کنترل سامانه های ترکیبی در آرایش پروازی پهپادها با بهره گیری از یک کنترل کننده فازی

در این پژوهش، یک چارچوب کنترلی مبتنی بر منطق فازی نوع اول (FOA) به منظور هدایت و پایدارسازی آرایش پروازی در یک سامانه ترکیبی چندپهپادی توسعه یافته است. سامانه مورد بررسی متشکل از عوامل پروازی با دینامیک پیوسته در فضای دوبعدی و رفتارهای گسسته تطبیقی (شامل چهار وضعیت رفتاری: Formation، Avoid، Follow و Hold) می باشد. هدف اصلی، طراحی یک کنترل کننده تطبیقی، مقاوم و فاقد وابستگی به مدل سازی دینامیکی دقیق است که بتواند در شرایط غیرقطعی و همراه با نویز، پایداری و هماهنگی بین پهپادها را حفظ کند. کنترل کننده طراحی شده از ورودی هایی نظیر خطای فاصله از رهبر و نرخ تغییر آن بهره گرفته و با استفاده از یک پایگاه قواعد فازی استخراج شده از دانش انسانی، خروجی هایی شامل اصلاح سرعت و تعیین وضعیت گسسته را تولید می نماید. ساختار استنتاج فازی از نوع Mamdani بوده و از روش مرکز ثقل برای فازی زدایی استفاده شده است. برای ارزیابی عملکرد کنترل کننده، یک دیتاست مصنوعی شامل داده های حرکتی پنج پهپاد در ۱۰۰ گام زمانی تولید و تحلیل شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که کنترل کننده فازی توانسته است میانگین فاصله از رهبر را در بازه ای ایمن (۲۰ تا ۲۳ واحد) نگه داشته و بیش از ۶۰٪ زمان پروازی را در وضعیت formation حفظ کند. همچنین رفتارهای اجتنابی و تعقیبی تنها در شرایط بحرانی فعال شده اند که نشان از تصمیم گیری تطبیقی و هوشمند دارد. نتایج حاصل از تحلیل های آماری و نموداری بیانگر پایداری حرکتی، جلوگیری از برخورد و حفظ انسجام گروهی در سامانه است. کنترل کننده پیشنهادی، با بهره گیری از ساختار ساده و قابل پیاده سازی، قابلیت گسترش به ماموریت های پیچیده تر، محیط های سه بعدی، و استفاده در سامانه های خودمختار توزیع شده را دارا می باشد. این رویکرد می تواند به عنوان یک راهکار موثر در طراحی سامانه های هوشمند چندعامله در محیط های نامعین و دینامیک مورد استفاده قرار گیرد. این پژوهش می تواند به عنوان مبنایی برای توسعه سامانه های کنترل هوشمند در کاربردهای حساس و پیچیده چندپهپادی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

کنترل سامانه های ترکیبی ، پهپاد ، آرایش پروازی ، کنترل فازی ، پایداری