عنوان کامل پروژه:

پروژه شبیه سازی کنترل آرایشی دربرگیری توزیع شده در روبات‌های پرنده بدون سرنشین (پهپاد) با استفاده از نرم افزار MATLAB

هدف اصلی این پژوهش بررسی آرایش گروهی از هواپیماهای عمود پرواز با توپولوژی ارتباطی سوئیچینگ، تاخیر زمانی، اغتشاش‌ و نایقینی در پارامترهای سیستم با استفاده از نرم افزار MATLAB ( متلب ) است. در این پژوهش از روش دو مرحله ای استخراج سود می‌جوییم که بر پایه آن می‌توان کنترل این سیستم ها که زیر-تحریک هستند را به دو بخش کنترل دینامیک چرخشی و انتقالی تفکیک کرد. 

در ابتدا، مسئله ردیابی موقعیت، یعنی دنبال کردن یک سیگنال سه بعدی توسط هواپیما، بررسی می گردد. در بخش اول، این مسئله در حضور اغتشاش های متغیر با زمان بررسی می‌گردد. به منظور از بین بردن اثر اغتشاش‌های دینامیک انتقالی و چرخشی به ترتیب یک تخمین‌گر مبتنی بر رویتگر و کنترل‌کننده سطح لغزنده طراحی می‌گردد. در قسمت بعدی، علاوه بر اغتشاش متغیر با زمان، نایقینی در مقدار جرم و ماتریس اینرسی سیستم نیز در فرآیند کنترل در نظر می گرفته می‌شود. در این بخش، یک تخمین‌گر، جهت تخمین مقدار جرم طراحی می‌گردد. برای از بین بردن اثر اغتشاش دینامیک انتقالی، کنترل‌کننده ساختار متغیر و کنترل پسگام به کار گرفته می‌شود. برای کنترل دینامیک چرخشی نیز از کنترل سطح لغزنده استفاده می‌گردد.  

سپس تمرکز خود را معطوف به کنترل مشارکتی سیستم های مورد مطالعه می‌کنیم که گروهی از عامل‌ها با توپولوژی ارتباطی سوئیچینگ به یک آرایش هندسی از پیش تعیین شده می رسند در حالی سرعت مرجع را نیز که در اختیار تمامی اعضای گروه قرار دارد دنبال می کنند. در بخش اول، یک کنترل کننده دو مرحله ای طراحی می گردد و برای از بین بردن اثر اغتشاش‌های ثابت از تخمین‌گرهایی جهت تخمین مقدار آنها استفاده می‌گردد. همچنین، در طراحی تخمین گرها از عملگر تصویر برای نگه داشتن تخمین انجام گرفته در یک سطح محدود از پیش تعیین شده استفاده گردیده است به طوری که محدودیت روش استخراج نیز برآورده گردد. برای فایق آمدن بر سایر محدودیتهای روش استخراج، یعنی دوبار مشتق‌پذیری با معلوم بودن مشتق آن، از پیاده‌سازی سیستم‌های کمکی و عامل‌های مجازی بهره گرفته می‌شود. در نهایت، در فرآیند طراحی حضور تاخیر، اغتشاش‌های متغیر با زمان و نایقینی در مقدار جرم و ماتریس اینرسی برای هر عامل بررسی می‌گردد. برای کنترل دینامیک انتقالی از کنترل ساختار متغیر و پسگام استفاده می‌شود در حالی که مقدار جرم با استفاده از طراحی یک تخمین گر تطبیقی، تخمین زده می‌شود. برای کنترل دینامیک چرخشی از کنترل سطح لغزنده استفاده می‌گردد. همچنین در هر بخش، پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تحلیل لیاپانوف تحقیق می‌گردد و صحت نتایج تحلیلی توسط شبیه‌سازی تایید می‌گردد.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- تعریف سیستها و دینامیک‌های پیچیده توسط توابع anonymous و حل آن به صورت عددی با استفاده از نرم افزار MATLAB ( متلب )

2- استفاده از روش‌های رانگ-کوتا و اویلر برای حل معادلات دیفرانسیل

3- استفاده از ماتریس های سه بعدی و کاربرد آن

4- رسم شکل های سه بعدی و دوبعدی

5- پیاده‌سازی کنترل کننده‌های پیچیده مبتنی بر سیستم‌های کمکی و چند مرحله‌ای و تودرتو

6- شبیه‌سازی سیستم‌های چند عاملی و ارتباطات متغیر با زمان بین آنها

7- شبیه‌سازی تاخیر در سیستم‌های کنترلی

8- آشنایی با طیف وسیعی از کنترل‌کننده‌ها نظیر کنترل‌کننده تطبیقی، کنترل مقاوم، کنترل سیستم‌های چند عاملی، پیاده‌سازی تخمین‌گر و رویتگر

نکات و الزامات:

1- تمام کدها در همه نسخه های نرم افزار MATLAB ( متلب ) قابل اجراست.

2- تمام خروجی های مطلوب به طور خودکار برای کاربر رسم می شوند

3- آشنایی اولیه با مفاهیم و کدنویسی در نرم افزار MATLAB ( متلب )