معرفی و شبیه سازی دو مکانیزم جدید در پایدارسازی کوادروتورها جهت تعقیب مسیر در شرایط اغتشاشی: پایدارساز صلیبی و پاندولی‎‎‎‎‎

امروزه پرنده‌های بدون سرنشین عمود پرواز بدلیل قابلیت بالا در مانوردهی و ساختار نسبتا ساده، در بسیاری از زمینه‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. بدلیل رفتار شدیداً غیر خطی زیر سیستم‌ها و همچنین تحت کمبود عملگر بودن سیستم کنترلی، کنترل این پرنده‌ها بخصوص در شرایط اغتشاشی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. پژوهش پیش رو به بررسی امکان استفاده از مکانیزم‌های پایدارساز مجزا با ساختار بسیار ساده، بجای استفاده از کنترلرهای پیچیده، در بهبود عملکرد پرنده‌های بدون سرنیشین، طی پرواز در مسیر مشخص و با وجود اغتشاشات محیطی می‌پردازد. سیستم مورد بررسی، یک کوادروتور بوده و دو مکانیزم پایدارساز مورد استفاده عبارتند از: 1پایدارساز پاندولی کروی و 2پایدارساز صلیبی با دو جرم متحرک. در پژوهشهای انجام شده در زمینه پرندههای بدون سرنشین، استفاده از مکانیزم در پایدارسازی کوادروتور بسیار محدود بوده و طراحی، مدلسازی، پیادهسازی و کنترل مکانیزم‌های پایدارساز، نوآوری اصلی صورت گرفته در این پژوهش می‌باشد. در مقاله حاضر با طراحی کنترلر مناسب برای هر یک از مکانیزم‌های پایدارساز، عملکرد سیستم، تحت شرایط اغتشاش محیطی بررسی و مقایسه می‌گردد. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان می‌دهد که با استفاده از مکانیزم‌های پایدار‌ساز معرفی‌شده، مسیر پروازی مطلوب پرنده، بدون نیاز به روش‌های کنترلی پیچیده به خوبی ردیابی می‌شود.

Introducing and simulation of two emerging stabilizer mechanisms for trajectory tracking of quadrotor UAVs under disturbance conditions: cross and pendulum stabilizing mechanisms

Nowadays, vertical takeoff and landing (VTOL) unmanned aerial vehicles (UAVs) are used in wide range of applications. Because of the high maneuverability, hovering at a stationary point and simple configuration, they are widely considered. This alongside with their extreme nonlinearities and under actuating control system raises the importance of the control of flight. In this paper, the effect of using stabilizing mechanisms in trajectory tracking of quadrotor unmanned aerial vehicles under wind gust disturbance is studied. Two innovative mechanisms are introduced and simulated in this study. The first one is a spherical pendulum stabilizer and the second one is a cross stabilizer. Also appropriate controller is designed for each stabilizer mechanism. The performances of the systems are investigated in the presence of disturbing forces. The results show that instead of using complicated nonlinear control methods, the proposed stabilizer mechanisms yields a desired performance. Acceptable trajectory tracking shows the successful effectiveness of the presented stabilizers.