MULTI-MODEL BASED FORMATION CONTROL OF A FLEET OF UAVs. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Final.pdf - Other Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذه الأطروحة، تم التحكم في تشكل / تكوين مجموعة من المركبات رباعية الدوار باستخدام طريقة تاكاجي -سوغينو متعددة النماذج لتحويل المركبات بدون طيار لنظيرها الخطي . في البداية يتم الحصول على نموذج غير خطي لمركبة رباعية الدوار وتم إستخدام متسلسلة تايلور حول مجموعة من نقاط التشغيل لتقريب النموذج الي نموذج خطي بالكامل وتم التحصل علي نماذج محلية . تم إستيفاء النماذج المحلية بنهج تاكاجي -سوغينو الضبابي للتحصل علي تقريب للنموذج الغير خطي الكامل . تُظهر المقارنة بين النموذج غير الخطي ونموذج تاكاجي - سوغينو تقريبًا جيدًا للنظام . ثم تم بعد ذلك تأليف وحدة تحكم غير خطية بطريقة التغذية العكسية لمتغيرات الحالة باستخدام تعويض التوزيع الموازي (PDC). يتم الحصول على كسوب وحدة التحكم عن طريق منظم التربيع الخطي (LQR) لتحسين وتحقيق إستقرار للنظام والحصول على الاستجابة المطلوبة . ويتبع ذلك تدريب مجموعة من المركبات رباعية الدوار باستخدام طريقة القائد والتابع . في هذه الطريقة ، يتم استخدام تقنية المجالات المحتملة للحصول على تكوينات الشكل المطلوب . يتم إنشاء مجال جاذب لجذب الأتباع نحو زعيم / قائد ومجالات منفرة لصد المركبات المجاورة لتجنب الإصطدامات . تم تنفيذ عمليات المحاكاة للحصول على الشكل / التكوين المطلوب للحالات المختلفة . يلاحظ أن متحكم التشكيل المقترح يعطي إستجابة تتبع جيدة

English Abstract

In this thesis, the formation control of a set of quadrotors is achieved using the Takagi-Sugeno Multi-Model approach to linearize the UAVs. First the nonlinear model of the quadrotor is linearized using the Taylor series about a set of operating points and local models are obtained. These local models are then interpolated using the Fuzzy Takagi-Sugeno approach to obtain the approximation of the entire nonlinear model. Comparison of the nonlinear and the T-S model shows a good approximation of the system. Then a nonlinear state-feedback controller is synthesized using the Parallel Distributed Compensation (PDC). The gains of the controller are obtained by Linear Quadratic Regulator (LQR) optimization to stabilize the system and obtain desired response. This is followed by the formation control of a set of quadrotors using the leader-follower method. In this method, the potential field technique is used to obtain the desired shape formations. An attractive potential is generated that attracts the followers towards the leader and a repulsive potential is generated that repels adjacent quadrotors to avoid collisions. Simulations are performed to obtain the desired shape formation for different cases. It is observed that the formation control proposed gives a good tracking response.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems Engineering Electrical Mechanical
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	Al-Saif, Dr. Abdul Wahid A. Al-Saif
Committee Members:	El-Ferik, Dr. Sami El-Ferik and Mysorewala, Dr. Muhammad Faizan Mysorewala
Depositing User:	ATAUR RAHM MOHAMMED (g201410880)
Date Deposited:	31 May 2018 12:55
Last Modified:	31 Dec 2020 06:54
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140748