کنترل کننده مدل پیش بین غیرخطی برای ردیابی مسیر کوادروتور بر اساس رویکرد نامساوی ماتریسی خطی

کوادروتور یکی از شناخته شده ترین نمونه وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAVS) به حساب می آید، زیرااز نظر اندازه، کارایی و ایمنی مزایای بیشتری نسبت به هلیکوپترهای استاندارد دارد. در نتیجه در سالیان اخیر کنترلو بررسی این نوع سیستم ها توسط محققان به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله مسئله طراحیکنترل کننده مدل پیش بین غیرخطی در چارچوب نامساوی های ماتریس خطی برای کنترل ردیابی مسیر یککوادروتور مورد مطالعه قرار گرفته است. طراحی کنترل کننده مدل پیشبین سیستم های غیرخطی به دلیل نیاز بهحل مسائل بهینه سازی غیرمحدب، چالش ها و محاسبات پیچیده ز یاد ی دارد، بنابراین در این مقاله از رویکرد مبتنیبر نامساوی ماتریسی خطی برای حل مسئله کنترل پیش بین با افق محدود جهت کنترل و پایدارسازی کوادروتورپیشنهاد داده می شود.در الگوریتم کنترلی پیشنهادی، در مرحله اول مدل غیرخطی کوادروتور در هر گام پیش بینی در اطراف نقطه تعاد لخطی می شود. سپس جهت کم کردن خطای تقریب ناشی از خطی سازی، مدل سیستم به صورت یک ترم خطیهمراه با باقی مانده ترم های غیرخطی بازنویسی می شود. در مرحله دوم کرانه ای بالایی برای ترم های غیرخطیباقیمانده از خطی سازی سیستم به کمک حل یک مسئله ی بهینه سازی بدست آورده می شود. در نهایت از طریقحل کردن یک سری قیود نامساوی های ماتریسی خطی، سیگنال کنترل بدست می آید و به سیستم غیرخطی اصلیاعمال می گردد. نتایج شبیه سازی پایداری، عملکرد و اثربخشی مطلوب کنترل کننده پیشنهادی بر روی سیستمغیرخطی کوادروتور دارای شش درجه آزادی را نسبت به کنترل کننده های کنترل پیشبین معمول و LQR نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

کنترل مدل پیش بین غیرخطی افق محدود ، کوادروتور شش درجه آزادی ، نامساوی ماتریسی خطی ، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین