Skip to main content
SUPERVISOR
Mostafa Ghayour,Mohsen Esfahanian,Mohammad Danesh
مصطفی غیور (استاد راهنما) محسن اصفهانیان (استاد راهنما) محمد دانش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Mohammadi
علی محمدی دولت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Modeling and Control of Four Cooperative Quadrotors for Carrying a Suspended Load
Transfer of objects by robots is a main issue in the robotics nowdays. Ground robots are able to carry heavy loads, however in rugged and slippery environments, displacement of objects is difficult by ground robots. Therefore, the use of aerial robots can be suitable. In this research, the aim is carrying a certain weight load by four quadrotors. Quadrotors are located at four vertices of a square and the load is connected by rope to each of them. The equations of motion of the quadrotors are considered completely and without simplification. To express the relationship between the load and the quadrotors, the ropes are considered as springs, thus they are pulled out and retracted during the mission. Formation control of the group is done in centralized and decentralized methods. In the centralized method, the virtual structure is used and in the decentralized method, none of the quadrotors knows the information of the others and decides itself to carry out the assigned mission. When there are external forces (wind), the performance of both centralized and decentralized controller has also been studied. To avoid collision with environmental barriers for team of quadrotors is considered in both well known and unknown environments. To avoid of quadrotors collision with obstacles in the known environment, the optimum A * algorithm is used and an algorithm based on the use of distance-sensing sensors is designed in an unknown environment. An extended Kalman filter is used to estimate quadrotor’s speeds and use them in the obstacle avoidance algorithm. Cutting the rope of one of the quadrotors is applied to the system as a fault and the performance of the centralized and decentralized controller is checked in this situation. Also in this research external impact on the load is applied and in this case, the quadrotors must eliminate its effect by moving back and forth and reduce load fluctuations. Keywords : Quadrotor, Suspended load traort, Formation control, Centralized and decentralized control, Obstacle avoidance, Kalman filter, Fault occurrence.
انتقال اجسام توسط روبات ها، موضوع مهم و رایج در علم روباتیک روز محسوب می شود. روبات های زمینی قادر به انتقال بارهای سنگین هستند ولی در محیط های ناهموار و صعب العبور، انتقال اجسام توسط روبات های زمینی با مشکل روبرو می باشد، لذا استفاده از روبات های هوایی به جای زمینی می تواند مناسب باشد. در این تحقیق تلاش شده است تا از چهار پرنده چهارملخ برای حمل بار با وزن مشخصی استفاده گردد. پرنده ها در چهار راس یک مربع با فاصله معلوم از هم قرار دارند و بار به وسیله ی طناب به هریک از آن ها متصل است. معادلات دینامیکی پرنده ها، به صورت کامل و بدون ساده سازی درنظرگرفته شده اند. برای بیان ارتباط بین بار و پرنده ها، طناب ها به صورت فنر لحاظ گردیده و لذا کشیده و جمع شدن آن ها در طول مأموریت در نظرگرفته می شود. کنترل آرایش مجموعه به دو صورت متمرکز و غیرمتمرکز انجام شده است که در کنترل متمرکز از ساختارمجازی استفاده شده است. در کنترل غیرمتمرکز هیچ کدام از پرنده ها از اطلاعات دیگران خبر ندارد و برای انجام مأموریت محوله، با توجه به موقعیت بار برای خود تصمیم می گیرد. عملکرد دو کنترل کننده متمرکز و غیرمتمرکز در مواجهه با اعمال نیروی خارجی (باد) به پرنده ها نیز بررسی گردیده است. اجتناب از برخورد با موانع محیط برای مجموعه در دو محیط شناخته شده و ناشناخته بررسی می شود. برای جلوگیری از برخورد پرنده ها با موانع در محیط شناخته شده از الگوریتم تعیین مسیر بهینه A* استفاده شده و در محیط ناشناخته، از الگوریتمی مبتنی بر استفاده از حسگرهای تعیین فاصله بهره برده می شود. برای تخمین سرعت های پرنده ها و استفاده از آن ها در الگوریتم اجتناب از موانع، از فیلتر کالمن توسعه یافته استفاده می گردد. جداشدن طناب یکی از پرنده ها، موضوعی است که تحت عنوان عیب به مجموعه اعمال می شود و عملکرد گروه در مواجهه با این عیب بررسی می گردد. اعمال ضربه خارجی به بار نیز موضوعی است که در این تحقیق مطرح می شود. در این حالت پرنده ها باید با حرکت رفت و برگشتی خود، اثر ضربه وارده را خنثی کنند و نوسانات بار ناشی از آن را کاهش دهند. کلمات کلیدی: پرنده چهارملخ، حمل بار آویزان، کنترل آرایش، کنترل متمرکز و غیرمتمرکز، اجتناب از موانع، فیلتر کالمن، وقوع عیب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی