Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή επικεντρωνόμαστε στο σχεδιασμό ενός αξιόπιστου ενσωματωμένου συστήματος για αυτόνομα μη επανδρωμένα ελικόπτερα. Ειδικότερα, ασχολούμαστε με το σχεδιασμό τόσο συστημάτων πλοήγησης όσο και συστημάτων εύρωστου ελέγχου βασισμένων σε τεχνικές "αγνώστου δυναμικού μοντέλου" (model-free), με τη χρήση οπτικής ανατροφοδότησης. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται αυτόνομη πτήση ελικοπτέρων σε δυναμικά περιβάλλοντα αξιοποιώντας όσο το δυνατό περισσότερο τον ολοκληρωμένο φάκελο πτήσης.Αρχικά σχεδιάζουμε, τόσο για το ελικόπτερο όσο και για το κέντρο ελέγχου εδάφους, χαμηλού κόστους, πρωτότυπα ενσωματωμένα συστήματα, τόσο στο πεδίο του υλικού όσο και του λογισμικού έτσι ώστε: α) να μετατρέψουμε ένα τηλεκατευθυνόμενο μικρού μεγέθους ελικόπτερο σε πλήρως αυτόνομη ρομποτική πλατφόρμα και β) να προετοιμάσουμε ένα συνολικό σύστημα πειραματικών δοκιμών. Στην συνέχεια, εξάγουμε μια πλήρης μαθηματική μοντελοποίηση των ελικοπτέρων για να χρησιμοποιηθεί τόσο για το σχεδιασμό των συστημάτων πλοήγησης και ελέγχου όσο και για το σχεδιασμό ενός πλήρους και ρεαλιστικού περιβάλλοντος προσομοίωσης.Όσο αναφορά το σύστημα πλοήγησης του ελικοπτέρου, προτείνουμε έναν υψηλής απόδοσης εκτιμητή κατάστασης βασισμένο σε απλούς, εύρωστους και προσαρμοστικούς αλγορίθμους όπου λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο. Ειδικότερα, ο προτεινόμενος παρατηρητής σχεδιάζεται χρησιμοποιώντας τη λογική των "συμπληρωματικών φίλτρων" (complementary filters) ώστε να συνθέσει τις μετρήσεις πολλαπλών αισθητήρων πλοήγησης και οπτικών σημάτων και να εξάγει το συνολικό διάνυσμα καταστάσεων του ελικοπτέρου (δηλ., θέσης και προσανατολισμού). Επίσης ο προτεινόμενος αλγόριθμος αποτελείται από ένα κατάλληλο σχήμα προσαρμοστικού σχεδιασμού ώστε να επιτραπεί η απρόσκοπτη λειτουργία του φίλτρου κατά την εισαγωγή λανθασμένων σημάτων εισόδου λόγω είτε της χρήσης χαμηλού κόστους αισθητήρων (π.χ., εμφάνιση φαινομένων πόλωσης, μεγαλύτερο εύρος θορύβου, περιορισμός λειτουργίας), είτε της υψηλής δυναμικής των επιδέξιων ελιγμών των ελικοπτέρων.Στη συνέχεια, το προτεινόμενο ενσωματωμένο σύστημα ολοκληρώνεται με το σχεδιασμό εύρωστων ελεγκτών βασισμένων είτε στο μοντέλο του ελικοπτέρου, είτε όχι, με σκοπό να διασφαλίσουμε την σταθεροποίηση του ελικοπτέρου σε μια επιθυμητή κατάσταση πτητικής λειτουργίας, ανεξάρτητα από την εμφάνιση εξωτερικών διαταραχών, όπως ριπές ανέμου ή την επίδραση του εδάφους (ground effect), κυρίως κατά τη διαδικασία της προσγείωσης.Τέλος, χρησιμοποιώντας ως βασική πλατφόρμα το "Αυτόνομο Ελικόπτερο CSL", διεξαγάγουμε εκτεταμένες αυτόνομες πτήσεις σε πραγματικές συνθήκες, για να αποδείξουμε την αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου ενσωματωμένου συστήματος σε απαιτητικές συνθήκες καθώς και να επαληθεύσουμε τις προτεινόμενες μεθοδολογίες πλοήγησης και ελέγχου.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.