طراحی کنترل‌کننده پیش‌بین مقید با درنظر گرفتن تاخیر ارتباطی برای چهارپره و تنظیم بهینه پارامترهای کنترل‌کننده

طراحی خلبان خودکار مناسب برای چهارپره‌ها در نحوه حرکت پرنده و دنبال کردن مسیر مرجع تعیین شده بسیار اهمیت دارد. یکی از کنترل‌کننده‌های مناسب جهت طراحی خلبان خودکار ، کنترل‌کننده پیش‌بین می‌باشد که در میان روش‌های کنترل پیش‌بین، روش کنترل پیش‌بین تعمیم یافته شناخته شده‌ترین روش است. در طراحی خلبان خودکار قید بر روی ورودی‌ها و همچنین تاخیر در ارتباطات بایستی درنظر گرفته شود و چنانچه این دو موضوع در طراحی کنترل‌کننده لحاظ نشود، خلبان خودکار عملکرد درستی نخواهد داشت و ممکن است حتی به ناپایداری منجر شود. در این مقاله یک کنترل‌کننده مقید پیش‌بین تعمیم یافته با درنظر‌گرفتن تاخیر در داده‌های ورودی برای خلبان خودکار چهارپره ارائه شده‌است. همچنین، جهت تعیین پارامترهای کنترل پیش‌بین از روش‌ فرا ‌ابتکاری بهینه‌سازی انبوه ذرات استفاده شده‌است و این پارامترها به صورت بهینه تنظیم شده‌اند. در تنظیم پارامترهای کنترل پیشبین از تابع برازندگی بر اساس شاخص‌های عملکردی: زمان نشست، زمان اوج، میزان فراجهش و خطای حالت دائم استفاده شده‌است. مزیت این تابع برازندگی آن است که با تنظیم وزن‌های این تابع، می‌توان این شاخص‌های عملکردی کنترل‌کننده را تعیین نمود. همچنین، نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد عملکرد کنترل‌کننده بر اساس تابع برازندگی تعریف‌شده نسبت به تابع برازندگی بر اساس انتگرال خطا بسیار بهبود داده می‌شود.

Design of Constrained Predictive Controller by Considering Communication Delay for Quadrotor and Optimal Adjustment of Controller Parameters

Designing the suitable autopilot for the quadrotors is very important in how the flight vehicle moves and follows the specified reference path. One of the suitable controllers for autopilot design is the predictive controller, which is the most wellknown Generalized Predictive Controller method. In the autopilot design, constraints on inputs as well as communication delays must be taken into account, and if these two issues are not addressed in the controller design, the autopilot will not function properly and may even lead to instability. In this paper, a generalized predictive controller with consideration for delayed input data for a quadrotor autopilot is presented. Also, in order to determine the predictive control parameters, the Metaheuristic method, particle swarm optimization, has been used and these parameters have been optimally adjusted. In adjusting the controller parameters, the objective function is used based on the performance indicators such as settling time, peak time, overshoot, and steadystate error. By adjusting the weights of this function, the controller performance indicators can be determined. Also, the simulation results show that the controller performance based on the defined objective function is much improved compared to the cost function based on the integral of the error.