آموزش مدلسازی و شبیه سازی سیستم کوادروتور

اگر میخواهید به صورت اصولی کوادروتور را یاد بگیرید اینجا کلیک کنید:

مقدمه:
امروزه در بسیاری از کشورهای جهان دانشمندان وکارشناسان در پی ساخت رباتهای پرنده ی پیشرفته ای هستند که این پرنده های هدایت پذیر می توانند در کاربردهای بسیاری که انجام ان برای ربات های زمینی امکان پذیر نیست مورد استفاده قرار گیرند.در این میان کوادروتور به دلیل ساختار ساده ، قدرت مانور و فضای کاری بالا و کاربردهای متنوع جایگاه ویژه ای یافته اند. این پست مربوط به جلسات اموزشی مدلسازی و شبیه سازی سیستم کوادروتور می باشد. جهت بررسی جامعی از روابط حاکم بر این سیستم، سخت افزار و انواع روش های مدلسازی این سیستم پرنده به تفصیل در چند جلسه اموزشی شرح داده شده است. با استفاده از روابط استخراج شده از مدل ریاضی این سیستم مباحث مربوط به ایرودینامیک پرواز برای این ربات پرنده و نحوه محاسبه نیروهای ایرودینامیکی حاکم بر این سیستم نیز به طور کامل ارایه شده است.در ادامه ساختار و بلوک دیاگرام کنترلی این سیستم بدون سرنشین و ارتباط بین لایه های کنترلی ان با جزییات کامل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نحوه به کارگیری فیلتر کالمن پیوسته توسعه یافته برای تخمین متغیرهای حالت این سیستم پرنده به عنوان یکی از پرکاربردترین مشاهده گرهای موجود نیز به صورت کامل عنوان شده است.

جلسه اول:

جلسه دوم:

جلسه سوم:


جلسه چهارم:


جلسه پنجم:

جلسه ششم:


جلسه هفتم:


جلسه هشتم:

جلسه نهم:

جلسه دهم:

جلسه یازدهم:

جلسه دوازدهم:

جلسه سیزدهم (مبحث ویژه ):

جلسه چهاردهم:

 

 

 

 

۱۴۸ نظر

  1. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/f6c2bd638d6f4b0678832f1d40a711e0

    خانم دکتر بی زحمت ببیتید هیچ راهنما و یا …. نیست بتونیم قسمتی رو دسترسی داشته باشیم بی زحمت قسمت کالمن ekbf فقط در حد چند صفحه که چیست بتوم بخونم و در کنار مدل خودم بیارم لازم دارم سو تفاهم نشه که من با داشتن شبیه سازی های خوبتون که زحمت توضیح دادن کشیدین نیاز به پایان نامتون دارم تا پایان نامه شمارو راحت کپی کنم فقط به چند صفحه کالمن احتیاج دارم تا بخونم و در کنار توضیحات خودم بیارم ضمنا حتما هم در منابع ذکر می کنم من هم روی سیستم خودم ekbf زدم با تشکر

    1. دسترسی به متن پایان نامه ها از طریق ایرانداک کاملا شدنی است. باید ابتدا عضو شوید و بعد در خواست پایان نامه کنید.لطفا فقط از همین طریق دریافت نمایید. چون امکان ایمیل فایل پایان نامه مقدور نمی باشد.
      موفق باشید.

  2. سلام و روز بخیر خانم دکتر خسته نباشید ببخشید ی سوال داشتم خانم دکتر پایان نامه شما رو از کجا میشه تهیه کنیم و مطالعه کنیم؟ ممنون میشم فایل pdf در اختیارمون قرار بدین با تشکر

  3. سلام خانم دکتر ببخشید ی سوال دیگه داشتم در قسمت مقایسه ۲ روش در حالت poit to point که زحمت کشیدیدن توضیح دادین ضرایب که برا حالت smc بدون sdre به دست اورده بودین منظورم landa می باشد این ضرایب نیز بهینه بودن؟؟ و خانم دکتر ببخشید من در سیستم خودم تلاش کنترلی ی ضربه تا ۴۰ داشت و بعد سریع به سمت ۵ می ره ممنون میشم راهنماییم کنید که بدونم چه کار می تونم رو سیستم انجام بدم طبق فر مایشاتتون رو سیستم خودم ماتریس Q رو به متغیری که error داره وابسته کردم r رو ثابت و متغیر گرفتم و dt تغییر دادم خانم دکتر نمی دونم چرا از ژنتیک استفاده می کنم برای R و Q سیستم ناپیدار میشه و فورا الگوریتم ژنتیک متوقف میشه

