پياده‌سازي كنترل وضعيت ربات پرنده هشت ملخه در يك رديابي مسير خودمختار

Implementation of Attitude Control for an Octorotor Flying Robot in Autonomous Trajectory Tracking

ربات‌ پرنده يك وسيله پرنده مي‌باشد كه به كمك نيروهاي ايروديناميكي شرايط پروازي را مهيا مي‌سازد. همچنين اين وسيله مي‌تواند به عنوان يك ربات خودكار نيز ناميده شود. اين ربات يك سيستم زيرفعال مي‌باشد و ذاتا ناپايدار مي‌باشد. پس كنترل اين سيستم غيرخطي يك مسئله مورد علاقه تئوري و عملي مي‌باشد. بنابراين، هدف از اين تحقيق مقابله با سيستم ديناميك به شدت غيرخطي ربات پرنده هشت ملخه است كه در بسياري موارد كنترل آن دشوار بوده و باعث وجود ناپايداري در اين پرنده بدون سرنشين مي‌شود. در اين مقاله، ابتدا به بررسي ساختار ربات پرنده هشت ملخه به منظور افزايش توان، حمل بار بيشتر و افزايش مقاومت نسبت به تغييرات و اغتشاش پرداخته مي‌شود. همچنين قسمت‌هايي اعم از ساخت الكترونيك و مكانيك اين ربات مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. سپس در ادامه، به منظور كنترل وضعيت ربات، با معرفي مدل ديناميكي سيستم، يكي از عمومي‌ترين كنترل‌كننده‌هاي پياده‌سازي شده بر روي اين‌ ربات‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. اين روند ابتدا شبيه‌سازي در محيط متلب/سيمولينك بر روي مدل ديناميكي ربات انجام مي‌پذيرد و در نهايت پياده‌سازي اين كنترل‌كننده بر روي يك ربات پرنده هشت ملخه ساخته شده، طي يك پرواز واقعي در محيط بيرون اتاق و در يك رديابي مسير خودكار انجام خواهد گرفت. در پايان، نمايش نتايج حسگرها در رديابي مسير خودكار نشان داده خواهد شد.

An Aerial Robot or Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an aerial vehicle that provides its flight condition using aerodynamic forces. Also, this vehicle can be named as an autonomous robot. This robot is an underactuated system and it is inherently unstable. Thus, the control of this nonlinear system is a problem for both practical and theoretical interest. So, the goal of this research is to contrast with highly nonlinear dynamic system of Octorotor that its control is difficult in many cases and it causes existence of instability in this Unmanned Aerial Vehicle (UAV). At the first, the structure of Octorotor is studied in this paper in order to increasing power, more carrying and increment of resistance into changing and distribution. Also, the electronic and mechanic of this robot is studied in some sections. Then, in the following, in order to attitude control of robot with introduction of dynamic system, one of the most common implemented controllers is applied on this robot. Initially, this process is done on the dynamic model of robot by Matlab/Simulink software and finally, implementation of this controller is applied on a fabricated Octorotor during a real flight in autonomous trajectory tracking in outdoor environment. At last, the study of sensors results is also shown.