constrained model predictive control
در نشریات گروه مکانیک-
در این مقاله، با بهره گیری از کنترل کننده پیش بین مقید، ره گیری یک هدف متحرک توسط گروهی از ربات های پرنده ضمن کنترل آرایش گروه ارایه شده است. حفظ و کنترل آرایش گروه بر مبنای کنترل موقعیت با فرض معماری غیرمتمرکز و ساختار ارتباطی رهبر-پیرو بین عوامل انجام گرفته است. ره گیری هدف توسط رهبر گروه انجام می پذیرد و پیروها وظیفه ره گیری رهبر گروه را بر عهده دارند. رهبر گروه، موقعیت فعلی و تخمین موقعیت خود در گام های بعدی را دایما برای پیروها ارسال می کند تا با استفاده از آن، موقعیت مطلوب فعلی و لحظات بعدی را محاسبه نمایند. در ادامه، بازنویسی قیود مسیله از قبیل تضمین حفظ فاصله و عدم برخورد پیروها با رهبر گروه و محدودیت های ورودی ها و تغییرات آن ها بر روی تمام اعضای گروه و نیز ارایه یک روش هندسی ابتکاری برای عبور از موانع و اعمال سیستماتیک همگی آن ها در فرآیند کنترل، انجام گردیده است. شبیه سازی های انجام شده برای یک گروه پنج تایی از ربات های پرنده که ضمن حفظ آرایش گروه به دنبال ره گیری یک هدف متحرک زمینی هستند، ارایه شده است. نتایج نشان می دهد کنترل کننده نسبت به اغتشاشات موجود در مسیر حرکت گروه مقاومت خوبی داشته و ره گیری گروهی به نحو مطلوبی انجام می گیرد. پیش بینی مسیر حرکت هدف متحرک و استفاده از آن در طراحی کنترل کننده پیش بین نیز باعث بهبود و هموار تر شدن مسیر حرکت گروه می گردد.
کلید واژگان: کنترل آرایش، کنترل پیش بین مدل مقید، کنترل غیرمتمرکز، ره گیری هدف متحرکIn this article, using the constrained predictive controller, the tracking of a moving target by a group of flying robots while controlling the group arrangement is presented. The maintenance and control of the group arrangement is based on position control with the assumption of decentralized architecture and leader-follower communication structure between the agents. Target tracking is done by the group leader and the followers are responsible for tracking the group leader. The leader of the group constantly sends the current position and the estimate of his position in the next steps to the followers to use it to calculate the optimal current position and the next moments. In the following, rewriting the constraints of the problem, such as ensuring that the distance is maintained and that the followers do not collide with the group leader, and the limitations of inputs and their changes on all members of the group, as well as providing an innovative geometric method for crossing obstacles and systematically applying all of them in the control process. has been Simulations are presented for a group of five flying robots that seek to intercept a moving ground target while maintaining the formation of the group. The results show that the controller has a good resistance to the disturbances in the group's movement path and the group interception is carried out in a favorable way. Predicting the movement path of the moving target and using it in the design of the predictive controller also improves and smooths the movement path of the group.
Keywords: Formation control, constrained model predictive control, Decentralized Control, moving target tracking -
طراحی خلبان خودکار مناسب برای چهارپره ها در نحوه حرکت پرنده و دنبال کردن مسیر مرجع تعیین شده بسیار اهمیت دارد. یکی از کنترل کننده های مناسب جهت طراحی خلبان خودکار ، کنترل کننده پیش بین می باشد که در میان روش های کنترل پیش بین، روش کنترل پیش بین تعمیم یافته شناخته شده ترین روش است. در طراحی خلبان خودکار قید بر روی ورودی ها و همچنین تاخیر در ارتباطات بایستی درنظر گرفته شود و چنانچه این دو موضوع در طراحی کنترل کننده لحاظ نشود، خلبان خودکار عملکرد درستی نخواهد داشت و ممکن است حتی به ناپایداری منجر شود. در این مقاله یک کنترل کننده مقید پیش بین تعمیم یافته با درنظر گرفتن تاخیر در داده های ورودی برای خلبان خودکار چهارپره ارایه شده است. همچنین، جهت تعیین پارامترهای کنترل پیش بین از روش فرا ابتکاری بهینه سازی انبوه ذرات استفاده شده است و این پارامترها به صورت بهینه تنظیم شده اند. در تنظیم پارامترهای کنترل پیشبین از تابع برازندگی بر اساس شاخص های عملکردی: زمان نشست، زمان اوج، میزان فراجهش و خطای حالت دایم استفاده شده است. مزیت این تابع برازندگی آن است که با تنظیم وزن های این تابع، می توان این شاخص های عملکردی کنترل کننده را تعیین نمود. همچنین، نتایج شبیه سازی نشان می دهد عملکرد کنترل کننده بر اساس تابع برازندگی تعریف شده نسبت به تابع برازندگی بر اساس انتگرال خطا بسیار بهبود داده می شود.کلید واژگان: خودخلبان چهارپره، کنترل پیش بین مقید، تاخیر در ارتباطات، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذراتDesigning the suitable autopilot for the quadrotors is very important in how the flight vehicle moves and follows the specified reference path. One of the suitable controllers for autopilot design is the predictive controller, which is the most well-known Generalized Predictive Controller method. In the autopilot design, constraints on inputs as well as communication delays must be taken into account, and if these two issues are not addressed in the controller design, the autopilot will not function properly and may even lead to instability. In this paper, a generalized predictive controller with consideration for delayed input data for a quadrotor autopilot is presented. Also, in order to determine the predictive control parameters, the Metaheuristic method, particle swarm optimization, has been used and these parameters have been optimally adjusted. In adjusting the controller parameters, the objective function is used based on the performance indicators such as settling time, peak time, overshoot, and steady-state error. By adjusting the weights of this function, the controller performance indicators can be determined. Also, the simulation results show that the controller performance based on the defined objective function is much improved compared to the cost function based on the integral of the error.Keywords: quadrotor autopilot, constrained model predictive control, communication delay, Particle Swarm Optimization Algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.