كنترل مد لغزشي مقاوم تطبيقي كوادروتور در حضور اغتشاش باد

Adaptive robust sliding mode control of quadrotor in the presence of wind/ disturbance

در اين مقاله، يك سيستم كنترل ردگيري مقاوم تطبيقي براي يك كوادروتور بدون سرنشين طراحي شده است. كوادروتور در اين مقاله، يك سيستم كنترل ردگيري مقاوم تطبيقي براي يك كوادروتور بدون سرنشين طراحي شده است. كوادروتور در دسته هواپيماهاي بال‌چرخان قرار مي‌گيرد و يك سيستم كم عملگر و ذاتا ناپايدار است، همچنين مدل ديناميكي سيستم غيرخطي و همراه با عدم قطعيت مي‌باشد، پس به منظور پايدارسازي و ردگيري مسير نيازمند طراحي يك سيستم كنترل مقاوم است. اين سيستم بايد توانايي حفظ تعادل كوادروتور در حضور اغتشاش باد، نيروهاي آيروديناميكي نامطلوب و خطا در اندازه‌گيري پارامترهاي ثابت را داشته باشد. مدل ديناميكي كوادروتور با استفاده از روش نيوتن اويلر استخراج شده‌است. كنترل‌كننده پيشنهادي در اين مقاله شامل دو حلقه كنترل داخلي و خارجي است. حلقه داخلي حركت چرخشي و زواياي اويلر كوادروتور را كنترل مي‌كند و حلقه خارجي مربوط به كنترل موقعيت و حركت انتقالي كوادروتور و محاسبه زواياي مطلوب براي ردگيري مسير مرجع است. در اين مقاله با بكارگيري روش مد لغزشي تطبيقي، كنترل‌كننده‌اي طراحي شده است كه در آن نياز به معلوم بودن محدوده عدم قطعيت‌ نبوده و حد بالاي اندازه آن به صورت يك عدد اسكالر تخمين زده مي‌شود. جهت جلوگيري از واگرايي پارامترها در قوانين تطبيق از روش اصلاحي سيگما استفاده شده است و بعلاوه بمنظور عملكرد مناسب سيستم در بار محموله‌هاي متفاوت، جرم كل مجموعه نيز بصورت تطبيقي تخمين زده ميشود. طراحي كنترل بر اساس تئوري پايداري لياپانوف انجام شده و پايداري مقاوم سيستم در حضور اغتشاش نشان داده شده است.

In this paper, an adaptive robust tracking control system for an unmanned quadrotor is designed.Quadrotor is placed in category of rotary wing aerial vehicle, and is an under-actuated and inherently unstable system. Also, the dynamic model of system is nonlinear and uncertain, is required to design a robust control system for stabilization and tracking the desired path. This system must be able to retain the quadrotor balance in the presence of the disturbance, undesired aerodynamical forces and Measurement error of constant parameters. The suggested controller in this paper consists of two inner and outer control loops. Inner loop controls the Euler angles and outer loop is for controlling the quadrotor position and translational motion, and calculating the desired angles for trajectory tracking. In this paper by utilizing the adaptive sliding mode, a controller has been designed in which there is no need for the uncertainty range to be given and its upper bound is estimated as a scalar number. In order to prevent diverging adaptive parameters, the sigma-modification is used in adaption laws and also, to achieve suitable performance in various load, the total mass is estimated adaptively. The control design is based on the Lyapunov theory and the robust stability of system in the presence of the disturbance have been shown.