کنترل کوادروتور با الگوریتم بهینه غیرخطی وابسته به حالت و تحلیل عملکرد دینامیکی آن تحت اثر میدان باد

کوادروتورها در دهه‌های اخیر به دلیل ماموریت‌های ویژه و کاهش هزینه‌های عملیات پروازی مورد توجه قرار گرفتند. در این مقاله برای این پهباد سه سناریو پروازی برای فیلم‌برداری از یک منطقه تعریف شده است که در آن‌ها وضعیت کوادروتور بر پایه روش کنترل بهینه غیرخطی وابسته به حالت تحلیل شده است. در سناریو اول یک نمونه آزمایشگاهی به جهت یافتن زوایای اویلر مورد نیاز برای اجرای مانور، تست گرفته شده است؛ این نمونه، یک کوادروتور است که بر اساس روش تناسبی– مشتق‌گیر بنا شده است؛ بدین منظور در شبیه‌سازی نتایج بدست‌آمده از این روش آورده شده است تا با نتایج روش غیرخطی وابسته به حالت صحه‌سنجی شود. در سناریو دوم و سوم کوادروتور برای پوشش‌دادن سطح بیشتری از منطقه در مسیرهای پیچیده‌تر مربعی و دایره‌ای مانور می‌دهد. از پارامترهای مهم برای انجام ماموریت‌های ذکرشده، درنظرگرفتن عامل خارجی باد می‌باشد؛ بنابراین انجام این ماموریت‌ها مستلزم پایداری کوادروتور تحت اثر میدان باد برای تضمین امنیت آن است؛ برای این منظور اثر نیرویی و گشتاوری میدان باد نمونه بر معادلات حرکت پهباد اعمال می‌گردد. عملکرد دینامیکی کوادروتور برای روش‌های کنترلی تناسبی– مشتق‌گیر، خودتنظیم خطی مرتبه دوم و غیرخطی وابسته به حالت در تقابل با میدان باد مورد بررسی قرار می‌گیرد.

control of quadrotor by using state-dependent riccati equation method and analyzing its dynamic performance under wind field

in recent decades, quadrotors are considered, because of the special missions and reducing the cost of flight operation. in this paper, three flight missions are defined to the quadrotor for shooting the special area. attitude control of quadrotor is analyzed on basis of state-dependent riccati equation. in the first mission, an experimental sample is taken in order to find the euler angles for the implementation of routes. the sample quadrotor is on basis of the proportional–derivative controller. for this purpose, results of simulation base on proportional–derivative controller are conducted and the results are validated by state-dependent riccati equation controller method. in the second and the third missions, the quadrotor is given maneuver by state-dependent riccati equation method and flies in more complex routes such as square and round to cover more surface. considering external wind fieldis the important parameter for the mention missions. the feasibility of these missions related to quadrotor stability and guaranteed security in wind field, for this purpose, the influence of force and moment of the wind field is applied to equations of motion of quadrotor. dynamic performance of quadrotor is investigated for proportional–derivative, linear quadratic regulator and state-dependent riccati equation methods encountering wind field.