عنوان کامل پروژه:

پروژه کنترل ردیابی مسیر سه بعدی و کنترل گروهی هواپیماهای بدون سرنشین عمود پرواز با توپولوژی ارتباطی متغیر با زمان با استفاده از نرم افزار MATLAB و به همراه فیلم آموزشی 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 متلب ( MATLAB ) است. در این پژوهش از روش دو مرحله ای استخراج سود می‌جوییم که بر پایه آن می توان 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 می‌گردد. در بخش اول، این مسئله در حضور اغتشاش‌های متغیر با زمان بررسی می‌گردد. به منظور از بین بردن اثر اغتشاش‌های دینامیک انتقالی و چرخشی به ترتیب یک تخمین گر 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 گرفته می‌شود. در این بخش، یک تخمین‌گر، جهت تخمین مقدار جرم  با استفاده از نرم افزار متلب ( MATLAB ) 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 می‌رسند در حالی سرعت مرجع را نیز که در اختیار تمامی اعضای گروه قرار دارد دنبال می‌کنند. در بخش اول با استفاده از نرم افزار متلب ( MATLAB )، یک کنترل کننده دو مرحله‌ای طراحی می‌گردد و برای از بین بردن اثر اغتشاش‌های ثابت از تخمین گرهایی 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 مشتق پذیری با معلوم بودن مشتق آن، از پیاده‌سازی سیستم‌های کمکی و عامل‌های مجازی بهره گرفته می‌شود. در نهایت، در فرآیند طراحی حضور تاخیر، اغتشاش های متغیر با زمان و نایقینی در مقدار جرم و ماتریس اینرسی برای هر عامل بررسی می گردد. برای کنترل دینامیک انتقالی از کنترل ساختار متغیر و پسگام استفاده می شود در حالی که مقدار جرم با استفاده از طراحی یک تخمین گر تطبیقی، تخمین زده می شود. برای کنترل دینامیک چرخشی از کنترل سطح لغزنده استفاده می گردد. همچنین در هر بخش، پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تحلیل لیاپانوف تحقیق می گردد و صحت نتایج تحلیلی توسط شبیه سازی  با استفاده از نرم افزار متلب ( MATLAB )  تایید می گردد.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- تعریف سیستها و دینامیک های پیچیده توسط توابع anonymous و حل آن به صورت عددی

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

3- استفاده از ماتریس‌های سه بعدی و کاربرد آن

4- رسم شکل‌های سه بعدی و دوبعدی

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

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

7- شبیه‌سازی تاخیر در سیستم‌های کنترلی

8- آشنایی با طیف وسیعی از کنترل کننده‌ها نظیر کنترل کننده تطبیقی، کنترل مقاوم، کنترل سیستم‌های چند عاملی، پیاده سازی تخمین گر و رویتگر

نکات و الزامات:

1- تمام کدها در همه نسخه‌های متلب قابل اجرا است

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

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