طراحی تخمین گر و کنترلر وضعیت برای کوادروتور بر اساس کواترنیونها

امروزه، یکی از مطرح ترین ربات های حوزه ی رباتیک، ربات پرنده ی کوادروتور می باشد که از چهار موتور که به صورت ضربدری نسبت بهم قرار گرفته اند تشکیل شده است. کنترل حرکت کوادروتور در فضای سه بعدی با تغییر مناسب سرعت دوران موتورها صورت می پذیرد. دینامیک کوادروتور کاملا غیر خطی بوده و برای تخمین صحیح وضعیت دورانی و همچنین کنترل آن، به الگوریتم های پیچیده ای نیاز می باشد. هدف این پژوهش، تخمین صحیح وضعیت دورانی یک کوادروتور و همچنین کنترل آن می باشد. در این راستا، ابتدا یک فیلتر کالمن گسترش یافته، با استفاده از خروجی سنسورهای شتاب سنج و ژایروسکوپ سه محوره، طراحی شده است که روابط آن بر اساس کواترنیونها می باشد. سپس یک کنترلر PID بر اساس کواترنیون ها، برای کنترل وضعیت دورانی طراحی شده است. در پایان، تخمین گر و کنترلر طراحی شده بر روی کوادروتور ساخته شده در قطب علمی طراحی، رباتیک و اتوماسیون دانشگاه صنعتی شریف پیاده سازی شده و نتایج آزمایش ها، عملکرد مناسب آنها را نشان میدهد.