مدل سازی دینامیکی و شبیه‌‌ سازی سه بعدی یک چهارپره به هنگام انتقال محموله آویزان به کابل با قابلیت تولید نیروهای تصادفی

در این پژوهش، به مدلسازی دینامیکی سه بعدی یک چهارپره حامل با کابل در حضور بار‏ مولد نیروهای تصادفی پرداخته می‏‌شود. در بسیاری موارد عملی با محموله‏‌هایی سروکار داریم که بر مبنای دینامیک ذاتی خود یا برهمکنش با محیط قادر به تولید نیروهای نوسانی با دامنه و فرکانس تصادفی هستند که این موضوع می‌‏تواند به شدت دینامیک سامانه حامل را تحت تاثیر قرار دهد. نوآوری پژوهش حاضر، درنظرگیری این نیروها و نمایش تاثیر آنها بر دینامیک چهارپره است. همچنین جهت انطباق بهتر مدل با سامانه واقعی، فرض می‌‏شود که نقطه اتصال کابل منطبق بر مرکز ثقل پرنده نبوده و اینرسی کابل در فرایند مدلسازی در نظر گرفته می‏‌شود. در این راستا، معادلات حرکت سامانه بر مبنای هر دو روش اولر-لاگرانژ و نیوتن-اولر استخراج خواهند گردید. پس از دستیابی به معادلات حرکت، صحت مدل دینامیکی در سه مرحله مورد بررسی قرار می‏‌گیرد. در گام نخست با انجام شبیه‏‌سازی، اعتبار مدل غیرخطی مورد سنجش قرار گرفته و تحلیل دینامیکی صورت می‏‌پذیرد.  در گام بعد با ارزیابی ساختار مدل، نشان داده می‌‏شود که معادلات حرکت برخی ویژگی‏‌های ساختاری یک مدل دینامیکی مطلوب را برآورده می‌‏نماید. سپس، با برابر صفر قرار دادن برخی پارامترها و متغیرها، نشان داده می‏‌شود که مدل‏‌های ساده‏‌تر ارائه شده در برخی مراجع را می‌‏توان از مدل جامع مذکور بدست آورد. در آخر به بحث و نتیجه‏‌گیری حاصل از کار پرداخته خواهد شد.

3-d dynamic modeling and simulation of a quadrotor transporting cable-suspended payload generating stochastic forces

this paper focuses on 3-d dynamic modeling of a transport quadrotor with cable in the presence of load generating stochastic forces. in many practical cases, we are dealing with payloads that generate oscillating forces with random amplitude and frequency by their inherent dynamics or interacting with the environment. these forces can greatly affect the dynamics of the transport system. the innovation of the present study is to consider these forces and show their impact on quadrotor’s dynamics. furthermore, in order to make the model more compatible with the real system, it is assumed that the connection point of cable and quadrotor is not located on the center of gravity of flying vehicle and the cable’s inertia is considered in the modeling process. to this end, the systems’ equations of motion are derived based on both euler-lagrange and newton-euler methods. after obtaining equations of motion, the verification of the model is investigated in three steps. in the first step, by performing simulation, the validity of the nonlinear model is investigated and dynamical analysis is expressed. in the next step, by evaluating the structure of the model, it is shown that the equations of motion satisfy some structural features of a desirable dynamic model. then, by setting some parameters and variables to zero, it is shown that simpler models provided in some references can be achieved from this comprehensive model. at the end, the conclusion of this work is presented.