شناسایی و کنترل سیستم های ناپایدار با ایجاد حلقه های داخلی و خارجی پیاده سازی بر روی مولتی روتور

شناسایی سیستم‌های ناپایدار همواره موضوعی پر چالش در زمینه‌ی طراحی کنترل کننده‌ها بوده‌است، چرا که روش‌های معمول شناسایی برای سیستم‌های ناپایدار، مدل مناسبی را ارائه نمی‌دهند. علاوه بر این لازم است داده برداری جهت شناسایی این نوع سیستم‌ها در حلقه بسته کنترلی صورت گیرد که خود با چالش‌های بیشتری روبروست و نیازمند الگوریتم‌های پیچیده و رویکردهای متفاوت می‌باشد. هدف از این تحقیق ارائه روشی جدید برای شناسایی سیستم و طراحی کنترل سیستم‌های ناپایدار در حلقه می‌باشد. برای این منظور دینامیک ناپایدار را در یک حلقه درونی قرار می‌دهیم و پس از پایدار‌سازی اولیه سیستم به وسیله کنترل‌کننده‌‌ی درونی (inner controller)، به شناسایی حلقه‌ی درونی به عنوان دینامیک جدید پرداخته و سپس برای این حلقه یک کنترل‌کننده‌ی بیرونی (outer controller) طراحی می‌شود. برای اعتبار‌سنجی، این روش بر روی یک آونگ معکوس طراحی و شبیه‌سازی شده است و همچنین بر روی یک سیستم آزمایشگاهی (میز‌کار یک درجه آزادی مولتی روتور) پیاده‌سازی شده ‌است. از آنجا که دینامیک پرنده مورد مطالعه ذاتا ناپایدار است؛ کنترل‌گر درونی بر روی مدلی با دقت پایین طراحی و عملکرد آن شبیه‌سازی می‌شود. پس از پیاده‌سازی کنترل‌کننده‌ درونی بر روی سیستم واقعی و داده برداری، مدل دینامیکی حلقه درونی شناسایی می‌شود و در انتها با در دست داشتن مدل دقیق حلقه‌ی درونی، طراحی کنترل‌گر‌ بیرونی به گونه ای انجام می‌شود تا پایداری را افزایش و عملکرد را بهبود ببخشد. نتایج شبیه‌سازی و آزمایش حاکی از عملکرد جالب توجه و بسیار خوب این روش می‌باشند.

An Inner-Outer Loop Approach to Identify and Control Unstable PlantsImplementation on a Multi-Rotor

Identification of unstable systems always has been a challenging issue in the field of controller design. The purpose of this study is to provide a new way to identify and design the control of unstable systems in the loop. For this purpose, after stabilizing the system with a simple controller (Inner Controller), the Inner Loop is identified and then an accurate controller (Outer Controller) will be designed for this loop. For validation, this method is simulated on an inverted pendulum and also implemented on a laboratory system. Because the multirotor is unstable, the Inner controller is designed and simulated on a lowprecision model. After implementing the Inner controller on the real system and data gathering, the dynamic model of the Inner Loop is identified and finally, with the exact model of the inner loop, the design of the Outer controller is done to Improve stability and performance. The simulation and test results show the interesting and very good performance of this method.