عنوان پایان‌نامه
طراحی مسیر برای وسیله هوایی بدون سرنشین با استفاده از کنترل افق پسین
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا - دینامیک پرواز و کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 533;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78094;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 533;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78094
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد صیادی احمدآباد
- استاد راهنما
- امیر رضا کوثری
- چکیده
- در این پژوهش مدل تقریبی دینامیک یک وسیله پرنده در دستگاه مرجع جغرافیایی با استفاده از قیود خطی توسعه یافته و با گسسته‌سازی معادلات حرکت، مسیری برای وسیله برنامه‌ریزی شده است که با اعمال کنترل‌کننده‌ی افق پیشرو از لحظه‌ی شروع به حرکت پرنده تا حالت نهایی، مسیر را پیش‌بینی کرده و از برخورد با موانع استاتیکی و دینامیکی اجتناب کند. از آنجایی‌که قیود اجتناب از برخورد در گام‌های زمانی گسسته نشان داده‌شده‌اند، از برش گوشه در بین این نقاط جلوگیری به‌عمل آمده است. یکی دیگر از جنبه‌های قابل‌توجه؛ بهینه‌سازی مسیر در کمینه‌ی زمان و کمینه‌ی مسافت از نقطه شروع به حرکت وسیله تا به هدف است. از اهداف اصلی این پژوهش این است که با داشتن حالت کنونی وسیله و نقشه‌ی محیط، وسیله پرنده قادر به اجرای فرآیند طراحی مسیر بین موقعیت‌ها و ناوبری خود در مسیر طراحی‌شده باشد و یک مسیر پروازی کارآمد و ایمن را تولید نماید. برنامه‌ریزی مسیر در یک محیط مشابه محیط شهری انجام شده و ازآنجایی‌که محیط شناخته‌شده است، وسیله با استفاده از رادار فاصله تا مانع را تخمین می زند. این مسیر با تابع هزینه‌ی مشخص بهینه شده و ویژگی‌ها و محدودیت‌های پروازی وسیله، اجتناب از برخورد و عبور از موانع محاسبه گردیده و با در نظر گرفتن ویژگی‌های محیطی، مشخصات وابسته به زمان نظیر موقعیت‌ها، سرعت‌ها و شتاب‌ها تعیین شده‌اند. برنامه‌ریزی مسیر طوری به‌دست آمده است که وسیله قادر باشد بسیاری از پارامترهای مربوط به مأموریت و برنامه‌ریزی مسیر را به‌صورت برخط تغییر دهد که در این راستا از راهکار کنترل افق پیشرو بهره گرفته‌شده است. همچنین با استفاده از کنترلری مبتنی بر منطق فازی تا جایی که محتمل بود مسیر هموارتری برای وسیله موردنظر فراهم شده است. اگرچه روش طراحی مسیر پیشنهادی در این پژوهش برای ربات‌های خودکار قادر به پیاده‌سازی است، اما در این پژوهش صرفاً روی کاربردها و سناریوهای پرنده‌های بدون سرنشین تمرکز شده است.
- Abstract
- In this thesis, dynamic model is exerted for unmanned aerial vehicle. Approximated model of UAV dynamic is developed in Geographical refrence frame using linear constraints. discretizing Governing equations, a trajectory is planned For UAV, which can predict the path and avoids to collide with dynamical and statical obstacles, by applying receding horizon control. since obstacle avoidance constraints are expressed in discretized time steps, cutting corner between these points are prevented. A significant aspect of trajectory optimization is optimizing of the trajectory in minimum time and minimum distance from the set point of vehicle to the goal. An essential part of a vehicle autonomy is to be able to draw a trajectory between positions and conduct navigation between the specified trajectory in spite of the current mode of the vehicle and environment map. And then create a safe and optimized flight trajectory for the vehicle and optimize it with specific cost function. trajectory planning is fulfilled in the urban area and since the environment is known, vehicle evaluates the distance to the obstacle using radar. All this should be done while kinodynamic properties of the vehicle, collision avoidance and passing obstacles are calculated. And details related to time such as positions, acceleration and velocity should be determined with consideration of environmental properties Path planning is obtained in a way that the vehicle is capable of changing the parameters related to the mission and planning online, in which in this study it tries to cover it with receding horizon. Using fuzzy controller , the smoother path is provided for vehicle as for as it way posible.Although the design procedure of the developed trajectory in this thesis is to be implemented for the automatic robots, but we should focus on applications and scenarios of aerial vehicles.
