مدلسازی و تشخیص عیب پرنده چهارموتوره دارای عیب ساختاری انحراف پیشرانش

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار/ طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استاد/ طراحی کاربردی،دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22075/jme.2021.22441.2030

چکیده

در این پژوهش مدلسازی و تشخیص عیب دسته جدیدی از عیب‌های ربات پرنده چهارموتوره تحت عنوان عیب ساختاری انجام شده‌‌است. عیب ساختاری مورد بررسی، انحراف محور دوران یکی از موتورهای پرنده نسبت به راستای عمود بر پرنده است. این موضوع باعث می‌شود که نیروی پیشرانش موتور دارای عیب، در راستای عمودی نباشد و فرآیند کنترل سیستم با اختلال روبرو شود. تشخیص وقوع عیب مفروض در ترکیب با روش‌های کنترلی مناسب میتواند از آسیب‌های بعدی به سیستم جلوگیری کند. برای تشخیص عیب سیستم، سه گام طی شده‌است. نخست با استفاده از روش اویلر‌ -نیوتن، معادلات سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر پرنده چهارموتوره معیوب به دست آمده‌‌است. در مرحله بعد برای آشکارسازی عیب، با طراحی رؤیتگر، تخمین متغیرهای حالت سیستم صورت می‌گیرد و در نهایت با استفاده از تعریف تابع انرژی مناسب بر اساس مانده‌ها، به کمک خروجی سیستم (حالت‌های اندازه‌گیری شده سیستم) و حالت‌های تخمینی، زمان وقوع عیب تشخیص داده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and Fault Detection of Quadrotor with Rotor Thrust Deviation Fault

نویسندگان [English]

  • Hashem Aghakhani 1
  • Parham Rezaei 1
  • Moosa Ayati 2
  • Mohammad Mahjoob 3
1 Mechanical Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Mechanical Engineering. University of Tehran.Tehran, Iran
3 Mechanical Engineering. University of Tehran. Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this study, modeling and fault detection of a novel faulty quadrotor is presented. It is assumed that a quadrotor vehicle has encountered a fault during a flight accident, and as a result, one of the rotors does not operate vertically. Although the rotor's rotational axis has deviated from the vertical direction, the amount of produced thrust remains constant. Detecting this fault along with utilizing a proper controlling approach can reduce the risk of failure in the vehicle. Based on this statement, the procedure of this study has been developed in three main stages. First, the kinematic and dynamic equations governing the faulty system are driven using Newton's second law and Euler's principle. Then, equations governing the faulty system and the Thau observer are employed to calculate the residual value. This parameter is calculated based on the differences between states’ measurement and estimation. Eventually, by comparing the computed residual value with the assumed threshold, thrust deviation in the shortest possible time has been detected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quadrotor
  • Structural Fault
  • Thrust Deviation
  • dynamical modeling
  • Fault detection
  • Residual Calculation