ماهیت درخواستی کاربردهای غیرنظامی و نظامی در سال های اخیر توجه زیادی را به وسایل نقلیه خودران جلب کرده است. علاوه بر این، وسایل نقلیه پرنده تنها گزینه برای حل برنامه‌های خاص هستند که نمی‌توانند از طریق زمین یا آب کار کنند. علاوه بر این، برنامه هایی که نیاز به شناور شدن و برخاستن عمودی دارند، راه حل های وسیله نقلیه خودران را به وسایل نقلیه پرنده چرخشی مانند هلیکوپترها و کوادروتورها محدود می کنند.
وسیله نقلیه کوادروتور در مقایسه با هلیکوپتر مزایای بیشتری دارد، به طوری که وجود چهار روتور که توزیع بار را امکان پذیر می کند و کوادروتور را قادر می سازد قطر روتور کمتری داشته باشد و در نتیجه اندازه وسیله نقلیه کوچکتری در مقایسه با هلیکوپتر تک روتور داشته باشد. علاوه بر این، روتورهای کوچکتر، انرژی جنبشی کمتری را در هر روتور ذخیره می‌کنند و در نتیجه میزان آسیب را در صورت درگیر شدن خودرو در تصادف کاهش می‌دهند. علاوه بر آن، روتورها را می توان با محصور کردن آنها در یک قاب محافظت کرد.
در شرایطی که وسایل نقلیه زمینی سنتی نمی توانند یا نباید مورد استفاده قرار گیرند، می توان از کوادروتورهای بدون سرنشین با قابلیت جابجایی محموله های معلق که توسط کابل حمل می شود استفاده کرد. مانند ردیابی اهداف متحرک، عکاسی برای نظارت، عملیات نجات برای مناطق بلایای طبیعی، کشف معادن یا بازرسی خطوط لوله گاز و نفت که در مناطق دورافتاده یا خطرناک وجود دارد.
یک کوادروتور از یک قاب و موتورهایی تشکیل شده است که نیروهای مورد نیاز برای بلند کردن و حرکت وسیله نقلیه را فراهم می کند، در حالی که بار معلق به مرکز قاب کوادروتور متصل است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
خودرو با سیستم بار معلق را می توان به عنوان یک سیستم دینامیکی چند بدنه در نظر گرفت. معادلات حرکت هر جسم را می توان به طور جداگانه نوشت و سپس با افزودن نیروهای برهمکنش بین آنها با استفاده از رویکرد نیوتنی [1] یا معادلات اویلر-لاگرانژ [2] اصلاح کرد. حرکت آویزان یک محموله معلق با کابل می تواند کاربرد را با کاهش سرعت وسیله نقلیه پرنده محدود کند یا به خود بار آسیب برساند. علاوه بر این، نوسان آونگ ممکن است از تراز دقیق در حین برداشتن و/یا قرار دادن بار جلوگیری کند. در واقعیت، یک نوسان شدید بار معلق می تواند باعث تصادف شود [3]. بنابراین، محدود کردن نوسان بار برای بهبود ایمنی و عملکرد بسیار مهم است.
در سال های اخیر، تحویل بسته ها به یک برنامه جذاب برای خودروهای مولتی روتور به ویژه کوادروتور تبدیل شده است. بسیاری از شرکت ها شروع به ارائه این خدمات کردند مانند آمازون [4]. محموله را می توان به طور صلب به کوادروتور متصل کرد یا توسط یک کابل در زیر کوادروتور معلق کرد. اتصال سفت و سخت به دلیل کاربردی بودن و سادگی رایج ترین روش است. اما برای پکیج های سنگین و بزرگ مناسب نیست و در برخی شرایط ممکن است امکان فرود خودرو وجود نداشته باشد. علاوه بر این، با این پیکربندی، اینرسی کوادروتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد که باعث کاهش قدرت مانور آن می شود. با یک بار معلق، بسته های بزرگ را می توان با یک یا چند کوادروتور حمل کرد. این پیکربندی امکان تحویل بسته را بدون نیاز به فرود وسیله نقلیه می دهد که کارایی ماموریت را بهبود می بخشد. با این حال، دینامیک و عملکرد کوادروتور به ویژه کنترل موقعیت محموله در سناریوهای بادی را پیچیده می کند. بنابراین، بسیاری از محققان اخیراً شروع به توسعه سیستم‌های کنترلی برای کوادروتور با بار معلق برای تثبیت وسیله نقلیه و سرکوب نوسانات بار کرده‌اند و علاوه بر برداشت دقیق و موقعیت بار، اقدام به توسعه سیستم‌های کنترلی برای کوادروتور با بار معلق کرده‌اند.
