Modeling and Control of Quadrotor UAV with Tilting Rotors
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تعتبر الطائرة رباعية المحركات من مواضيع البحث التي جذبت اهتمام الباحثين الى درجة أنها أصبحت واحدة من أكثر أنواع الطائرات الذاتية جاذبية. حيث تتنوع تطبيقات هذه الطائرة بين الألعاب ووسائل المواصلات والأغراض التجارية وصولا إلى المراقبة والأغراض العسكرية. هذه الرسالة البحثية تقدم تصميماً جديداً من الطائرات رباعية المحركات حيث يتم السماح لكل محرك بالدوران حول محورين ثابتين. تسمح هذه الإضافة بفصل جميع الحركات الممكنة للطائرة كما تحسًن الثبات والأمان للطائرة بشكل واضح وتعطيها رشاقة وقابلية للحركة بحرية أكبر. تعرض هذه الرسالة البحثية نموذجاً رياضياً للطائرة المقدمة كما تعرض نظاما للتشغيل اليدوي عن طريق طيار في حال تم تصميمها لهذا الغرض. تم تصميم برنامج لمحاكاة النموذج وتجربة عدد من المناورات من خلاله لأثبات أفضلية التصميم الجديد وقد تم استخدام نظام التحكم PID خلال هذه المناورات الابتدائية. الخطوة التالية هي تصميم نظام تحكم متكامل باستخدام تقنية تحويل النموذج الغير خطي الى خطي عن طريق المداخل والمعروفة بــ feedback linearization حيث تم تجزئة نظام الطائرة الى نظامين منفصلين تماما يمكن التحكم في كل منهما دون ارتباط بالآخر. تمت دراسة ثبات نظام التحكم بواسطة نظرية ليابونوف وبافتراضات متنوعة. تم أيضا اضافة نظام مفاضلة لاختيار أقل الحلول المتاحة من المداخل استهلاكا للطاقة, حيث تعتبر الطاقة أحد أهم المواضيع البحثية في الطائرات ذاتية الطيران. كما تمت مقارنة مجموعة من تقنيات المفاضلة من حيث الوقت اللازم للوصول الى نتيجة وأفضلية النتيجة ذاتها. في النهاية استحدث برنامج لمحاكاة نظام التحكم مع المفاضلة وتمت اختبار النظامين عن طريق مجموعة من المناورات المعقدة حيث أظهرت المحاكاة نتائج مبشرة للغاية سواء من جهة نظام التحكم أو من جهة نظام المفاضلة.