر دو رويكرد كنترلي خطي و غيرخطي با وارون سازي ديناميكي در اجراي ماموريت مي باشد. با انجام اين پژوهش، زمينه براي اعمال الگوريتم اجتناب از مانع و پرواز گروهي با رويكرد رفتارمحور در آينده فراهم شده است.

Recent progress in the aerial robots’ technology facilitates these platforms to incorporate in complex missions such as delivering, search and rescue, and surveillance over urban environments. An accurate control and guidance system is necessary to broaden the mission domain, increase the reliability of robots, and enhance compliance with safety and communicative constraints. In this research, a hybrid flight controller besides a Guidance system is proposed for a quadrotor aerial robot which contains separate guidance and control modules. Realization and implementation capacity of the generated control law is particularly considered in the design of control system. Furthermore, in the design of the control system, dynamical limitations of quadrotor specially underactuated-ness are considered in order to enable the quadrotor to track a three-dimensional trajectory. Guidance subsystem is designed based on a behavioral algorithm, which produces a trajectory based on leader-follower concept for both linear and nonlinear dynamic inversion controllers. The simulation results exhibit the potency of the presented method for further researches on obstacle avoidance and formation flights.