23021

جايابي و طراحي مسير بهينه آرايش چهارپره ها جهت نمايش هوايي بر اساس هوش جمعي

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

1399

1399/6/11

دكتر اميرحسين دوائي مركزي

دكتر اسماعيل خان ميرزا

مكانيك

مسيريابي يكي از بخش هاي مهم و پيچيده ناوبري دركوادروتور ها تلقي مي گردد كه تأثير به سزايي در افزايش خودمختاري ربات دارد. از گذشته تا كنون روش هاي متعددي به منظور مسيريابي ربات ها در شرايط مختلف عملياتي و محيطي استفاده گرديده است. با توجه به اين كه حركت جمعي كوادروتور ها داراي فوايد زيادي ازجمله كاهش هزينه، كاهش زمان انجام عمليات، كاهش حساسيت به شرايط خارجي و غيره دارد، در اين جا مسئله مسير يابي حركت جمعي كوادروتور ها مورد نظر قرار گرفته است. لازم به ذكر است كه محيط حركت ربات ها نيز از پيش تعيين شده و موانع موجود در اين محيط كاملا استاتيك مي-باشند. با تحليل الگوريتم هاي گوناگون مسير يابي از جمله الگوريتم هاي كلاسيك و هوش محاسباتي و به-كارگيري نقاط قوت هر كدام از اين ها و با توجه به شرايط محيطي و عملياتي، ابتدا از الگوريتم نمونه برداري با سرعت بالاي درخت تصادفي به منظور تعيين توزيع اوليه و احتمالي و پاسخ هاي زير بهينه استفاده گرديد. سپس نتايج حاصل از اين الگوريتم وارد الگوريتم تركيبي GA-PSO شد و با تركيب با جمعيت اوليه ديگر و تابع هزينه مورد نظر، پاسخ هاي بهينه تر ارائه گرديد. مسير هاي حاصل از اين الگوريتم نسبت به الگوريتم RRT بهينه تر بوده و قيد عدم برخورد كوادروتور ها با يكديگر را نيز ارضا نمودند. سپس به منظور هموارسازي و رفع شكستگي هاي مسير و در نظر گرفتن زمان حركت و قيود سينماتيكي، از منحني Bezier بهره گرفته شد. نقاط كنترلي و بازه هاي زماني مورد نياز براي ايجاد اين منحني توسط الگوريتم PSOبهينه سازي شدند. نتايج حاصل شامل مسير هاي همواري بودند كه قيود كوتاهي مسير، كمينه بودن زمان حركت، عدم برخورد با موانع و ديگر كوادروتور ها و قرار گرفتن در محدوده سرعت مجاز را تأمين نمودند. در ادامه به مدل سازي ديناميكي كوادروتور با استفاده از روش اويلر-نيوتون پرداخته شد. معادلات حركت با فرضيات مورد نظر تعيين، و در محيط سيمولينك پياده سازي شدند. هم چنين از بخش خود تنظيم سيمولينك، براي طراحي ضرايب كنترل كننده هاي PID استفاده شد.

1399/10/20

Deployment and Optimal route designing of four-blades arrangement for aerial display based on collective intelligence

9/1/2020 12:00:00 AM

Path planning is the important and complicated part of naviGAtion system in quadrotors Which has a significant effect on increasing the robot's autonomy. From the past to the now, several methods have been used to route robots in different operating and environmental conditions. Given that the collective movement of quadrotors has many benefits, such as cost reduction, reduced operation time, reduced sensitivity to external conditions, etc., the issue of tracking the collective movement of quadrotors is considered here. It should be noted that the movement of robots is also predetermined and the obstacles in this environment are completely static. By analyzing various routing algorithms, including classical algorithms and computational intelligence, and using the strengths of each, and according to environmental and operational conditions, we first used the high-speed RRT sampling-based algorithm in order to Determining the initial and possible distribution. Then, the results of this algorithm entered the combined GA-PSO algorithm and by combining with the other primary population and the desired cost function, more optimal answers were provided. The routes of this algorithm were more efficient than the RRT algorithm and also satisfied the non-collision of quadrotors with each other. Then, the Bezier curve was used to smooth and fix the fractures of the path and to consider the time of movement and cinematic constraints. The control points and time intervals required to create this curve were optimized by the PSO algorithm. The results included smooth paths that provided short path constraints, minimal movement time, non-collision with obstacles and other quadrotors, and speed limits. Quadrotor dynamic modeling was further developed using Euler-Newton method. The equations of motion were determined by the assumptions, and implemented in the Simulink environment. Simulink's auto-tuning section was also used to design the PID controller coefficients