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 ):

 

 

 

 

۶۸ نظر

    1. با سلام
      متاسفانه این موضوع در برنامه تدریس من نیست اما می تونید با توجه به ارتباط بین روابط دینامیکی پرنده بالزن و کوادروتور از اموزش های کوادروتور برای موضوع خودتون استفاده کنید که البته بحث مربوط به روابط ایرودینامیک پرواز هم تا حدودی بین اجسام پرنده مشترک هستش.
      موفق باشید.

  1. سلام خانوم مهندس
    جلسات پایانی با توجه به شبیه سازی روش های معروف کنترلی و همچنین آموزش بهینه سازی عصبی بسیار آموزنده بود پیشنهاد میکنم همین کار ببا استفاده از روش pso و بهینه سازی در حالتی که شبیه سازی در سیمولینک انجام شده باشد هم انجام شود این موضوع به عنوان آموزش پایه ای و آموزشی در مقالات با موضوعات دیگر بسیار استفاده میشود

    1. با سلام
      از حسن توجه شما به این مجموعه اموزشی ممنونیم.
      اگر فرصت کنم حتما این موضوع هم اموزش داده خواهد شد.البته پیاده سازی PSO کار سختی نیست و دوستان با کمی مطالعه هم خودشون قادر به انجام این روش خواهند بود. از پیشنهاد شما ممنونیم.
      موفق باشید.

  2. سلام
    خانم مهندس من جلسه نهم اسلاید ۸ رو متوجه نمیشم که سطوح لغزش رو بر حسب خطاها چرا اینطور گرفتید؟!!! مگر Sphi = de1 + k*e1 نیست؟ بعد خوده de1 = dXd1 – dX1 یا de1 = dXd1 – X2 و e1 = Xd1 – X1
    پس چرا شما میگید Sphi = e2 – k*e1 ؟؟؟ اصلا e2 چطور اینجا اومد؟
    اون فرمول ei+1 = dXid – Xi+1 رو نمیفهمم چطور بدست میاد؟؟!!!!!!
    بعد هم (Sphi = dXd1 – X2 + a1*(Xd1 – X1 را قبول دارم ولی تو اسلاید اومده:
    (Sphi = dXd1 – X2 + a1*(Xd1 – X2
    و برای بقیه سطوح هم همین اشتباه تکرار شده !!!!!

    1. با سلام
      ابتدا اینکه در فیلم اموزشی جلسات بعد توضیح داده شد که در این اسلاید یک اشتباه تایپی وجود دارد و هیچ ارتباطی به شبیه سازی ها ندارد. اگر دقت کنید در m-file های متلب بر اساس متغیرهای صحیح ، شبیه سازی ها انجام شده است.بنابراین تمام شبیه سازی ها درست هستند.
      دوم هم اینکه فرمول ei+1 = dXid – Xi+1 دقیقا تعریف رابطه ریاضی اویلر(مشتق) هست که برای اطلاعات بیشتر می تونید به ریاضیات مهندسی مراجعه کنید.
      سوم هم اینکه اگر به همین فرمول اویلر ei+1 = dXid – Xi+1 دقت کنید در واقع dei برابر با ei+1 = dxid – xi+1 هستش. یعنی شما به جای de1 تعریف معادل ان یعنی e2 یا dx1d-x2 رو جایگزین می کنید. بنابراین این سطوح مشتق به هر دو صورت نوشته شوند صحیح هستند. مثلا (Sphi=dx1d-x2+a1(x1d-x1 یا (Sphi=x1d-x1+a1(x1d-x1 هر دو صورت صحیح هستند.

      موفق باشید.

