نوقشترسالة الماجستير الموسومة:
“تصميم مسيطر ذكي لطائرة مسيرة رباعية ذات حمولة معلقة”
التي اعدها طالب الماجستير ذو الفقار صالح سلمان في قسم الهندسة الكهربائية – كلية الهندسة / جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في الهندسة الكهربائية وبإشراف أ.م.د. منى هادي صالح يوم الخميس المصادف 28/4/2022.تكونت لجنة المناقشة لهذه الاطروحة من أ.م.د. زينب توفيق باقر رئيساُ وعضوية أ.م.د. علي حسين مري و أ.م.د. مؤيد صادق كروك.
خلاصة اطروحة الطالبة كما يلي:
طائرات الهليكوبتر رباعية المحرك هي روبوتات طائرة تصنف ضمن مجموعة الطائرات المسيرة (UAV). التحويم، الإقلاع والهبوط العموديان، والطيران في الأماكن الضيقة ليست سوى عدد قليل من الميزات الفريدة التي تجعلها متعددة الاستخدام، بما في ذلك التصوير الفوتوغرافي، التحري، البحث، والطيران في مناطق النقل عالية الخطورة، نقل البضائع، الخ. يعد النقل المعلق أحد تطبيقات الطائرة المسيرة الرباعية التي استجدت الكثير من الاهتمام كتطبيق أساسي للربط بين الطائرات المسيرة والحياة الواقعية. بالإضافة إلى الخصائص اللاخطية، وتشعب المعادلات التي تصف النظام، وخاصية ال (Under actuation) والتي تعني تفوق عدد مخرجات النظام على عدد مدخلاته، قد يتسبب نقل الحمل المتدرج في حدوث اضطرابات في النظام، مما يؤدي إلى فشل المسيطرات التي صُممت بناءً على نموذج النظام بدون تأثير الحمولة والذي قد يؤدي الى فشل وتحطم الطائرة. وعليه فان مسيطرات الـ PID قادرة على السيطرة على النظام تحت تأثير الحمل المعلق بشرط استخدام تقنيات ذكية غير معتمدة على ماهية النظام لاختيار معاملا الـ PID للحصول على الاداء المطلوب للنظام.
الخطوة الأولى في هذا العمل هو اختيار نموذج رباعي مناسب لأغراض النقل المعلق. يتم بعد ذلك تفصيل لطرق التحكم والسيطرة على الطائرة المسيرة الرباعية. مبدئيًا، يتم استخدام وحدة تحكم PID الاعتيادية والتي عادة ما تستخدم مع الانظمة الخطية، مع تعديل معاملاتها باستخدام (MATLAB control toolbox). بعد ذلك يتم استخدام خوارزمية حشرة الأسد النملة (Antlion Optimizer) لضبط معاملات مسيطر الــPID لحالت متعددة للحمولة والذي سيسمى مسيطرALO-PID الذكي. واحدة من النقاط السلبية التي لوحظت في خوارزمية الاسد النملة هي سرعة الوصول الى الحل الامثل ولهذا سيتم عمل تعديل على الخوارزمية لزيادة السرعة والذي سينتج عنه خوارزمية جديدة تسمى ALO (MALO). كذلك الحال بالنسبة لسابقاتها، سيتم استخدام الخوارزمية الجينية (GA) لضبط المسيطر PID، مع استخدام دالة الحصول على الحل المثل (Objective Function) OF لإنشاء مسيطر PID ذكي يعتمد على الخوارزمية الجينيةGA تُستخدم لأول مرة لتحقيق الاستقرار في الحلقة الداخلية لنظام السيطرة في الطائرة المسيرة الرباعية مع الحمولة المعلقة، ثم تم تعميمها على نظام السيطرة الكلي للطائرة.
وأخيرًا، لتقليل التذبذبات الناتجة عن حركة الحمولة المعلقة، يُقترح إستراتيجية لحركة الطائرة باستخدام الإحداثيات القطبية ويتم استخدام تقنية تجزئة المدخلات ((Input Shaping من نوع (ZVD).
في وحدة التحكم في الحلقة الداخلية، اظهرت نتائج المحاكاة أن ALO-PID كان الأفضل من بين الثلاث مسيطرات والتي هي: المسيطر PID الكلاسيكي، GA-PID، وALO-PID. بعد استخدام الخوارزمية المعدلة MALO، ازداد معدل سرعة الخوارزمية بنسبة 68 بالمائة عن سابقتها. في نظام السيطرة في الحلقة الداخلية، كان أداء دالة الاختيار المقترحة OF أفضل مع GA مقارنة بالدالة Integral Square Error (ISE). ام في حالة الحلقة الخارجية فلا يمكن لـ ISE العمل مع GA لضبط معاملات المسيطر. في زاوية التأرجح (pitching angle)، تم تحسين استجابة وقت الارتفاع بنسبة 96.07 بالمائة وتم تقليل الحد الأقصى للتجاوز بنسبة 51.15 بالمائة مقارنة بالدراسات السابقة. تم تقليل التذبذبات الناتجة عن الحمل المعلق بنسبة 98.69 بالمائة.
