جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمدرضا احمدی محمد آبادی)

موضوع: مدل‌سازی و کنترل حمل و نقل اشتراکی بار آویزان توسط کابل به کمک چندین ‌چند-روتور در شرایط ورودی‌های مزاحم

ارائه دهنده: محمد رضا احمدی محمد آبادی

استادان راهنما: دکتر سعید ضیائی راد

استادان مشاور: دکتر محمد دانش

استادان داور: دکتر علی لقمانی و دکتر مرضیه مجدر اصیل

چکيده:

تمرکز اصلی پژوهش بر روی ارائه یک مدل دینامیکی برای یک مجموعه چندکوادکوپتری به همراه یک بار الاستیک تحت شرایط ورودی مزاحم است. همچنین یک روش برای ساده کردن دینامیک‌های کوپل میان اعضا و طراحی یک کنترل کننده تطبیقی برای تضمین پایداری حرکت مجموعه، یکی دیگر از موضوعاتی است که بر روی آن تمرکز خواهد شد.

اعضای فعال سامانه چند عاملی انتخاب شده مجموعه کوادکوپتر‌ها هستند که به صورت غیر خطی مدل‌سازی شده اند. از آن‌جایی که این اعضا هر کدام یک سامانه کم عملگر هستند، چالش‌های فراوانی برای تضمین پایداری آن‌ها وجود دارد. اجماع دینامیک این اعضا به همراه یک بار جرم گسترده الاستیک باعث پیچیدگی‌های فراوان در زمینه مدل‌سازی دینامیکی و طراحی کنترل کننده شده است. بنابراین تلاش شده است تا با جدا کردن دینامیک هر یک از عامل ها، معادلات برای طراحی کنترل کننده ساده شود. اثر دینامیک کوپل در هر عضو این سامانه به عنوان یک نیروی خارجی در نظر گرفته شده و با روش ارائه شده مقدار آن تخمین زده شده است. به دلیل کنترل آرایش حرکت عوامل حرکت‌های ناخواسته در شبیه سازی وجود ندارد. از طرفی این امر کمک فراوانی به پایداری مجموعه در برابر هر گونه نیروی خارجی مزاحم مانند باد کرده است.

بار حمل شده در این مسئله به صورت یک جسم گسترده صلب مدل‌سازی شده تا روابط بر روی آن توسعه یابد. با دست یابی به معادلات حرکتی برای بار صلب، معادلات بار جسم گسترده به صورت الاستیک نیز استخراج شده است. اثر خاصیت الاستیکی بار به دلیل جدا شدن معادلات دینامیکی اعضا به صورت مستقیم قابل مشاهده نبوده، اما در قسمت محاسبه دینامیک کوپل و طراحی مسیر مناسب برای حرکت هر یک اعضا به شدت قابل درک و ملموس بوده است.

در قسمت طراحی کنترل کننده به دلیل جدا شدن دینامیک‌های عوامل از یک دیگر این امکان به وجود آمده تا با یک کنترل کننده PID پایداری بار را تضمین کرد. برای پایداری کوادکوپتر‌ها ابتدا مسیر مورد نیاز که لازم است آن‌ها دنبال کننده تا بار پایدار باشد، استخراج شده است. به منظور این که کوادکوپتر‌ها به درستی مسیر طرح ریزی شده را دنبال کنند از یک کنترل کننده تطبیقی با مدل مرجع استفاده شده است. با تعیین ظرایب مدل مرجع، این امکان فراهم شد تا سرعت همگرایی در دنبال کردن مسیر قابل کنترل باشد. 

این پژوهش توانست نتایج شبیه سازی حرکت گروهی مجموعه بار و کوادکوپتر‌ها را برای حالت‌های مختلف ضخامت ورق و شرایط ورودی مختلف را بدست آورد. این نتایج نشان دهنده تفاوت زیاد میان نتایج مدل‌های بار صلب و بار الاستیک در مفروضات مسئله و ساده کردن معادلات است. با وجود نوسانات زیاد در مدل بار الاستیک، کنترل کننده ارائه شده توانایی پایداری برای کوادکوپتر‌ها را داشته است. در پایداری بار به دلیل استفاده از یک کنترل کننده ساده و وجود ارتعاشات، فقط محدود شدن نوسانات حاصل شده است. برای این‌که این نوسانات به شدت کاهش یابد لازم است از کنترل کننده‌های ترکیبی استفاده شود.