    1. سلام بر شما
      همانطور که عرض کردم من اصلا سیستم شما نمی دونم چی هست، و چه متغیرهایی داره، چندتا کنترلر داره و اینکه اصلا ایا برنامه رو درست نوشتید یا خیر چون اصلا برنامه شما رو ندیدم. بنابراین واقعا نمی تونم بیشتر از این راهنماییتون کنم. بله در برنامه های من اکثر ضرایب با روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک به دست امده اند. اینم که می فرمایید ضربه وجود داره باید تایم رو بیشتر کنید که فرصت کافی به نیروی کنترلی داده بشه تا بتونه خودش رو صاف کنه. و در مورد R و Q هم لزوما نباید با ژنتیک محاسبه بشن، می تونید به مقالات مرتبط با سیستمتون مراجعه کنید و ببینید در موارد مشابه این مقادیر ماتریس رو چند گرفتند، شما هم به اون مقادیر نزدیک بشید.
      موفق باشید.

  4. سلام خانم دکتر خوب هستین ببخشید ی سوال دیگه داشتم خانم دکتر وقتی که sdre با sliding ترکیب می کنم و رو سیستم پیاده می کنم خانم دکتر سیستم مقدار ۲۲mm. ارور داره و اینکه هر چه Q دست کاری می کنم ج بهتر از این نمیده یا اگه بخئواد بهتر بشه تلاش گنترلی ریپل اولیش خیلی زیاد میشه ولی در سیستم که شما شبیه سازی کردین دیدم error نداشتین dt رو هم خیلی کوچک کردم نتیجه نداشت و اگه مقدار R که برا سیستم من ۱در ۱ هستش رو خیلی کم بگیرم u مقدار ریپل زیادی می گیره ممنون میشم راهنمایی کنید برا انتخال Q و R

    1. سلام بر شما
      ببینید من اصلا روی دینامیک سیستم خاص شما هیچ گونه اشرافی ندارم. بنابراین همون تغییراتی که قبلا عرض کردم رو باید اعمال کنید. اگر میبینید باز هم خطا داره باید برید سراغ intraction هایی که بین متغیرهای سیستمتون وجود داره. اینکه مثلا خطا روی کدوم متغیر بیشتره و یا کمتره. سعی کنید ماتریس هاتون رو به اون متغیر های خاص وابسته کنید تا اثرشون رو کم و زیاد کنید. همچنین باید یک محدوده خطا هم قطعا برای سیستم شما تعریف شده باشه که ممکنه مثلا این مقدار خطایی که شما به دست اورده باشید خیلی هم برای سیستم شما نامطلوب نباشه. بنابراین چون من شناختی روی سیستم شما ندارم، بیشتر از این نمی تونم راهنماییتون کنم.
      موفق باشید.

  5. من چند بار خوندم و مرور کردم. ولی متوجه نمیشم چرا در روش جدید که سطح اسلاید جدیدی در نظر میگیرید و حتی مشتق اون رو محاسبه و Ueq بدست میارید بعد میاید تو شبیه سازی مثل قبل سطوح رو تعریف میکنید و حتی توی G از اون استفاده میکنید!!!! لطفا یک توضیح شفاف لطف بفرمایید . اینکه برخی فرمولها به یکدفعه ظاهر میشوند باید مبنایی پشتشون باشه لطف کنید و این رو بگید