  3. با سلام خدمت خانم مهندس
    بخشید من قسمتی از شبیه سازی اسلایدینگ مد انجام شده در جلسه ۹ رو متوجه نمیشم و اون تعریف متغییرهای حالت X8 و X10 هست!! اون مقادیر Ux و Uy در مدل فضای حالت کلی تعریفی بر حسب سینوس و کسینوس دارند. شما در توضیحات فرمودید که اینها بصورت مجازی تعریف شده اند و بصورت روابط گفته شده در خط ۸۱ و ۸۲ در ام فایل شبیه سازی آورده اید. ولی این ها ، آنهایی که باید در X8 و X10 بگذاریم نیستند!!!!
    لطف بفرمایید توضیح بدید ممنون میشم

    1. با سلام
      لطفا بیشتر دقت بفرمایید.
      ببینید ما یک کنترل کننده اسلایدینگ مد طراحی کردیم. ۶ سطح اسلاید برای ۶ کنترل کننده مجزا.
      اون زمانی که ux و uy بر حسب روابط سینوسی هستند برای موقعی هست که ما هنوز کنترل کننده طراحی نکردیم. بعد از تعریف کنترل کننده ، ما مطابق با u1 الی u4 برای ux وuy هم بر حسب سطوح اسلاید خودشون، به تعریفی جدید براشون می رسیم که وابسته به u1 هسند.. بنابراین دیگه شما نباید از تعریف قبلی اونها استفاده کنید، در غیر این صورت پس برای چی اصلا کنترل کننده ۶ سطحی طراحی کردیم؟

      موفق باشید.

  4. با عرض سلام و خسته نباشید خدمت خانم دکتر
    من در مورد Multi-agent flocking and swarming و Multi-agent cooperative control with application to UAVs ها میخواستم اطلاعات جامعی رو یادبگیرم،اگر امکانش هست راهنمایی بفرماییذ که از چه مباحثی و موضوعاتی میتوان موارد رو پیگیری کرد؟
    سپاسگزارم

    1. با سلام
      من روی بحث Multi-agent flocking and swarming کار نکرده ام. اما روی بحث cooperative control of UAVs کار کردم و مقالاتی هم در این زمینه دارم. ببینید چند موضوع در این رابطه مهم هستش. ابتدا اینکه شما باید بر روی ساختار سیستم کوادروتور تسلط کامل داشته باشد و با تمام ineraction های معادلات دینامیکی اون اشنا باشید. در مرحله بعد شما می بایست به حداقل چند روش کنترلی مربوط به حالت single کوادروتور تسلط کافی پیدا کنید که این کاملا مرتبط میشه با اینکه شما تا چه میزان به دروس کنترلی ارشدی که پاس کردین مسلط هستید. بعد از اتمام این دوره حالا می تونید برید سراغ بحث cooperative control برای سیستم کوادروتور.
      در بحث cooperative control الگوریتم های بسیار زیادی وجود دارند: centrlaized control, decentralized control, leader follower control, master slave control و…………… اما چون بحث کوادروتور به عنوان یک case study مطرح میشه، بنابراین کتاب جامع اموزشی در این زمینه وجود ندارد و بهترین منبع برای کسب اطلاعات در زمینه انواع روش های single و یا cooperative برای سستم کوادروتور اخرین مقالات و پایان نامه های منتشر شده از این موضوع هست که می بایست در پایگاه های علمی معتبر مانند وب او ساینس (web of science) ، گوگل اسکالر ، اسکوپوس و…. به دنبال اونها باشید.

      موفق باشید.

  5. با عرض سلام و خسته نباشید
    میخواستم اطلاعاتی راجع به Multi-agent cooperative control with application to UAVs
    و اینکه از چه مبحثی برای یادگیری باید استارت بزنم ازتون بپرسم؟
    ,و اگر امکانش هست در مورد Multi-agent flocking and swarming توضیحات مختصری و اینکه از کجا باید مطالب مربوط به این مبحث رو میتوان دنبال کرد؟
    سپاسگزارم

  6. باعرض سلام خدمت خانم دکتر بابایی محترم
    میخواستم ابتدا از آموزش های عالی و خوب و کامل تون تشکر کنم.
    خیلی ممنون که مطالب را تایپ شده گذاشتین که کاملا خواناست.
    کیفیت صدای ضبط شده هم خوبه.
    توضیحاتتون هم عالیه.

