علوم رایانش و فناوری اطلاعات
کنترل وضعیت و ارتفاع کوادروتور بر پایه مد لغزشی مرتبه کسری به‌وسیله الگوریتم ژنتیک
نویسندگان
دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله، از یک کنترل‌کننده مد لغزشی مرتبه کسری جهت کنترل ارتفاع و وضعیت کوادروتور استفاده شده است، در تعریف قانون کنترل و سطح لغزش از اپراتورهای انتگرالی و مشتق‌گیر مرتبه کسری از نوع ریمان – لیوویل استفاده شده است. با توجه به قوانین پایداری در سیستم‌های مرتبه کسری این اپراتور‌ها به ما کمک می‌کنند کنترل بهتری بر روی کوادروتور داشته باشیم. برای دستیابی به کاهش فراجهش، کاهش زمان نشست، کاهش خطای ماندگار و به‌منظور تنظیم بهینه پارامترهای کنترلی، یک تابع تناسب تعریف گردیده و با استفاده از الگوریتم ژنتیک، پارامترهای تأثیرگذار در قانون کنترل و سطح لغزش بهینه شده و نتایج مطلوب‌تری نسبت به سایر روش‌ها حاصل گردیده است. با توجه به قوانین کنترل پیشنهادی و با تعریف توابع لیاپانوف مناسب، پایداری سیستم اثبات گردیده است. در انتها نتایج شبیه‌سازی به‌دست‌آمده از کنترل پیشنهادی، با روش‌های متداول مقایسه شده‌اند.
کلیدواژه‌ها
- [1] D. Matouk, O. Gherouat, F. Abdessemed, and A. Hassam, "Quadrotor position and attitude control via backstepping approach," in 8th International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC). 2016.
- [2] R. Mohammed, "Quadrotor Control Using Fractional-Order PI^λ D^μ Control," Journal of Advances in Computer Engineering and Technology, vol. 5, no. 1, pp. 1-10, 2019.
- [3] M. Kamali, M. Farhadi, and J. Askari, "Fractional order sliding mode controller design for quadrotor system," Modares Mechanical Engineering, vol. 17, no. 5, pp. 287-294, 2017.
- [4] O. Mofid, and S. Mobayen, "Adaptive sliding mode control for finite-time stability of quad-rotor UAVs with parametric uncertainties," ISA transactions, vol. 72, pp. 1-14, 2018.
- [5] C. Izaguirre-Espinosa, A.J. Muñoz-Vázquez, A. Sánchez-Orta, V. Parra-Vega, and P. Castillo, "Attitude control of quadrotors based on fractional sliding modes: theory and experiments," IET Control Theory Applications, vol. 10, no. 7, pp. 825-832, 2016.
- [6] Z. Cheng, Z. Ma, G. Sun, and H. Dong, "Fractional order sliding mode control for attitude and altitude stabilization of a quadrotor UAV," in Chinese Automation Congress (CAC), 2017.
- [7] H. L. Maurya, L. Behera, and N.K. Verma, "Trajectory Tracking of Quad-Rotor UAV Using Fractional Order PIλDμ Controller," in Computational Intelligence: Theories, Applications and Future Directions, vol. 1, pp. 171-186, 2019.
- [8] F. Muñoz, I. González-Hernández, S. Salazar, E.S. Espinoza, and R. Lozano, "Second order sliding mode controllers for altitude control of a quadrotor UAS: Real-time implementation in outdoor environments," Neurocomputing, vol. 233, pp. 61-71, 2017.
- [9] X. Shi, Y. Cheng, C. Yin, S. Dadras, and X. Huang, "Design of Fractional‐Order Backstepping Sliding Mode Control for Quadrotor UAV," Asian Journal of Control, vol. 21, no. 1, pp. 156-171, 2019.
- [10] O. V. Dhakad, and A.P.V. Kumar, "A controller design using Fractional Order Sliding Mode for Quadcopter," International Journal of Research in Advent Technology, pp. 133-138, 2018.
- [11] M. Nourimotlagh, P. Safarpour, and M. Pourgholi, "Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using feedback linearization and PID controller based on MEMS sensors’ experimental dat," Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 12, pp. 175-185, 2016.
)