مقدمه ای بر کنترل ربات پرنده

معمولا در کنترل ربات پرنده و وسایل پرنده بدون سرنشین از انواع مختلف سنسورها از جمله سیستم موقعیت یاب جهانی، ژیروسکوپ ها و شتاب سنج های قطب نما و ارتفاع سطح، و برای عملگر معمولا از سروموتور ها استفاده می شود. الگوریتم های کنترلی یا هدایت ربات را می توان به کمک FPGA ،DSP یا سیستم های مبتنی بر پردازشگرهای عمومی و کامپیوترها پیاده سازی کرد. کنترلر باید بتواند علاوه بر پاسخ به اغتشاشات وارد بر سیستم و تعقیب صحیح مسیر، مسیر مناسب برای رسیدن به مکان مورد نظر را نیز تعیین کند. البته باید توجه داشت که در بسیاری از موارد مسیر حرکت توسط اپراتور مشخص می شود و کنترلر تنها وظیفه غلبه بر اغتشاشات وارده را بر عهده دارد.

معمولا سرعتهای خطی (u,v,w) و زاویه ای (p,q,r) در دستگاه مختصات پرنده به عنوان متغیر های حالت استفاده میشوند. یا اگر بتوان با توجه به معادلات توصیف کننده دینامیک پرنده، معمولا جداسازی متغیرها در دو صفحه طولی و صفحات عرضی یا سمتی انجام میشود.

حلقه داخلی کنترلرها معمولا با کنترل سکانهای افقی و عمودی, وظیفه هدایت پرنده به مختصات مورد نظر را بر عهده دارد. در بالاترین سطح کنترل ، کنترلر باید بتواند مسیر پرواز را ایجاد و تعقیب مسیر را انجام دهد. همچنین مسیر پرواز ربات های پرنده می تواند توسط خلبان یا روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی تعیین شود. برای تعقیب مسیر معمولا از سیستم موقعیت یاب جهانی یا واحدهای اندازه گیری اینرسیایی (Inertial Measurement Unit ) و یا ترکیبی از این دو استفاده می کنند. برای رسیدن به نتایج بهتر داده های حاصل از سنسورها فیلتر می شود. یکی از فیلترها پرکاربرد فیلتر کالمن است.

یکی از جدیدترین روشها برای ناوبری و تعقیب مسیر استفاده از دوربین و پردازش تصاویر حاصل از آن است. از کاربردهای پردازش تصویر در حوزه ربات های پرنده می توان به کنترل، سیستم کمک ناوبری، تشخیص و نظارت تصویری، و نقشه برداری عوارض زمینی اشاره کرد.

معمولا اطلاعات پروازی مثل موقعیت، سرعت، وضعیت و … از ربات به مرکز کنترل یا ایستگاه زمینی ارسال می شود و در مواردی که نیاز باشد فرامین کنترل ربات پرنده از طریق لینک های رادیویی از ایستگاه به پرنده ارسال می شود. در بسیاری از پروژه ها از یک کامپیوتر قابل حمل برای ایستگاه زمینی استفاده می شود. کنترل ربات پرنده در سطوح مختلفی انجام می شود. در پایین ترین سطح کنترلر وظیفه حفظ یا افزایش پایداری را بر عهده دارد. هدف کنترلر سطح پایین حفظ تعادل در پاسخ به اغتشاشات وارده به پرنده، یا بهبود پاسخ دینامیکی به فرمان های ارسالی توسط خلبان یا کنترلرهای سطوح بالاتر است.

منبع: نواندیشان

ادامه مطلب