كنترل بهينه مبتني بر برنامه‌ريزي مسير حداقل انرژي براي يك كوادروتور

كوادروتورها مصرف انرژي بالايي دارند و حداقل كردن انرژي مصرفي آنها به سبب افزايش زمان و برد پروازي، حائز اهميت مي‌باشد. در اين مقاله، به منظور بيشينه كردن زمان عملياتي كوادروتور، كنترل بهينه مبتني بر الگوريتم برنامه‌ريزي مسير حداقل انرژي براي حركت بين دو موقعيت ارائه مي‌شود. براي نيل به اين هدف، ابتدا معادلات ديناميكي كوادروتور و موتور استخراج شده، سپس با معرفي انرژي كل مصرفي باتري بعنوان تابع هزينه و استفاده از تئوري كنترل ِ بهينه، مسير حداقل انرژي تعيين مي‌شود. قيود نيز از طريق ضرايب لاگرانژ به معادلات هميلتونين اضافه شد. در انتها نتايج شبيه‌سازي با نتايج پروفيل سرعت ذوزنقه‌اي مرسوم، مقايسه شده كه ذخيره انرژي تا چهار درصد را نشان مي‌دهد. نتايج نشان مي‌دهند كه مدت پرواز نسبت به طول مسير تاثير بيشتري در مصرف انرژي دارد. به منظور اعتبارسنجي، نتايج شبيه‌سازي با نتايج يك مدل آزمايشگاهي شامل موتور براشلس، سنسور و برد كنترلي مقايسه شده كه نشان از نزديكي نتايج شبيه‌سازي‌ها با مدل واقعي دارد. همچنين با استفاده از نتايج شبيه‌سازي در وضعيت‌هاي مختلف، يك رابطه كمي بين طول مسير و مدت پرواز با ميزان مصرف انرژي استخراج شده كه مي‌تواند در تخمين حداكثر برد يا مدت پرواز با توجه به ميزان انرژي باتري بسيار سودمند باشد.