Loading...
Search
| Friend's email | |
| Your name | |
| Your email | |
| enter code | |
This page was sent successfuly
Digital Object List
Bookmark
Review List
2201 viewed
طراحی و پیاده سازی یک پهپاد چهارملخه فراعملگر با قابلیت دوران محور ملخ ها
کفیلی گاوگانی، علی Kafili Gavgani, Ali
Design and Implementation of an Over-Actuated Quadrotor with Rotatable Motors Axes
Kafili Gavgani, Ali | 2025
152
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 58685 (08)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Mechanical Engineering
- Advisor(s): Alasty, Aria; Nejat, Hossein; Talaeizadeh, Amin
- Abstract:
- Conventional multirotor UAVs are inherently underactuated, preventing independent control of all degrees of freedom and thereby limiting their ability to perform complex maneuvers and specialized missions. This thesis introduces and implements the Sharif AgRoCopter, a fully-actuated quadrotor equipped with additional actuators to tilt the rotor axes, enabling full independent control across all degrees of freedom. A comprehensive comparative analysis of various omniorientational configurations is presented, offering a roadmap for configuration selection and controller design aligned with different design objectives. A novel control strategy based on virtual control signal generation and both linear and nonlinear allocation is proposed to resolve input–non-affine dynamics, facilitating the implementation of a cascaded nonlinear PID controller without linearization. Extended variants of this controller are developed to ensure reliable flight under partial sensor unavailability, and a sliding-mode controller is further designed to validate the derived system dynamics. The research also establishes experimental infrastructures, including a three-degree-of-freedom testbed, a low-cost vision-based positioning and orientation system, and a programming and testing environment for conventional quadrotors. The fully-actuated UAV is then designed, fabricated, and tested in both autonomous and non-autonomous flight modes. Experimental results confirm stable flight performance and validate the proposed control strategies. This work contributes toward the development of UAVs capable of operating reliably in dense agricultural environments, providing a foundation for AI-assisted missions and precision pest monitoring. A video from experimental tests are provided in
this link - Keywords:
-
محتواي کتاب
- view
- مقدمه
- اهمیت و کاربرد موضوع
- اهداف و دستاوردهای پژوهش
- ساختار گزارش
- مفاهیم پایه
- مرور ادبیات
- پژوهشهای مرتبط با چندمحورههای متداول
- پژوهشهای مربوط به پهپادهای چندمحوره با قابلیت دوران بازو
- مدلسازی دینامیکی
- دستگاههای مختصات و ماتریسهای دوران
- آیرودینامیک ملخ
- دینامیک سیستم تغییر زاویه هدرال/تیلت
- استخراج معادلات دینامیک به روش اویلر-نیوتون
- معادلات حرکت انتقالی
- معادلات حرکت دورانی
- استخراج معادلات دینامیک به روش اویلر-لاگرانژ
- انرژی جنبشی و پتانسیل
- نیروها و گشتاورهای تعمیم یافته
- رابطه لاگرانژ
- طراحی سیستم کنترل
- مقدمه
- تبدیل غیرخطی سیگنال کنترل
- طراحی کنترلر خودمختار
- کنترلر مود لغزشی
- کنترلر PID -مبنای پایه
- تخصیص کنترل
- طراحی کنترلر خودمختار پیشرفته
- کنترل آبشاری و مزایای آن
- کنترل موقعیت
- کنترل وضعیت
- غیرخطیسازی کنترلر PID
- کنترلر برای مود خلبانی دستی و پرواز داخل ساختمان
- کنترلر برای شرایط عدم وجود حسگر موقعیت و سرعت انتقالی
- شبیهسازی، تحلیل مقایسهای و نقشه راه طراحی
- مقدمه
- شبیهسازی بدون حضور عدم قطعیت و اغتشاش
- شبیهسازی در حضور عدم قطعیت و اغتشاش
- صحتسنجی معادلات دینامیکی
- ملاحظات مصرف انرژی
- ملاحظات مدل و سختافزار
- جمعبندی مقایسات و نقشه راه طراحی پرنده کاملعملگر
- طراحی مکانیکی، مدارات الکتریکی و ساخت شریف اگروکوپتر
- طراحی مفهومی
- فرآیند انتخاب اجزای کلیدی
- ملخ، موتور براشلس و درایور آن
- باتری و مداومت پرواز
- سروو موتور
- پردازنده کنترل پرواز
- رادیو کنترلر
- سیستم تعیین موقعیت ماهوارهای
- حسگر جریان بصری
- مدار تغذیه موتورهای سروو و ماژولهای جانبی
- پردازنده جانبی
- جمعبندی اجزای منتخب
- مدارات الکتریکی
- فرایند ساخت و منتاژ
- ناوبری
- فیلتر کالمن توسعه یافته
- فیلتر کالمن توسعه یافته با مدل نویز غیرجمعشونده
- جبرانسازی تاخیر منابع حسگری بصری با حفظ بهینگی فیلتر
- تخمین سرعت افقی بدون حضور مرجع مطلق
- پیکربندی و تنظمیات راهاندازی حسگر جریان بصری با پیکسهاوک
- مدل سیستم
- بررسی مشاهدهپذیری بایاس شتابسنج در راستاهای x و y
- فیلتر تطبیقی و تعیین ماتریسهای کوواریانس
- جبرانسازی شتاب جاذبه
- پیادهسازی و نتایج
- تخمین ارتفاع و سرعت عمودی
- مدل سیستم
- بررسی مشاهدهپذیری سرعت عمودی و بایاس شتابسنج در راستای Z
- مدیریت فرکانس پایین حسگر
- پیادهسازی و نتایج
- ایجاد مرجع مطلق ناوبری به وسیله دوربین ثابت برای آزمایش در داخل ساختمان
- تخمین زاویه سمت (یاو)
- مدل سیستم
- الزامات جهت اعمال جبرانساز تاخیر
- پیادهسازی و نتایج
- تخمین موقعیت و سرعت افقی با حضور مرجع مطلق
- مدل سیستم
- بررسی مشاهدهپذیری بایاس تخمین سرعت
- پیادهسازی و نتایج
- ارزیابی عملی شریف اگروکوپتر
- پیکربندی و پارامترهای فیزیکی
- آزمون کنترلر مود لغزشی روی بستر تست
- آزمون کنترلر PID-مبنا روی بستر تست
- آزمون پرواز با مود تمام دستی و مود حفظ ارتفاع
- آزمون پرواز با مود حفظ موقعیت
- آزمون پرواز با مود خودمختار
- نتیجهگیری
- ساخت دستگاه تست سه درجه آزادی AgAeRoTester
- کار روی کوادروتور متدال و فراهمسازی مقدمات برنامهنویسی روی سختافزار
- پیشنیازها برای دستکاری سفتافزار کنترلر پرواز
- پیشپردازش فرامین خلبان
- طراحی کنترلر برای کوادروتور متداول
- کنترلر خودمختار
- کنترلر پایدار کننده (برای پرنده دارای خلبان)
- ساختار اختصاصگر کنترلی
- پیادهسازی و تست پرواز با کنترلر PID برای کوادروتور متداول
- پیادهسازی و تست پرواز با کنترلر PID با هدایت تطبیقی مرجع برای کوادروتور متداول
- پیادهسازی و تست پرواز با کنترلر PID غیرخطی برای کوادروتور متداول
- غیرخطی سازی خطا
- بهرههای کنترلی متغیر با خطا
- پیادهسازی و تست پرواز با کنترلر مود لغزشی برای کوادروتور متداول
- مراجع