تخمین پارامترهای فیزیکی پهپاد عمود-پرواز هشت-ملخه Y-شکل منتظم با به کارگیری روش ترکیبی فیلتر کالمن غیرخطی و کمینه مربعات بازگشتی

در این مقاله، پارامترهای فیزیکی پهپاد عمود-پرواز هشت-ملخه (اکتاروتور)، با تعداد حسگر کمتر از طول بردار حالت و اندازه گیری های آلوده به نویز و مدل غیرخطی تخمین زده شده اند. این کار به کمک ترکیب روش های مبتنی بر فیلتر کالمن و روش کمینه مربعات بازگشتی (RLS) انجام شده است. دانستن مقدار نسبتا دقیق این پارامترها کمک می کند که بتوانیم یک کنترل کننده ی مدل-محور مناسب طراحی کنیم. پارامترهای تخمین زده شده عبارتند از: گشتاورهای لختی بدنه (I_x و I_y و I_z)، گشتاور لختی چرخانه (J_r)، ضریب رانش (b) و ضریب پسار (d). برای این که مساله به واقعیت نزدیک تر باشد، فرض شده است که (۱) از دوازده حالت سیستم، تنها شش حالت قابل اندازه گیری هستند؛ (۲) اندازه گیری ها نویزآلود هستند. از این رو، ابتدا شش حالت نامعلوم به وسیله ی فیلتر مناسب از خانواده ی کالمن تخمین زده شده اند. سپس، حالت های تخمین زده شده در تخمین پارامترها به کمک روش RLS به کارگیری شده اند. عملیات تخمین پیشنهادی به صورت برخط و در حین پرواز پرنده قابل انجام است. از آنجا که تخمین پارامترها، نیازمند داده هایی با غنای کافی است، برای اکتساب داده در حال پرواز، حلقه ی کنترلی با یک کنترل کننده ی PID با تنظیم نه چندان دقیق بسته شده است. نتایج شبیه سازی انواع آزمایش های انجام شده، موید موفقیت آمیز بودن طرح پیشنهادی برای شناسایی سیستم است.

کلیدواژه ها:

Multirotor ، VTOL UAV ، Identification ، Parameter Estimation ، Extended Kalman Filter ، Unscented Kalman Filter ، Recursive Least Squares (RLS) ، پهپاد چند-ملخه ، پرنده ی عمود-پرواز ، شناسایی سیستم ، تخمین پارامتر ، فیلتر کالمن توسعه یافته ، فیلتر کالمن بی اثر ، روش کمینه مربعات بازگشتی