Ανάπτυξη συστήματος ελέγχου πτήσης μη-επανδρωμένου αεροσκάφους

Abstract

Κατά την διεξαγωγή της πτυχιακής αυτής έγινε χρήση βασικών γνώσεων που αφορούν στον έλεγχο ενός μοντέλου, όπως είναι ένας PID ελεγκτής. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος μοντελοποίησης, για την απόδοση των μοντέλων των μοτέρ μας από τις διαφορικές του εξισώσεις καθώς επίσης και μερική μοντελοποίηση του quadcopter μας. Εκτός από την μοντελοποίηση των μοτέρ μας, έγινε και η δημιουργία της συνάρτησης μεταφοράς του αναπτύσσοντας τις διαφορικές του εξισώσεις. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν προγράμματα που χρησιμοποιήσαμε κατά την διάρκεια των εξαμήνων όπως το AutoCAD και το MATLAB. Πέρα όμως από αυτά τα βασικά στοιχεία που χρησιμοποιηθήκαν στην εργασία αυτή, έγινε μελέτη και εφαρμογή και άλλων στοιχείων. Έγινε παρουσίαση θεωρίας σε συνεργασία με ανάπτυξη κώδικα στο MATLAB για την καλύτερη κατανόηση μεθόδων ελέγχου όπως ο ελεγκτής ασαφούς λογικής, και το φίλτρο Kalman. Πρόκειται για δυο αρκετά απαιτητικές μεθόδους ελέγχου οι οποίες χρειάστηκαν αρκετή μελέτη και παρατήρηση, ώστε να φτάσουμε σε ικανοποιητικό επίπεδο κατανόησης της λειτουργίας τους, για να μπορέσουμε να υποστηρίξουμε την θεωρία τους με ένα παραδειγμα στο MATLAB. Στο δεύτερο κεφάλαιο, θα γίνει μια παρουσίαση του θεωρητικού μοντέλου, και συγκεκριμένα των εξισώσεων που απαρτίζουν ένα τέτοιο UAV σύστημα. Επίσης, θα γίνει παρουσίαση των εξισώσεων των ελεγκτών και των αισθητηρίων που θα μελετήσουμε. Στο τρίτο κεφάλαιο, θα γίνει μια μελέτη όλων των σύγχρονων μεθόδων ελέγχου, σε συνδυασμό με σύγχρονα αισθητήρια, ένος UAV. Για να ενισχυθεί και ολοκληρωθεί η μελέτη αυτή, θα γίνει ανάπτυξη δύο μοντέλων στο προγραμματιστικό περιβάλλον του MATLAB και συγκεκριμένα στο Simulink, η οποία θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα την κάθε μέθοδο στην πράξη, καθώς επίσης και την λειτουργία των αισθητηρίων, και κατ’επέκταση να επιλέξουμε την καταλληλότερη για τα δικά μας μοντέλα. Το πρώτο μας μοντέλο, δημιουργήθηκε παράλληλα με την μελέτη της θεωρίας του quadcopter προκειμένου να παρατηρήσουμε την συμπεριφορά του, ενώ αντίθετα το δεύτερο μοντέλο που αναπτύχθηκε βασίζεται στις διαφορικές εξισώσεις ενός τέτοιου συστήματος και τα περισσότερα κομμάτια του είναι δικής μας δημιουργίας. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας αυτής, θα γίνει ανάπτυξη των παρατηρήσεων-αστοχιών που υπήρξαν κατά την μοντελοποίηση. Στην συνέχεια, θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα που βγάλαμε από τα διάφορα μοντέλα που αναπτύχθηκαν. Τέλος, θα γίνει μια παρουσίαση των μελλοντικών μου σχεδίων, όσο αφορά την εξέλιξη και την βελτιστοποίηση της εργασίας αυτής.