طراحی و توسعه سیستم برنامه ریزی مسیر سه بعدی برای هواپیمای بدون سرنشین

نویسندگان

دانشگاه تبریز

چکیده

چکیده: در این مقاله هدایت و کنترل هواپیماهای بدون سرنشین با استفاده از یک سیستم طراح مسیر مستقل جهت انجام مأموریت­ها توسط هواپیما تحت شرایط مختلف و کم­ترین دخالت انسانی مورد بحث و بررسی قرار گرفته شده است. یک سیستم مستقل را به دو بخش سیستم طراحی مسیر و سیستم تعقیب مسیر می­توان تقسیم کرد. سیستم طراحی مسیر وظیفه تولید یک مسیر قابل پرواز را برعهده دارد و سیستم تعقیب مسیر بایستی با تولید دستورات مناسب کنترلی، هواپیما را در این مسیر هدایت کند. در این مقاله با در نظر گرفتن تعدادی نقاط میانی در یک محیط فرضیبه همراه موانع و نواحی پرواز ممنوع و استفاده از الگوریتم ژنتیک مسیری بهینه تولید شدهاست. این مسیر ممکن است با موانع برخورد داشته باشد. لذا مسیر را برای جلوگیری از برخورد هواپیما با موانع تصحیح و سپس برای قابل پرواز بودن، با در نظر گرفتن محدودیت­های دینامیکی هواپیما هموار شده ­است و نهایتاً مسیر، به­عنوان ورودی به هواپیما داده می­شود. استفاده از روش هدایتBTTبا ترکیب کنترل­کننده­های غیرخطی موجب شده­است عکس­العمل هواپیما در دنبال کردن مسیر مرجع سریع­تر و با خطای انحراف از مسیر کم­تر صورت پذیرد که کلیه نتایج به­صورت شبیه­سازی­ ارائه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

3D Path Planning system Design and Development for Unmanned Aerial Vehicle

[1] R. A. Sasongko, J. Sembiring, H. Muhammad and T. Mulyanto, “Path Following System of Small Unmanned Autonomous Vehicle for Surveillance Application,” Proceedings of 2011 8th Asian Control Conference (ASCC), pp. 1259-1264, 2011.
[2] D. Jung and P. Tsiotras, “On-line Path Generation for Small Unmanned Aerial Vehicles Using B-Spline Path Templates,” Journal of Intelligent and Robotic Systems, vol. 54, no. 1-3, pp. 163-181, 2009.
[3] N. Özalp and O. K. Sahingoz, “Optimal UAV Path Planning in a 3D Threat Environment by Using Parallel Evolutionary Algorithms,” 2013 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), pp. 308-317, 2013.
[4] A. Tsourdos, B. White and M. Shanmugavel, Cooperative Path Planning of Unmanned Aerial Vehicles, John Wiley & Sons, Ltd, Publications, 2011.
[5] V. Roberge, M. Tarbouchi and G. Labonté, “Comparison of Parallel Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimization for Real-Time UAV Path Planning,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 9, no.1, pp. 132-141, 2013.
[6] S. M. LaValle, Planning Algorithms, University of Illinois, Published by Cambridge University Press, 2006.
[7] A. Swingler and S. Ferrari, “A Cell Decomposition Approach to Cooperative Path Planning and Collision Avoidance via Disjunctive Programming” 49th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 6329-6336, 2010.
[8] T. Arney, “An Efficient Solution to Autonomous Path Planning by Approximate Cell Decomposition,” Third International Conference on Information and Automation for Sustainability, pp. 88-93, 2007.
[9] N. Sariff and N. Buniyamin, “An Overview of Autonomous Mobile Robot Path Planning Algorithms,” 4th Student Conference on Research and Development (Scored 2006), pp. 183-188, 2006.
[10] Z. Wang, Li Liu, T. Long, C. Yu and J. Kou, “Enhanced sparse A* search for UAV path planning using dubins path estimation,” 33rd Chinese Control Conference (CCC), pp. 738-742, 2014
[11] رضا زردشتی، محمدجواد یزدان­پناه، امیرعلی نیکخواه، «ردگیری غیرخطی بهینه و مقید مسیر مبتنی بر تابع لیاپانوفی کنترل»، دوره 45، شماره 4، صفحه 93-102، زمستان 1394
[12] D. G. Macharet, A. A. Neto and M. F. M. Campos, “Feasible UAV Path Planning Using Genetic Algorithms and B´ezier Curves,” Advances in Artificial Intelligence – SBIA 2010, vol. 6404, pp 223-232, 2011.
[13] A. Prach, Robust Controller Design for a Fixed Wing UAV, MSc Thesis, The Graduate School of Natural and Applied Science of Middle East Technical University, September 2009.
[14] J. H. Blakelock, Automatic Control of Aircraft and Missiles, 2nd Ed., A Wiley Interscience Publications, 1991.
[15] H. K. Khalil, Nonlinear Systems, 2ndEd. Prentice Hall, 1996.
[16] J. J. Slotine and W. Li, Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, 1991.
[17] T. Espinoza, A. Dzul, R. Lozano and P. Parada, “Backstepping - sliding mode controllers applied to a fixed-wing UAV,” 2013 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), pp. 95-104, 2013.