كنترل يك پرنده بدون سرنشين نوين دو‌پرّه كنترل شونده از طريق جابجايي مركز جرم به روش كنترل پيش بين مبتني بر مدل مقيد

Model Predictive Controller Design for a Novel Moving Mass Controlled Bi-rotor UAV

در اين مقاله ايده جديدي از يك پرنده بدون سرنشين دو‌پرّه كه به كمك جابجايي مركز جرم و توسط مكانيزم جرم متحرك كنترل مي‌شود ارائه شده و سپس براي اولين بار طراحي كنترلر پيش بين مبتني بر مدل خطي براي چنين پرنده اي ارائه شده است. به دليل مقيد بودن شديد ورودي هاي كنترلي در اين نوع پرنده، لازم است در طراحي كنترلر قيود كنترلي لحاظ شوند و به همين دليل ساير روش هاي كنترل نامقيد در اين نوع پرنده قابل استفاده نيستند. كنترلر پيش بين مبتني بر مدل خطي طراحي شده بر مبناي قيود كنترلي، بر روي مدل ديناميكي غيرخطي حركت در صفحه پرنده فوق پياده سازي شده و با كنترلر LQR مقايسه شده است، همچنين اثر در نظر گرفتن قيود كنترلي بر عملكرد كنترلر مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي عملكرد قابل توجه اين نوع كنترلر را در كنترل پرنده ضمن رعايت قيود كنترلي نشان مي دهد.

This paper presents design and implementation of Model Based Predictive Controller (MPC) for a novel Bi-Rotor Moving Mass Controlled (MMC) Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Due to the strict constrained control inputs in this type of UAV, it is necessary to take into account the constrained controller design and un-constrained control methods are not applicable. MPC controller which is designed based on the linear model by considering control constraints, is implemented on the nonlinear model of the UAV’s planar motion and compared with LQR controller, the simulation results show significant performance of this controller in control of the UAV while respecting control constraints.