کنترل تعقیب مسیر کوادروتورها در حضور موانع بر مبنای روش میدان پتانسیل

در این مقاله، با معرفی یک کنترلر ترکیبی مقاوم به همراه یک واحد اجتناب از موانع مبتنی بر توابع پتانسیل به کنترل تعقیب مسیر کوادروتور در حضور موانع پرداخته شده است. کوادروتورها، سیستم هایی کم عملگر بوده و طراحی کنترلر تعقیب مسیر مقاوم برای آن ها به یکی از پرچالش ترین مباحث در پژوهش های اخیر تبدیل شده است. در ابتدا مدلسازی دینامیکی کوادروتور با استفاده از روش نیوتن-اویلر و با در نظر گرفتن تمامی ترم های غیرخطی آن در نظر گرفته شده و در ادامه، فضای حالت سیستم به دست آمده است. سپس یک روش کنترلی با الهام از الگوریتم های کنترل خطی برای کنترل حلقه ی بیرونی طراحی شده و برای کنترل حلقه ی داخلی کنترلر، روش کنترلی پسگام ارایه شده است. ترکیب این دو روش کنترلی به نحوی صورت گرفته که سیستم بهترین عملکرد را در تعقیب مسیرهای دلخواه از نظر همگرایی به مسیر مرجع حرکت، خطای حالت ماندگار کمینه و دیگر مشخصات پاسخ گذرای سیستم داشته باشد. در ادامه یک واحد اجتناب از موانع مبتنی بر توابع پتانسیل طراحی شده که با ایجاد نیروی دافعه بین سیستم و موانع از تصادم کوادروتور جلوگیری می کند. در انتها دو آزمایش ردیابی مسیر دایره ای و زینی شکل برای یک کوادروتور در حضور موانع در نظر گرفته شده است و نتایج حاصله، عملکرد مقاوم کنترلر را در تعقیب مسیرها و اجتناب از موانع نشان می دهد.