Μη Γραμμικός Έλεγχος σε Μη Επανδρωμένα Τετρακόπτερα

Abstract

Σε αυτή τη δουλειά, κατασκευάζεται το μη γραμμικό μαθηματικό μοντέλο για ένα τετρακόπτερο UAV μελετώντας την κινηματική, την δυναμική και ενσωματώνοντας στοιχεία αεροδυναμικής θεωρίας ελίκων. Στην αρχή, εξετάζονται γραμμικές τεχνικές ελέγχου, όπως τοποθέτηση πόλων και LQR για τη γραμμικοποιημένη δυναμική. Στη συνέχεια, σχεδιάζονται δύο κασκοδικής δομής μη γραμμικοί ελεγκτές που βασίζονται στην τεχνική Back-stepping. Συγκρίνεται η επίδοση γραμμικών και μη γραμμικών ελεγκτών. Έπειτα ορίζεται το πρόβλημα ελαχίστου χρόνου για τη μετάβαση Rest to Rest, χρησιμοποιώντας την αρχή ελαχίστου του Pontryagin. Κατόπιν, σχεδιάζεται σχεδόν βέλτιστος ελεγκτής ο οποίος λύνει το πρόβλημα είτε για την επίπεδη κίνηση, είτε για την κατακόρυφη, χωρίς υπολογιστική επιβάρυνση. Ο ελεγκτής είναι κλειστού βρόχου και προτείνεται η ιδέα του κασκοδικού Bang-Bang ελέγχου. Για την πραγματοποίηση των προσομοιώσεων κατασκευάστηκε προσομοιωτής και γραφικά σε περιβάλλον MATLAB. Ένας εκ των σκοπών της παρούσας εργασίας είναι να αποτελέσει σημείο αναφοράς για πιθανό διπλωματικό του εργαστηρίου που θα εκτελέσει το πειραματικό μέρος.