    1. سلام بر شما
      اینکه اصرار دارم که باید مفهوم موضوع رو درک کنید به خاطر همین اشتباهات هست. ببینید دوست عزیز خوب دقت کنید:
      انچه که شما در اسلاید ۲۶ پاورپوینت به عنوان سطح اسلاید بهینه می بینید در واقع یک تعریف و فرمول کلی از بهینه سازی سطوح لغزش روش اسلایدینگ برای تمام Case Study ها با استفاده از متد SDRE هست نه اینکه برای سیستم کوادروتور ما باشد! بنابراین شما نباید که مستقیما در برنامه متلب از اون استفاده کنید.مگه ما در اونجا فعلا حرفی از نوع سیستم زدیم؟ خیر، فقط داریم یاد میدیم یک سطح اسلاید بهینه وابسته به معادلات ریکاتی، چگونه تعریف می شود. حال انکه سیستم شما هرچیزی می تواند باشد ، مثلا یک ربات زیر دریایی، یک شناور مغناطیسی، یک کوادروتور ، یک موشک و ……
      بنابراین هر پژوهشگر با توجه به مدل سیستم خودش، سعی می کنه به نوعی سطوح اسلایدی رو برای سیستمش تعریف کنه که در نهایت در جایگذاری Udis و مجموع ان با Ucont به همان تعریف Uequ برسد که از مشتق گیری Sopt به دست امده بود که در واقع همان uu تعریف شده توسط ما در برنامه متلب است.
      همچنین هیچ فرمولی یکدفعه ظاهر نشده است، تمام فرمول ها رفرنس مقاله ای و یا پایان نامه ای دارند، بنابراین مسلم هست که وقتی این موضوع توسط من اموزش داده شده ، مرجع شما نیز در این موضوع مقاله من خواهد بود چرا که ایده این نوع ترکیب SMC و SDRE بر روی سیستم کوادروتور توسط من انجام شده که مقاله مربوط به اون هم چند سال پیش به چاپ رسیده، که اگر دقت کنید در انجا نیز خود شخص من هم به مقالات پیشین در این زمینه مرجع دهی کرده ام.
      پایدار باشید.

  6. سلام مجدد خدمت خانم بابایی
    در اسلاید ها سطح لغزش جدید Sopt جور دیگری نسبت به قبل گرفته شده حال آنکه در برنامه متلب نقطه به نقطه سطوح لغزش در خط‌های ۱۳۳ تا ۱۳۹ مثل قبل تعریف شده!!! چرا اینطور هستش؟

    1. با سلام
      این سوالی که الان شما مطرح کردید نشان می دهد اصلا مفهوم این جلسه اموزشی رو به درستی درک نکردید. این جلسه اموزشی ۴ ساعته رو یکبار دیگه این بار با دقت بیشتری ملاحظه کنید.تمام نکات لازم و کافی در فیلم اموزشی مطرح شده است.

  7. باعرض سلام و احترام

    خیلی ممنون از ویدیوهای عالی آموزشی کوادروتور

    میشه لطف ‌کنین چندتا منبع برای قسمت آیرودینیک کوادروتور و اندازه گیری سرعت باد و مسیر باد

    و منبع برای قسمت استخراج معادلات فضای حالت سیستم کوادروتور به همراه اثرات ایرودینامیکی

    بفرمایین

    و همچنین اگر لینک مقالات خودتون را هم بفرمایین

    خیلی ممنون میشم

    باتشکر

    1. سلام بر شما
      نظر لطف شماست.
      ببینید بحث ایرودینامیک پرواز و دینامیک سیستم کوادروتور رو من از پایان نامه هایی که رو این زمینه کار شده بود استفاده کردم که الان در ارشیو کامپیوترم ندارم چون برای چند سال پیش هست. اما چندتا نکته رو خدمت شما عرض کنم. ببینید بحث استخراج دینامیک و ایرودینامیک سیستم که من با جزییات کامل در فیلم های اموزشی هم توضیح دادم ر باید در پایان نامه ها به دنبال اون باشید چراکه معمولا بحث گسترده ای هست و در مقالات اون رو نمیارن و فقط به مقالات پیشین ارجاع میدن. یعنی اگر کسی هم در مقاله بیاره، داور ازش می خواد که اون رو حدف کنه و فقط به فرمول های نهایی اشاره کنه و مابقی رو رفرنس دهی کنه. حالا شما باید در لیست دسترسی های ازاد منابع که من اموزشش رو هم در سایت قرر دادم به دنبال این پایان نامه ها در مخازن دیجیتالی دانشگاه های معتبر دنیا که روی این زمینه زیاد کار کردند مثل cornel university, Peensylvania university ,…. باشید که هم مطالب جامع تر و هم جدیدتر رو برای کارتون پیدا کنید. این مخازن شامل repository , arXive, Coursera , ……میشه.
      در ادامه نیز من لینک برخی از مقالاتم رو براتون قرار میدم:

      https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/0142331216640600

      https://ieeexplore.ieee.org/document/7985155

      http://ijeee.iust.ac.ir/article-1-1258-en.html

      https://miscj.aut.ac.ir/article_3113.html

      http://psc-ir.com/cd/2016/papers/1421.pdf

      پایدار باشید.

  8. ببخشید من اونجا رو اشتباه کردم
    ولی درون اتنگرال و درون کروشه جلوی (A(x اون x کوچیک چیه؟ چون بیرون کروشه یک X هست!!!
    اینجوری با فرمول مشتق S جور در نمیاد.

