بخشی از مقاله
چکیده : در این مقاله، برای اولین بار یک رویکرد جدید کنترلکننده غیرخطی عصبی-تطبیقی-مقاوم با بکارگیری الگوی رهبر-پیرو به منظور ردیابی مسیر و حفظ آرایش گروهی کوادروتورها ارائه خواهد شد. در این رویکرد کنترل مقاوم و ترکیب آن با شبکه عصبی به منظور مقابله با نامعینی برای کنترل هر کوادروتور در نظر گرفته میشود. بدین ترتیب، برای دفع اغتشاش از کنترلکننده مقاوم و برای تخمین دینامیک مدل نشده از شبکه عصبی که بصورت برخط و تطبیقی آموزش میبیند، بهره گرفته خواهد شد. در نهایت، نتایح شبیهسازی روش پیشنهادی بر روی یک سیستم چند عامله متشکل از چهار کوادروتور ارزیابی میگردد.
-1 مقدمه
امروزه حیطه کاربرد کوادروتور بسیار گسترده شده است، به گونهای که این وسیله را میتوان در بازرسی و کنترل مرزها، ماموریتهای شناسایی، عملیات جستجو، بازدید و بازرسی خطوط انتقال نفت و خطوط فشار قوی مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، ضمن اینکه محیط کار کوادروتورها بسیار متنوع است، انجام برخی از ماموریتها به بیش از یک عدد کوادروتور نیازمند است.
همچنین، در بسیاری ازکاربردها، مطمئناً وجود چندین کوادراتور که به صورت اشتراکی وظیفهای را انجام میدهند، انعطافپذیری، دقت، سرعت و قابلیت اطمینان بیشتری را به همراه خواهد داشت. به این نوع معماری که به منظور رسیدن به اهداف مورد نظر، رفتارهای مستقل، وابسته و متفاوت کوادروتورها را به صورت هدفمند ادغام میکند، معماری چند عامله1 گفته میشود .[1]
در علم کنترل همکارانهی سیستمهای چند عامله، به شاخههای مختلفی از جمله اجماع2، کنترل آرایش3، ردیابی و تعقیب هدف4 تقسیم شده است .[2] در روش رهبر- پیرو5 که یکی از متداولترین فرمهای کنترل آرایش کوادرتورها میباشد [3] ، یکی یا چند کوادراتور به صورت رهبر و بقیه پیرو آنها هستند. رهبر مسیر مشخصی را دنبال میکند و پیروها تنها فاصله نسبی و جهتگیری مناسب خود را از رهبر حفظ میکنند.
مشکل اصلی این روش در حساسیت بالای آن نسبت به خطا در کوادراتور رهبر است که منجر به اختلال در عملکرد کل سیستم میشود .[4] بنابراین، روش کنترلی این مجموعه بایستی از عملکرد مناسب، سریع و مقاوم در برابر دینامیکهای مدل نشده، اغتشاشات و عیوب برخوردار باشد. از اینرو محققان روشهای کنترلی مختلفی همچون کنترل مدل لغزشی [5]، کنترل پسگام به همراه کنترل ُمد لغزشی [6]، کنترل ترکیبی ُمد لغزشی و رگولاتور خطی مرتبه دوم [7] و کنترل مقاوم و روش تجزیه [8] µ پیشنهاد نمودهاند.
در این مقاله، مسأله آرایش هماهنگ سیستم چند عامله متشکل از کوادروتورها به روش رهبر - پیرو با کنترل عصبی تطبیقی مقاوم برای اولین بار حل میشود. دلیل انتخاب این نوع کنترلکننده بکارگیری شبکه عصبی به منظور تخمین دینامیکهای مدل نشدهی کوادروتور و همچنین استفاده از روشهای تطبیقی- مقاوم1 جهت تضمین پایداری گروه با وجود عدم قطعیت پارامترهای مدل و تضعیف اثرات اغتشاشات خارجی همچون نیروی باد است.
این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است: در بخش 2 فرمولبندی مساله و تئوریهای مقدماتی ارایه میگردد. بخش 3 به طراحی کنترلکننده جهت دستیابی به اجماع رفتاری سیستم چند عامله میپردازد. مدل دینامیکی حاکم بر کوادروتورها در بخش 4 بیان میگردد. ردیابی مسیر مطلوب توسط کوادروتورها با حفظ آرایش گروهی مشخص در بخش 5 مورد بحث قرار میگیرد. در نهایت، نتایج شبیهسازی در بخش 6 مورد ارزیابی قرار میگیرد.
