کنترل پایدارساز زاویه ای تحمل پذیر عیب بلادرنگ یک کوادروتور در حضور عیب عملگر

در این مقاله، کنترل تحمل‌پذیر عیب زمان محدود برمبنای الگوریتم مد لغزشی به عنوان یک روش کنترلی مقاوم برای کنترل پایدارساز زاویه ای سیستم کوادروتور در حضور عیب عملگر و عدم قطعیت ارائه شده است. کنترل کننده بر مبنای مدل غیرخطی کوادروتور طراحی شده و تحلیل پایداری آن برمبنای تئوری لیاپانوف انجام گرفته است. همچنین با توجه به برخی نقاط ضعف سنسورهای ممز مانند نویزپذیری نسبتاً بالا و خطای بایوس، به منظور ترکیب داده‌های سنسورها و کاهش اثرات نویز و خطا روی داده های خروجی، فیلتر کالمن توسعه یافته طراحی و پیاده سازی شد. به منظور اعتبارسنجی عملکرد کنترل‌کننده، آزمایش‌های عملی بر روی یک نمونه آزمایشگاهی مقیاس کامل کوادروتور به صورت بلادرنگ پیاده سازی شد. ارزیابی عملکرد استراتژی طراحی شده در سناریوهای مختلفی از قبیل تست در حالت بدون عیب عملگر، با وجود عیب جزئی در عملگر و عدم قطعیت در پارامترهای کوادروتور انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی حاکی از برتری استراتژی تحمل پذیر مد لغزشی نسبت به خطی سازی پسخورد در حضور عیب های مختلف و اثرات عدم قطعیت می باشند.  

real-time fault tolerant attitude stabilization control of a quadrotor in the presence of actuator fault

in this paper, a finite-time fault tolerant controller based on sliding mode algorithm, as a robust control method, is presented to control the attitude stabilization of the quadrotor system in the presence of actuator fault and uncertainty. the controller is designed based on the nonlinear model of a quadrotor and its stability analysis is performed according to the lyapunov stability theorem. also, regarding some weaknesses of mems sensors such as partly high noise and bias error, an extended kalman filter is designed and implemented in order to merge sensors data and reduce the noise effect on the outputs. to validate the controller performance, the experimental tests is implemented on a full-scale quadrotor in real-time. the evaluation of the designed strategy is carried out in different scenarios, no fault in the actuators and a partial loss of effectiveness of an actuator as well as uncertainty in the quadrotor parameters. the experimental results reveal the superiority of the sliding mode tolerant strategy over feedback linearization in the presence of various faults and uncertainty effects.