  9. خانم مهندس فکر کنم تو اسلاید ۲۶ این فرمول سطح لغزش یه مشکلی داره !!!!!!
    احتمالا بین (G*(Xt-X0 و اون انتگرال ، بجای منها مساوی نیست؟

  10. سلام
    شما در اسلاید‌های اول جلسه ۱۳ فرمودید SDRE خودش یک روش مقاوم به نایقینیها و اغتشاش‌ها است.
    سوال من اینه : پس چرا از روش اسلایدینگ که یک روش مقاوم هست استفاده میکنید و در اسلاید ۲۵ میفرمایید از مدلغزشی برای مقاوم بودن به نایقینی ها استفاده میشه؟ مگر خود SDRE مقاوم نیست؟

    1. با سلام
      ترکیب این دو روش کنار هم پاسخ بهتری به شما می دهد. مهمترین خاصیت SDRE بهینه بودن ان است اما تا حدودی با شرایط خاص، مقاوم بودن را هم در خود میگنجاند. اما به تنهایی قادر به براورد همه نیازهای مقاوم بودن برای ما تحت هر شرایطی نیست.

    2. با سلام
      ترکیب این دو روش کنار هم پاسخ بهتری به شما می دهد. مهمترین خاصیت SDRE بهینه بودن ان است اما تا حدودی با شرایط خاص، مقاوم بودن را هم در خود میگنجاند. اما به تنهایی قادر به براورد همه نیازهای مقاوم بودن برای ما تحت هر شرایطی نیست.

  11. با سلام خدمت سرکار خانم بابایی
    ببخشید در اسلاید ۲۶ از بخش اول جلسه ۱۳ چرا سطح لغزش رو به این صورت گرفتید؟ آیا پیش زمینه‌ی محاسباتی داره؟

    1. با سلام
      بر اساس تجربه و مطالعه مقالات گوناگون و همچنین محاسبات منطقی، این سطح اسلاید انتخاب شده است.در فیلم اموزشی این جلسه، این نکات کامل توضیح داده شده است. ما گفتیم که S را چگونه تعریف کنیم که Ucont برابر با (P*X *R(INV)*B(T – شود؟ و ادامه ماجرا….
      در واقع این سطح اسلاید، به ما قدرت انتخاب می دهد. به عبارتی چون سطح اسلاید را به ماتریس( G(x وابسته نمودیم این انعطاف پذیری را به ما در تغییر ان می دهد. مثلا شما می توانید ( G(x را متفاوت از انچه که من تعریف کردم، تعریف کنید. اما اگر از روش ترکیبی اسلایدینگ با SDRE استفاده می کنید پیشنهاد می کنم از همین سطحی که من استفاده کردم استفاده نمایید و تنها روی مقادیر ماتریس (G(X مانور دهید.
      موفق باشید.

  12. سلام
    بابت این مجموعه خیلی خیلی ممنونم
    سوالی که از مقاله Robust Backstepping Control of a Quadrotor UAV Using Extended Kalman Bucy Filter بوجود میاد اینه که
    با همه این‌ها در این مقاله تنها نشان داده می‌شود که تخمین حالت‌ها به مقدار مطلوب می‌رسند نه خود حالت‌ها
    چرا اینجوری هستش؟

    1. با سلام
      از توجه شما به این مجموعه اموزش ممنونم.
      کاملا در شکل ها به طور واضح نشان داده شده است که خود حالت های سیستم به مقدار مطلوب می رسند. اصلا تا خود حالت ها به مقدار مطلوب همگرا نشن چه جوری می تونیم ادعا کنیم که حالت های تخمین زده شده که از حالت های واقعی سیستم به دست اومدند به مقدار مطلوب همگرا میشن؟ دقت کنید که برای ادعای این موضوع، مقادیر اصلی، تخمین زده شده و واقعی در شکل ها در کنار هم ترسیم شده اند که این هدف بهتر برای خواننده درک شود.
      موفق باشید.

  13. سلام خانم دکتر ببخشید امکانش هست رفرنس یا مقاله در مورد اثبات سطح لغزش در sdre رو یدین ممنون میشم

  14. سلام و تشکر دوباره از زحمات شما
    لطف میکنید دو مقاله مرجع که شامل موضوع fault tolerant control و pso در کنار کووادروتور هست رو جهت مطالعه معرفی کنید؟ بسیار از شما ممنونم

    1. با سلام
      همانطور که قبلا هم به سایر دوستان توصیه کردم، شما می بایست در وبگاه های معتبر مانند web of science, scopus, google scholar دنبال مراجع مربوط به دو سه سال گذشته باشد، که اموزش نحوه جستجو در این سامانه ها رو نیز در سایت قرار دادم. منابعی که اکنون من در ارشیو خود دارم برای قبل ۲۰۱۵ هستند، بنابراین حتما دنبال منابع به روز باشید.
      موفق باشید.

