طراحي و پياده سازي الگوريتم كنترلي فازي خالص براي كنترل موقعيت زاويه اي كوادروتور با استفاده از فيلتر كالمن

Design and Implementation of Pure Fuzzy Controller for Attitude Control of Quadrotor using Kalman Filter

اين مقاله يك الگوريتم كنترلي خالص مبتني بر روش فازي براي كنترل زاويه ­اي كوادروتور ارائه مي ­كند. پارامترهاي خطا و نرخ تغييرات خطا به‌ عنوان ورودي سيستم فازي محسوب مي­ شوند و ورودي­هاي كنترلي براي حركت­ هاي پايه ­اي كوادروتور مبتني بر قوانين فازي تعريف شده، توليد مي‌شوند. با توجه به ديناميك غيرخطي كوادروتور، الگوريتم كنترلي فازي براي پايدارسازي و كنترل زاويه­ اي اين نوع از ربات­ها پاسخ مطلوبي ارائه مي ­دهد. براي بررسي عملكرد الگوريتم كنترلي فازي در مدل آزمايشگاهي، يك مجموعه­ شامل كوادروتور، ميكرو كنترل‌گر و حسگرهاي مورد نياز ساخته شده است. حسگرهاي سه محوره­ي ژيروسكوپ و شتاب­سنج براي تخمين موقعيت زاويه­ اي مورد استفاده قرار گرفته ­اند. به علت وجود نويز و خطا در خروجي حسگرها، از فيلتر كالمن براي حذف نويز استفاده شده است. نتايج بدست آمده در آزمايش هاي عملي نشان دهنده طراحي موفقيت آميز الگوريتم كنترلي فازي بر روي كوادروتور بوده است.

This paper presents a control algorithm based on pure fuzzy method for attitude control of the quadrotor. Error and error rate are the input parameters of the fuzzy system and control inputs will be generated based on predetermined fuzzy rules. Based on the nonlinear dynamics of quadrotor, fuzzy controller provides a satisfactory response for stabilization and attitude control of the robots. To study the performance of fuzzy control algorithm, a set of sensors and the quadrotor is used in the experimental model. The system consists of accelerometer and gyroscope sensors and a microcontroller which is used to design fuzzy attitude controller for the quadrotor. Three-axis gyroscope and accelerometer sensors are used to estimate the angular position of the quadrotor. Considering that the experimental data has lots of errors and noises, Kalman filter is used to reduce the noises. The experimental results indicates the successful design of fuzzy controller for the quadrotor