Loading...
| Friend's email | |
| Your name | |
| Your email | |
| enter code | |
This page was sent successfuly
Design and Fabrication of a Quadrotor with Dihedral Angle Capability and its Dynamic Modeling and Motion Control
Zargarbashi, Fatemeh | 2022
525
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 54918 (08)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Mechanical Engineering
- Advisor(s): Alasti, Aria; Nejat Pishkenari, Hossein
- Abstract:
- As the leading kind of multi-rotors, quadrotors have become one of the most popular Unmanned Areal Vehicles (UAVs). These robots are very agile, but their speed is limited when performing decent maneuvers. In this project, a special quadrotor with dihedral-rotating arms is presented in order to increase the decent velocity of the vehicle. The conceptual and detailed designs of the vehicle are presented first, followed by the construction of the quadrotor. The fabricated quadrotor measures 25 cm in size, has a weight of about 1 kg, and can support up to 70 degrees of dihedral angle. Afterwards, the dynamic equations of the dihedral quadrotor are driven and simulated. The effects of dihedral angle on the vehicle's stability are then investigated, and the efficient dihedral angle is determined to be 12.5 degrees. In addition, the sensitivity of the system to uncertainties in the dihedral angles is analyzed. It is demonstrated that the maximum allowable uncertainty in the dihedral angle decreases with the increase of the dihedral angle. Moreover, a proper controller is designed and implemented to control the robot in the fixed-dihedral and variable-dihedral modes. Finally, the behavior of the fixed-dihedral quadrotor is tested in several outdoor experiments
- Keywords:
- Quadcopter ; Quadrotor ; Dihedral Angle ; Control ; Stability ; Vortex Ring ; Dynamics ; Unmanned Aerial Vehicles (UAV)
Digital Object List
-
محتواي کتاب
- view
Bookmark
- مقدمه
- اهمیت و کاربرد موضوع
- اهداف پژوهش
- ساختار گزارش
- مفاهیم پایه
- مقدمه
- انواع پهپاد
- پرنده چند ملخه
- پرنده بال ثابت
- هلیکوپتر
- اجزای پرنده چهارملخه
- ایرفریم
- موتور و ملخ
- کنترلر سرعت
- باتری
- پردازنده یا واحد کنترل پرواز
- سنسور اینرسی
- سنسور جی‌پی‌اس
- رادیوکنترل
- ایستگاه زمینی
- سروو موتور
- دینامیک پرنده چهارملخه کلاسیک
- معرفی دستگاه‌های مختصات
- سینماتیک دوران جسم صلب
- نیرو و گشتاور وارد بر ملخ
- فرضیات
- استخراج معادلات به روش نیوتن-اویلر
- استخراج معادلات به روش لاگرانژ
- پیشینه تحقیق
- مقدمه
- پژوهش‌های مرتبط با کوادروتور کلاسیک
- پژوهش‌های مرتبط با کوادروتورهای دارای قابلیت دوران بازو
- نتیجه‌گیری از ادبیات
- طراحی و ساخت
- تبیین مساله
- طراحی مفهومی
- جانمایی
- مکانیزم تغییر زاویه دایهدرال
- فرآیند طراحی دقیق و انتخاب قطعات
- افزودن دایهدرال ثابت
- مکانیزم دایهدرال متغیر
- تحلیل تنش و ارتعاشات
- تحلیل تنش
- تحلیل ارتعاشات
- ساخت و راه اندازی پرنده
- راه‌اندازی
- نتیجه‌گیری
- معادلات دینامیکی
- معادلات دینامیکی کوادروتور با زاویه دایهدرال ثابت
- معادلات دینامیکی کوادروتور با زاویه دایهدرال متغیر
- روش نیوتن - اویلر
- روش لاگرانژ
- شبیه‌سازی و صحت‌سنجی معادلات
- دینامیک موتور ملخ
- حل عددی معادلات لاگرانژ
- شبیه‌سازی به کمک سیمولینک
- پارامترهای مورد استفاده
- مقایسه نتایج
- پایداری و تحلیل حساسیت
- اثرات زاویه دایهدرال و محل مرکز جرم بر پایداری پرنده
- تحلیل حساسیت پرنده به عدم قطعیت در زوایای دایهدرال
- ساده‌سازی دینامیک
- شبیه‌سازی پاسخ سیستم
- بررسی تحلیلی با مشتق‌گیری
- بررسی تحلیلی به روش لیاپانوف
- بحث روی نتایج تحلیلی
- بررسی نمودار فاز
- نتیجه‌گیری
- طراحی کنترلر
- طراحی کنترلر آبشاری برای پرنده دایهدرال ثابت
- ساختار کنترلی
- مبدل شتاب به وضعیت
- مبدل از فضای کنترل به فضای عملگر
- نتایج و مقایسه با پرنده کلاسیک
- طراحی کنترلر تعقیب مسیر برای پرنده دایهدرال متغیر
- طراحی مبدل از فضای کنترل به فضای عملگر
- کنترلر PID
- کنترلر مود لغزشی
- نتایج
- کنترل رگولاتور
- تعقیب مسیر مارپیچ
- جمع‌بندی
- طراحی کنترلر آبشاری برای پرنده دایهدرال ثابت
- پیاده‌سازی عملی و نتایج
- آزمون عملی پرواز
- استخراج داده‌ها
- ذخیره داده‌های پرواز
- محاسبه کمیت‌ها
- نتایج
- تعقیب موقعیت و وضعیت
- مقایسه توان مصرفی
- جمع‌بندی
- پیشنهادات ادامه کار