طراحي كنترل كننده مد لغزشي مرتبه كسري براي سيستم كوادروتور

Fractional order sliding mode controller design for quadrotor system

كوادروتورها يك نمونه از هواپيما‌هاي بدون سرنشين هستند كه داراي ويژگي‌هاي منحصر به فردي در مقايسه با ديگر پهپادها مي‌باشند كه مي‌توان به برخواست و فرود به صورت عمودي، پرواز در محيط‌هاي كوچك و قابليت مانور بالاي آن‌ها اشاره كرد. همچنين ساختار نسبتا ساده، مقرون به صرفه و سيستم پرواز آسان كوادروتورها سبب شده است كه به صورت گسترده‌اي به منظور توسعه، پياده سازي و تست انواع روش‌هاي كنترل استفاده شوند. يكي از روش‌هاي كنترل مقاوم، كنترل مد لغزشي مي-باشد كه با وجود قابليت‌هاي بالاي كنترل مد لغزشي اين روش يك اشكال عمده دارد و آن نوسان فركانس بالا در سيگنال ورودي كنترل است كه به پديده‌ي چترينگ و يا وزوز معروف است. در چند دهه گذشته معادلات ديفرانسيل مرتبه كسري به زمينه‌هاي كاربردي مهندسي از جمله طراحي كنترل كننده‌ها وارد شده‌اند و امكان طراحي كنترل كننده‌هايي در جهت بهبود عملكرد مطلوب سيستم را فراهم كرده‌اند. در اين مقاله از يك سطح لغزش مرتبه كسري براي طراحي قانون كنترل مد لغزشي براي كوادروتور استفاده شده است. هدف، بهبود عملكرد و كم كردن پديده چترينگ در روش مد لغزشي مي‌باشد.

Quadrotors are types of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) which have unique features compared to conventional aircrafts because of its vertical take-off and landing capability, flying in small areas and its high maneuverability. Also the relatively simple, economical and easy flight system of quadrotors, makes it to widely used as a good platform for development, implementation and testing a variety of control methods. One of the robust control methods is sliding mode control. In spite of the high capabilities of this approach, it has a main problem which is high frequency switching of the control signal witch is known the chattering phenomenon. In the past several decades, fractional order differential equations have been implemented in engineering application field, including controllers design and provided the possibility of using controllers for improving the performance of system. In this paper, a fractional order sliding surface has been employed for designing sliding mode control rule for quadrotors. The main objective of this study is to improve the performance and reduce the chattering phenomenon in sliding mode method. In this regard, by introducing sliding 〖PD〗^α surface, the control rule is designed in two different modes of 0