یک کوادروتور بدون بار معلق دارای روتورهای گام ثابت است و از تغییرات سرعت موتور برای کنترل وسیله نقلیه استفاده می کند، از این نظر نگرش و ارتفاع دو متغیر مهم برای مدیریت هستند. از طرف دیگر، کنترل یک کوادروتور دشوار است. این به دلیل غیر خطی بودن دینامیک کوادروتور و عدم قطعیت هایی است که در طول پرواز با آن مواجه می شوند. چندین الگوریتم کنترل در ادبیات ارائه شده است. از جمله این کنترل‌کننده‌ها می‌توان به مشتق انتگرال متناسب (PID)، تنظیم‌کننده درجه دوم خطی/Gaussian-LQR/G، کنترل حالت لغزشی (SMC)، کنترل گام‌به‌گام (انتگرال‌کننده)، الگوریتم‌های کنترل تطبیقی، الگوریتم‌های کنترل قوی، الگوریتم‌های کنترل بهینه، فید شده اشاره کرد. خطی سازی، کنترل هوشمند (منطق فازی و شبکه های عصبی مصنوعی)، و الگوریتم های کنترل ترکیبی [5]، [6]، [7]، [8]، [9]، [10]، [11].
منابع
S. El-Ferik, et al.
Nonlinear forward path tracking controller for helicopter with slung load
Aerosp. Sci. Technol., 69 (2017), pp. 602-608
Download PDFView Record in ScopusGoogle Scholar[2]
I.H.B. Pizetta, A.S. Brandão, M. Sarcinelli-Filho
Modelling and Control of a Pvtol Quadrotor Carrying a Suspended Load
2015 International conference on unmanned aircraft systems (ICUAS), IEEE (2015)
M. Bernard, et al.
Autonomous transportation and deployment with aerial robots for search and rescue missions
J. Field Rob., 28 (6) (2011), pp. 914-931
CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar[4]
S. Jung, H. Kim
Analysis of amazon prime air uav delivery service
J. Knowledge Inform. Technol. Syst., 12 (2) (2017), pp. 253-266
View Record in ScopusGoogle Scholar[5]A. Zulu, S. John, A review of control algorithms for autonomous quadrotors. arXiv preprint arXiv:1602.02622, 2016.
X. Yue, X. Shao, W. Zhang
Elliptical encircling of quadrotors for a dynamic target subject to aperiodic signals updating
IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. (2021)
B.J. Emran, H. Najjaran
A review of quadrotor: An underactuated mechanical system
Ann. Rev. Control, 46 (2018), pp. 165-180
Download PDFView Record in ScopusGoogle Scholar[8]
B. Han, et al.
A Review of Control Algorithms for QuAdrotor
2018 IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA), IEEE (2018)
R. Roy, et al.
A Review on Comparative Remarks, Performance Evaluation and Improvement Strategies of Quadrotor Controllers
Technologies, 9 (2) (2021), p. 37
CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar[10]
J. Kim, S.A. Gadsden, S.A. Wilkerson
A comprehensive survey of control strategies for autonomous quadrotors
Can. J. Electr. Comput. Eng., 43 (1) (2019), pp. 3-16
View Record in ScopusGoogle Scholar[11]N.M. Gachoki, A.M. Muhia, M.N. Kiio, A review of quad-rotor UAVs and their motion planning, in: Proceedings of the Sustainable Research and Innovation Conference, 2022.
برای دانلود پروژه نمونه محلی سازی و کنترل سیستم بارگیری جهانی کوادکوپتر به همراه شبیه سازی، اینجا کلیک کنید.
پروژه مشابه دارید؟
برای ثبت سفارش در سیمیا می توانید از طریق اپلیکیشن سیمیا، یا فرم ثبت سفارش در سایت اقدام کرده و یا از طریق ایمیل، واتساپ، تلگرام و اینستاگرام اقدام نمایید.
اپلیکیشن سیمیا را از بازار و مایکت دانلود کنید.
سریع ترین راه پاسخگویی سیمیا، واتساپ و سروش می باشد. لینک واتساپ، اینستاگرام و تلگرام در پایین سایت وجود دارد.
09392265610
نشانی ایمیل سیمیا simiya_ht@yahoo.com می باشد.
از برقراری تماس برای هماهنگی پروژه خودداری کنید، حجم بالای سفارشات به ما اجازه نمی دهد تا از طریق تلفن پاسخگوی شما عزیزان باشیم، حتما درخواست خود را به صورت مکتوب و از طریق یکی از راه های ذکر شده فوق ارسال نمایید، درخواست خود را به طور کامل و با تمام فایل ها و توضیحات لازم ارسال نمایید تا مدت زمان بررسی آن به حداقل برسد. پس از تعیین کارشناس، در اسرع وقت به شما پاسخ می دهیم.
