آینده‌پژوهی دفاعی

آینده‌پژوهی دفاعی

آینده‌پژوهی در پهپاد کواد‌روتور به کمک کنترل فازی و ازدحام ‌ذرات

نوع مقاله : مقاله علمی- پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری هوش مصنوعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فردوس
2 استادیار گروه کامپیوتر دانشگاه آزاد اسلامی واحد فردوس
چکیده
هواپیما بدون‌سرنشین (پهپاد) به وسایل پرنده­ای اطلاق می­گردد که از راه دور و یا توسط خلبان ‌خودکار داخلی هدایت و کنترل می­گردد. آن‌ها می­توانند تجهیزات مختلفی نظیر دوربین­ها، سنسورها و وسایل ‌ارتباطی را حمل کنند، این پرنده­ها قادر به انجام عملیاتی از قبیل ره‌گیری هوایی، تصویربرداری از میدان نبرد، ردیابی اهداف زمینی، هدف هوایی، جنگ الکترونیک، عملیات انتحاری و غیره هستند. کوادروتور یک پرنده بدون‌سرنشین عمود‌پرواز است. این وسیله به سبب قابلیت نشست و برخاست عمودی در دسته عمود‌پروازها قرار می‌گیرد که به جهت برخی مزایا و ویژگی‌هایش مورد توجه قرار گرفته است. این وسیله دارای ساختار شبه‌صلیبی می‌باشد که چهار ملخ درچهارگوشه آن قرار داشته و با تغییر سرعت ملخ‌ها می‌تواند حرکات و مانورهای مختلف را انجام دهد. دراین مقاله ابتدا مدلسازی دینامیکی و سپس اثرات محیطی برروی پرنده محاسبه می‌شوند؛ کنترل فازی ونحوه پیاده‌سازی آن برای پرنده کوادروتور شرح داده می‌شود؛ در ادامه به ساختار خلبان‌خودکار پرداخته می‌شود و سیمولینک طراحی شده از پرنده کوادروتور و خلبان‌خودکار ارائه می‌شود؛ ودرنهایت با استفاده از الگوریتم ازدحام‌ذرات، مسیر در دو قسمت مختلف طراحی می‌شود نتایج کاهش مدت‌زمان و افزایش دقت در انجام عملیات را نشان می‌دهد؛ از این رو می‌تواند الگویی جالب برای آینده‌پژوهی مسیریابی سایر پهپادها باشد.
کلیدواژه‌ها

  • ارشادی، محمدرضا. و ایوبی، علی. (1395). بهینه‌سازی مصرف انرژی در مولتی‌روتور به کمک کنترل فازی و الگوریتم ازدحام ذرات پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد مکاترونیک، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد واحد شهرمجلسی.
  • ایروانی‌راد، محمدامین. و مشیدی، آتاجهانگیر. (۱۳۹۵). مروری بر الگوریتم‌های بهینه‌سازی تکاملی ملهم از پستانداران، نهمین همایش ملی مهندسی مکانیک، خمینی شهر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر.
  • پورآزاد، حسین. (1392). شناسایی و تشخیص عیب در پرواز مشارکتی هواپیمای بدون سرنشین، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی اصفهان.
  • داودی، احسان. و رضایی، مهدی. (1393). مدلسازی دینامیکی، شبیه‌سازی وکنترل یک کوادروتور با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی سنسورهایMEMS ، فصلنامه مهندسی مکانیک مدرس. ۱۴(۳): 184-176.
  • Babaei, A. R., Mortazavi, M., & Moradi, M. H. (2011). Classical and fuzzy-genetic autopilot design for unmanned aerial vehicles. Applied Soft Computing11(1): 365-372.
  • Jashnani, S., Nada, T. R., Ishfaq, M., Khamker, A., & Shaholia, P. (2013). Sizing and preliminary hardware testing of solar powered UAV. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science16(2): 189-198.‏‏
  • Karimi, J., Pourtakdoust, S. H., & Nobahari, H. (2011). Trim and Maneuverability Analysis Using a New Constrained PSO Approach of a UAV. Journal of Aerospace Science and Technology8(1): 45-56.‏
  • Kontogiannis, S. G., & Ekaterinaris, J. A. (2013). Design, performance evaluation and optimization of a UAV. Aerospace science and technology29(1): 339-350.‏
  • Mirjalili, S., Mirjalili, S. M., & Lewis, A. (2014). Grey wolf optimizer. Advances in engineering software69: 46-61.‏
  • Nishar, A., Richards, S., Breen, D., Robertson, J., & Breen, B. (2016). Thermal infrared imaging of geothermal environments by UAV (unmanned aerial vehicle). Journal of Unmanned Vehicle Systems4(2): 136-145.
  • Rao, S., & Ghose, D. (2013). Sliding mode control-based autopilots for leaderless consensus of unmanned aerial vehicles. IEEE transactions on control systems technology22(5): 1964-1972.
  • Ruggiero, F., Cacace, J., Sadeghian, H., & Lippiello, V. (2015). Passivity-based control of VToL UAVs with a momentum-based estimator of external wrench and unmodeled dynamics. Robotics and Autonomous Systems72: 139-151.‏
  • Sharma, R. (2014, November). Fuzzy Q learning based UAV autopilot. In 2014 Innovative Applications of Computational Intelligence on Power, Energy and Controls with their impact on Humanity (CIPECH) (pp. 29-33). IEEE.‏
  • Vidales, H. G. (2013). Design, construction and test of the propulsion system of a solar uav. MSc, Aerospace Engineering, Technical University of Lisbon.‏
  • Yamasaki, T., Balakrishnan, S. N., & Takano, H. (2012). Integrated guidance and autopilot design for a chasing UAV via high-order sliding modes. Journal of the Franklin Institute349(2): 531-558.‏‏

Yamasaki, T., Balakrishnan, S. N., & Takano, H. (2012). Integrated guidance and autopilot design for a chasing UAV via high-order sliding modes. Journal of the Franklin Institute349(2): 531-558.