    میخواستم راهنمایی هم اگر میشه بفرمایین که
    پیشنهادتون برای انتخاب یک موضوع پایان نامه کوادروتور که هم شبیه سازی و هم کار عملی واقعی در فضای بیرون باشه، چیه؟

    باتشکر فراوان

    1. با سلام
      ازحسن توجه شما ممنونیم و خوشحالیم که این مجموعه اموزشی تا این اندازه مورد پسند شما و سایر دوستان قرار گرفته است.
      ببینید در تعیین موضوع یک پایان نامه عوامل مختلفی دخیل هستند که باید تمام انها را مدنظر قرار دهید. به عنوان مثال اینکه میزان تسط شما بر روی ساختار سیستم مورد نظر ( کوادروتور) چقدر است؟ اگر به دنبال طراحی کنترل کننده بر روی این سیستم هستید، میزان تسلط شما بر روی کدام دروس ارشد بیشتر است؟ موضوعات کار شده به روز در رابطه با سیستم شما ( کوادروتور) چه مباحثی هستند یعنی چه روش هایی تا به امروز روی سیستم شما پیاده سازی شدند که جای توسعه دارند؟ و سوالات بسیار زیادی که در اینجا نمی توان همه انها را عنوان نمود اما می توان راجه به انها مفصل صحبت نمود، که بعد از پاسخ به تمام این سوالات می توان به یک جمع بندی برای موضوع یک پایان نامه رسید و پروپزال کار خود را تهیه نمایید. البته فراموش نکنید که نظر استاد راهنمای شما نیز در تعیین موضوع پایان نامه بسیار مهم است.
      موفق باشید.

  7. سلام خانم دکتر
    میخواستم بدونم میشه پارامتر های سیستم کوادروتور رو با فیلتر کالمن از نوع ickf یا ukf تخمین زد و با استفاده از اونها برای سیستم کنترل کننده طراحی کرد؟

    1. با سلام
      من این نوع از فیلترها رو هنوز روی سیستم کوادروتور پیاده سازی نکرده ام. اما فکر می کنم اگر در پایگاه های علمی معتبر مثل گوگل اسکالر، وب او ساینس و اسکوپوس سرچ کنید مقالات معتبر و جدیدی رو بتونید پیدا کنید که این فیلترها رو بر روی سیستم کوادروتور قبلا اعمال کردند. اما نکته قابل توجه ان است که بر مبنای همگرایی متغیرهای تخمین زده شده و پایداری سیستم با متغیرهای تخمین زده شده نمی توان گفت که لزوما متغیرهای واقعی به مقادیر مطلوب همگرا می شوند و سیستم نهایی پایدار است که بتوان از همان متغیرهای تخمین زده شده برای طراحی کنترل کننده استفاده نمود.بنابراین شرایط پیاده سازی نوع فیلتر مورد نظر رو در هنگام تخمین پارامترهای سیستم باید رعایت نمایید.
      موفق باشید.

  8. با سلام و خسته نباشید خدمت شما و ممنون از اموزش های خوبتون
    میخواستم اگه امکانش باشه چندتا مقاله راجع به فیلتر کالمن و کوادروتور برام معرفی کنید
    ممنون میشم اگه راهنماییم کنید خانم دکتر
    با تشکر

    1. با سلام
      ابتدا اینکه از توجه شما به این مجموعه اموزشی ممنونم. من قبلا پاسخ این پرسش شما رو به طور کامل خدمت شما عرض کردم. ببینید اگر موضوع پایان نامه شماست، باید رفرنس ها با دقت زیادی انتخاب بشن، به خاطر حساسیت همین موضوع ، من اموزش های جستجو و استفاده از پایگاه های اسکوپوس، گوگل اسکالر، وب او ساینس و یا حتی پایگاه های علمی دسترسی ازاد رو که مهمترین دیتابیس ها برای پیدا کردن مقالات مورد نیاز برای پایان نامه هاتون از ناشران معتبری همچون الزویز، اشپرینگر، جان وایلی و …هستند رو در داخل سایت قرار دادم که شما خودتون بتونید با دقت و حوصله چندین مقاله معتبر رو برای کارتون پیدا کنید.در این اموزش ها من کامل توضیح دادم که مثلا اگر به دنبال دو کلمه کلیدی مثل کوادروتور و فیلتر کالمن هستید چگونه مقالات مرتبط با انها را پیدا کنید. دقت کنید که مقالاتی که جستجو می کنید بیشتر از سال های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ و ۲۰۱۹ باشند.
      موفق باشید.

یک پاسخ بنویسید

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