طراحی‎ ‎کنترل‎ ‎تعقیب‎ ‎مسیر‎ ‎کوادروتور‎ ‎با کنترل پسخورد حالت ‏و تابع تنظیم‎ ‎ضرایب بهره‎ ‎بهینه

درتحقیق حاضر سیستم کنترل تعقیب مسیر مرجع کوادروتور مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور یک ساختار کنترل دوحلقه‌ای ارائه ‏شده که حلقه داخلی، مبتنی‌بر روش پسخورد حالت، ضرایب بهره بهینه به صورت تابعی از متغیرهای وضعیت به کمک الگوریتم ژنتیک استخراج ‏شده است. سپس با استفاده از بانک داده‌های بهینه و روش حداقل مربعات، یک تابع تنظیم بهره بهینه به دست آمده که به صورت برخط در حلقه ‏کنترل مورد استفاده قرار می‌‎گیرد. تابع مذکور براساس رابطه خطی بین متغیرهای حالت سیستم و بهره‌های کنترلی عمل می‌نماید. در طراحی ‏حلقه خارجی از روش کنترل کلاسیکpid‏ بهره گرفته شده است. از آنجاکه تابع محاسبه بهره‌های کنترلی از محاسبات الگوریتم ژنتیک استخراج ‏می‌گردد، بنابراین خواص تابع معیار بهینه‌سازی در این تابع وجود دارد. برای ارزیابی این روش، کنترل‌کننده طراحی شده با کنترل‌کننده ‏pid‏ که ‏بسیار پرکاربرد است مقایسه شده است.‏‎ ‎نتایج شبیه‌سازی کارایی مناسب این تکنیک در کنترل زوایای اویلر پرنده،‎ ‎بهبود در مجموع خطای ردیابی ‏و کاهش مصرف انرژی در در مقایسه با روش ‏pid‏ را نشان می‌دهد.‏

Trajectory Tracking Control of Quadrotor Using State Space Feedback by Optimal Gain Tuning

In this paper, a reference trajectory tracking control is designed for a typical quadrotor. For this purpose, two control ‎loops is proposed as follow: the inner loop is based on state feedback control technique and optimal control which ‎coefficients are obtained as a function of system states using the genetic algorithm. Then, optimal control coefficients ‎functions are extracted‏ ‏using the optimally stored data and least square method. The mentioned control function is ‎based on a linear relationship between system state space and control coefficients. In the outer control loop, the PID ‎control is utilized. Since, in this approach, the control coefficients are ‎obtained from the genetic algorithm, the ‎properties of the fitness function are considered. The ‎performance of the proposed controller is evaluated by a ‎comparative study especially to the PID ‎controller, which is widely used in the literature. The simulation results show ‎the effective performance of this technique in controlling Euler angles, reduction in summation of tracking error and ‎optimization in power consumption.‎