شماره ركورد
31860
پديد آورنده
ابوالفضل منافي
عنوان
طراحي و پيادهسازي قانون هدايت ربات عمود پرواز به سمت اهداف متحرك مانوري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- كنترل
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/6/26
استاد راهنما
سعيد شمقدري
استاد مشاور
/
دانشكده
دانشكده مهندسي برق
چكيده
در اين پاياننامه روش جديدي براي هدايت ربات چند پره به سمت هدف متحرك در دو محيط بدون مانع و با مانع ارائه شده است. اين روش كه الهام گرفته شده از قانون هدايت تناسبي ميباشد، با درنظرگرفتن قيود مسئله شامل عدم خروج ربات از محدوده مشخص شده و همرساني سريع ارتفاع ربات با هدف طراحي شده است. در صورت نبود مانع در محيط، ابتدا اين قانون هدايت سرعت مطلوب را توليد كرده و سپس فيلتر طراحي شده براي عدم خروج از محدوده مجاز روي مقادير سرعت نظارت ميكند تا اجازه خروج ربات از محدوده را ندهد. در صورت وجود مانع در محيط، قانون هدايت طراحي شده موقعيت برخورد با هدف را پيشبيني ميكند و سپس با استفاده از روش برنامهريزي مسير A* مسيرِ حركت به سمت نقطه برخورد محاسبه ميشود. از روش تعقيب محض براي دنبالكردن مسير استفاده شده و در حين حركت ربات، فيلتر عدم خروج از محدوده و الگوريتم ناظر بر عدم برخورد روي فرمانهاي سرعت اعمال شده به ربات نظارت ميكنند. تمام طراحيها در اين پاياننامه بهصورت سطح بالا انجام شده است و از يك كنترلكننده سطح پايين با چند حلقهي PID براي پيروي ربات از دستورات كنترلكننده سطح بالا استفاده شده است. تمام طراحيهاي انجام شده در محيط شبيهسازي بهصورت زمان واقعي بررسي شده و سپس در محيط واقعي نيز پيادهسازي و ارزيابي شدهاند. نتايج حاصل شده نشان ميدهند كه در صورت حضور و عدم حضور موانع، قانون هدايت ارائه شده، ربات تعقيبكننده را به نزديكي هدف رسانده است؛ درحاليكه قيدهاي يادشده مسئله نيز برآورده شده است. همچنين در اين پاياننامه براي تخمين موقعيت و سرعت هدف از فيلتر كالمن توسعهيافته استفاده شده است. اين فيلتر با تلفيق دادههاي ردگير راديويي و اپتيكي تخمينِ موقعيت و سرعت هدف را انجام داده و صحت عملكرد آن در محيط شبيهسازي و واقعي بررسي شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/10/18
عنوان به انگليسي
Design and implementation of guidance law for a vertical-flying robot towards maneuvering moving targets
تاريخ بهره برداري
9/16/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ابوالفضل منافي
چكيده به لاتين
In this thesis, a new method is presented for guiding a multi-rotor robot toward a moving target in two environments: one without obstacles and one with obstacles. This method, inspired by the proportional guidance law, is designed by considering the constraints of the problem, including preventing the robot from leaving the specified range and quickly aligning the robot's altitude with the target. In the absence of obstacles, this guidance law first generates the desired speed, and then a filter, designed to prevent the robot from leaving the allowed range, monitors the speed values to ensure the robot stays within the range. If there are obstacles in the environment, the designed guidance law predicts the collision point with the target, and then using the A* path planning method, the movement path to the collision point is calculated. The pure pursuit method is employed to follow the path, and during the robot’s movement, the out-of-bounds filter and the collision-avoidance algorithm monitor the speed commands applied to the robot. All designs in this thesis are done at a high level, and a low-level controller with multiple PID loops is used to ensure the robot follows the commands of the high-level controller. All designs implemented in the simulation environment have been tested in real-time and then implemented and evaluated in the real world. The results indicate that, in both the presence and absence of obstacles, the provided guidance law has successfully brought the pursuing robot close to the target while meeting the stated constraints of the problem. Furthermore, in this thesis, an extended Kalman filter is used to estimate the position and speed of the target. This filter estimates the position and speed of the target by combining radio and optical tracking data, and its performance has been validated in both simulated and real environments.
كليدواژه هاي فارسي
ربات چند پره , قانون هدايت , برنامهريزي مسير , عدم برخورد با مانع
كليدواژه هاي لاتين
multi-rotor robot , Guidance law , path planning , Obstacle Avoidance
Author
Abolfazl Manafi
SuperVisor
Dr saeid Shamaghdari