Ψηφιακός έλεγχος κλίσης ελικοφόρου πλατφόμας

Abstract

Στη σημερινή εποχή , τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs), γνωστά και με την ονομασία “Drones” ,εξελίσσονται συνεχώς και άρχισαν πλέον ,να χρησιμοποιούνται ευρέως με μεγάλη επιτυχία, σε πληθώρα εφαρμογών, όπως η χαρτογράφηση, η εναέρια φωτογράφιση, η γεωργία, οι υπηρεσίες ασφαλείας, η περιβαλλοντική παρακολούθηση, η μεταφορά αγαθών , οι στρατιωτικές ανάγκες αμυντικές ή επιθετικές. Η μοναδική τους ικανότητα να προσεγγίζουν απομακρυσμένες ή επικίνδυνες περιοχές, καθώς και η δυνατότητα εξατομίκευσης τους ανάλογα με τις ανάγκες της εφαρμογής για την οποία χρησιμοποιούνται, τα καθιστά ένα πολύ σημαντικό και χρήσιμο εργαλείο, με μεγάλο πεδίο μελέτης και ανάπτυξης. Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας, περιγράφεται η υλοποίηση ενός συστήματος ελέγχου μίας ελικοφόρου πλατφόρμας , η οποία μπορεί και περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από μια σταθερή βάση. Αν και οι διατάξεις διπλής έλικας , όπως αυτή που πραγματεύεται η παρούσα εργασία , δε θεωρούνται ευρέως , ως οι πιο σταθερές ή αποδοτικές επιλογές ,για πρακτικές εφαρμογές στις οποίες γίνεται χρήση οχημάτων UAV, η επιλογή της συγκεκριμένης διάταξης , έγινε λόγω της σχετικής μηχανικής και ελεγκτικής απλότητας που προσφέρει ο συγκεκριμένος σχεδιασμός, σε σχέση με ένα ολοκληρωμένο μη επανδρωμένο ιπτάμενο όχημα, κάτι το οποίο την καθιστά μία εξαιρετική επιλογή για την κατανόηση της μεθόδου ελέγχου αυτού του τύπου των οχημάτων. Μέσω της ολοκληρωμένης προσέγγισης, από το υλικό έως τον αλγόριθμο ελέγχου, η εργασία επιχειρεί να επιδείξει ότι ακόμη και σε ένα απλουστευμένο πτητικό σύστημα , είναι δυνατόν να επιτευχθούν ικανοποιητικά επίπεδα σταθερότητας, απόκρισης και αξιοπιστίας.Nowadays, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) or "Drones" are still evolving and have now begun to be widely used with great success in a tremendous amount of applications, some of which are mapping, aerial photography, agriculture, security services, environmental monitoring, goods transport, military applications, whether defensive or offensive. Their unique ability to access distant or dangerous places, and to be adapted according to the needs of the application they are being used in, makes them a very important and useful tool, with immense scope for research and development. Within the framework of this thesis, the implementation of a control system for a helicopter platform that can and does rotate freely around a fixed base is described. Though twin-propeller setups, such as the one considered in this paper, are not typically the most stable or efficient choice for practical uses of UAVs, the reason why this particular design was chosen is that relative mechanical and control simplicity is offered by this design as opposed to a whole unmanned aerial vehicle, and thus it is an excellent choice to understand the control approach of such a vehicle. With the combined approach, from the hardware right through to the control algorithm, the paper attempts to demonstrate that it is possible to attain satisfactory levels of stability, responsiveness and reliability even in a simplified flight system.