بررسی عملکرد کنترل کننده‌های مد لغزشی مرتبه اول و دوم در کنترل مسیر کوادروتور همراه با عدم قطعیت

کوادروتور از جمله پرنده‌های بدون سرنشین است که به دلیل قابلیت بالا در مانوردهی و ساختار نسبتاً ساده مورد توجه قرار گرفته ‌است. در مقابل، رفتار به شدت غیرخطی از معایب این وسیله به شمار می‌آید. با توجه به اینکه مدل دینامیکی کوادروتور غیرخطی و همراه با عدم قطعیت‌ها است، از روشهای کنترل مقاوم از جمله مد لغزشی به منظور ردیابی مسیر مطلوب و پایداری سیستم استفاده می‌شود. با وجود قابلیت‌های بالای روش مد لغزشی، مشکل نوسان فرکانس بالا در سیگنال ورودی از معایب آن به شمار می‌رود که با استفاده از روشهای مرتبه بالا کاهش می‌یابد. در این مقاله رفتار کنترل کننده‌های مد لغزشی مرتبه اول و دوم در ردیابی دقیق موقعیت و زاویۀ یاو همراه با پایدارسازی زوایای رول و پیج کوادروتور تحت شرایط عدم قطعیت زیاد مورد بررسی قرار گرفته است. در مد لغزشی مرتبه دوم از الگوریتم فراپیچشی برای طراحی کنترل کننده استفاده شده ‌است. با وجود عدم قطعیت‌های پارامتری در سیستم، نتایج حاصل از شبیه سازی‌ها نشان از کارآمدی روش کنترلی مد لغزشی مرتبه دوم در ردیابی، پایداری و کاهش پدیدۀ نوسانات ناخواسته دارد.

Study of the performance of the first and second order sliding mode controllers on trajectory tracking control of quadrotor in presence of uncertainty

Quadrotor is one type of unmanned aerial vehicles which it’s maneuverability and simple structure has extracted fascination. In spite of this, its highly nonlinear behavior can be regarded as one of its disadvantages. The dynamic model of quadrotor is nonlinear with many sources of uncertainty, so in the controller design process, robust control methods such as sliding mode, are required in order to achieve good tracking and stabilization results. In contrast to the high capabilities of sliding mode control approach, high frequency switching of the control signal, is considered as one of its disadvantages, which can be reduced by using higher order techniques. In this paper the behavior of the both first order and second order sliding mode controllers in, trajectory tracking of the position and the yaw angle to their desired values and stabilization of the roll and pitch angles of the quadrotor, under high uncertain conditions, are investigated. The second order sliding mode control was designed based on super twisting algorithm. Considering high parametric uncertainty in quadrotor data, the comparison between the results of the two methods, shows the good performance of the second order sliding mode control, in terms of tracking, stabilization and chattering reduction.