کنترل ردیابی مسیر کوادروتور با استفاده از کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری در حضور اغتشاش باد

کوادروتور یکی از رایج ترین مدل های پرنده بدون سرنشین با چهار ملخ محرک است که ساختار مکانیکی ساده، سبک و کوچکی دارد و در عین حال از قابلیت مانوردهی بالایی برخوردار است. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیر تحریک این پرنده بدون سرنشین چهار ملخه نیازمند کنترل کننده های پیشرفته تری برای غلبه بر اغتشاش های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. به ویژه زیر سیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور نیازمند پاسخی سریع، بدون بالازدگی و با کمترین خطای حالت دائم است. در این مقاله، با بهره گیری از سیستم های فازی و مرتبه کسری، کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری برای هدایت سیستم کوادروتور به منظور بهبود سرعت پاسخ گویی، دقت ردیابی و مقاومت سیستم کنترل نسبت به کنترل کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی شده است. ساختار کنترل کننده زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور براساس تئوری کنترل حلقه داخلی-بیرونی طراحی شده که در آن از تحلیل سینماتیک معکوس صریح و تحلیلی سیستم برای ارتباط حلقه های داخلی و بیرونی استفاده شده است. همچنین، در مدل دینامیکی کوادروتور، دینامیک موتورها و اشباع محرکه ها لحاظ شده و تاثیر آن بر عملکرد کنترل کننده ها بررسی شده است. برای ارزیابی عملکرد ردیابی کنترل کننده ها یک مسیر به شکل مانور هوایی هشت طراحی شده و عملکرد کنترل کننده ها در غیاب و در حضور اغتشاش باد سنجیده شده است. دقت کنترل کننده ها در ردیابی مسیر حرکت براساس شاخص های بیشترین قدر مطلق خطا و انتگرال قدر مطلق خطا مطالعه و مقایسه شده است که نشان می دهد کنترل کننده پیشنهادی PID فازی مرتبه کسری به خوبی توانسته عملکرد سیستم را بهبود ببخشد.