  15. سلام خانم دکترخوب هستین ببخشید امکانش نیس بتونید شبکه عصبی رو در سیستم اموزش بدین اموزش هاتون واقعا جذابن ممنون میشم بتونید این قسمت رو به اموزش های خوبت.ن اضافهکنید و نحوه کدنویسی شبکه عصبی در mfileرواموزش بدین با تشکر فراوان از اموزش های خیلی خوبتون

    1. با سلام
      از لطف شما ممنونم.
      در حال حاضر به علت مشغله کاری امکان پذیر نیست. اما می تونید از اموزش های سایر همکاران در زمینه شبکه عصبی استفاده کنید و با توجه به شناختی که اکنون نسبت به سیستم کوادتور پیدا کردید، با اندکی تلاش و دقت قطعا قادر به پیاده سازی خواهید بود.
      موفق باشید.

  16. سلام خانم دکتر
    وقتتون بخیر
    بنده مقاله زیر از شما را خوندم. بسیار مقاله جامع و کاملی بود.
    Robust Backstepping Control of a Quadrotor UAV Using Extended Kalman Bucy Filter
    سوالی که پیش میاد بصورت زیر است و ممنونم میشم که راهنمایی بفرمایید.
    با توجه به رابطه سیگنال کنترل به دست آماده در مقاله (روابط (۳۷ و ۳۸ و ۴۰)) سیگنال کنترل اصلی از xi به دست می‌آید، حال‌آنکه بر طبق روابط (۳۷ و ۳۸ و ۴۰)، xi خود برحسب سیگنال کنترل اصلی بیان‌شده است. این موضوع را چگونه توضیح می‌دهید؟

    1. با سلام
      نظر لطف شماست.
      در فیلم اموزشی مربوط به این روش کنترلی، به طور کامل این موضوع توضیح داده شده است.یک بار دیگه این جلسه رو مشاهده بفرمایید. ببینید ما یک سیگنال کنترلی دلخواه بر حسب xi تعریف کردیم تا بتونیم سیستم اصلی رو بر حسب متغیرهای zi به فرمت افین تبدیل کنیم تا بتونیم روش گام به عقب رو پیاده سازی کنیم.بنابراین کاملا طبیعی است که متغیرهای xi بر حسب سیگنال کنترلی باشند.
      موفق باشید.

  17. با عرض سلام و خداقوت
    ممنونم از آموزش فوق العادتون و امیدوارم همچنان تکمیل تر از قبل ما رو با روش های مختلق کنترلی بر روی سیستم پیچیده آشنا کنید
    سوالی داشتم در مورد معادله بدست امده برای u1 در روش گام به عقب متاسفانه من نمیتونم ترم هایی که شما بدست آوردید رو بدست بیارم متوجه نمیشم چطور ترم Z’2 چطور جاگذرای شده که x1d , x2d در معادلات بعدی لیاپانوف دیده نمی شود
    همچنین متاسفانه پاورپوینت های موجود همه دچار به هم ریختگی هستند
    ممنونم

    1. با سلام
      از توجه شما به این مجموعه اموزشی ممنونم.
      ببینید اینکه چه جوری z1 و z2 با متغیرهای x1d و x2d معادل سازی می شوند در فیلم اموزشی کامل توضیح داده شده است دقایق ۲۰-۲۵ فیلم اموزشی این جلسه رو مجددا مشاهده بفرمایید. فقط یک چایگذاری بسیار ساده است که حتما باید یک بار خودتون روی کاغذ انجام بدید تا براتون جا بیافتاد. اما اگر به صورت کلی در مفهوم روش گام به عقب مشکل دارید ابتدا این روش رو به طور کامل از کتاب اسلوتین و یا اموزش های کنترل غیرخطی همکاران فرابگیرید.
      فایل های پاورپوینت بسیار منطم و مرتب تهیه شده اند، امکان دارد در هنگام اپلود این مشکل به وجو امده باشد. در صورت نیاز می توانید فرمت pdf فایل های پاورپوینت را از پشتیبانی درخواست نمایید.
      موفق باشید.

یک پاسخ بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *