دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 10 2023 12 22 Reinforcement learning-based controller design for a ‎proposed octorotor with tilt-arm angles ‎ طراحی کنترل‌کننده به روش یادگیری تقویتی برای یک اوکتاروتور پیشنهادی با زاویه ‏بازوهای متغیر 1175 1194 5344 10.22060/mej.2024.21904.7538 FA داود شریفی دولت آبادی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران محسن ایرانی رهقی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران ;کیوان ترابی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران حامد شهبازی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2022 11 02 The maneuverability of a quadrotor or octorotor UAV is limited in the standard configuration ‎because the force vectors of the propellers are parallel and only have four active degrees of ‎freedom. Therefore, they lack the controllability of six independent degrees of freedom. This ‎study designs a novel configuration for an octorotor capable of hovering with roll or pitch angles in ‎a specific position, contrary to UAVs with a standard configuration that can only hover in a ‎horizontal position. In other words, in this octorotor, orientation tracking is also added to the ‎octorotor's targets in addition to position tracking. The proposed model can be controlled by ‎altering the velocity of the eight rotors and the tilt angle of the four arms. Such alterations in ‎velocity and tilt angle are such that they can provide the aerial vehicle with most optimum ‎maneuverability. After deriving the proposed dynamic octorotor model, a controller is proposed ‎using neural networks (NNs) and reinforcement learning (RL), capable of controlling the proposed ‎octorotor with six independent degrees of freedom. Finally, trajectory tracking, octorotor position, ‎and controller robustness to possible motor malfunctions are examined, and numerical simulation ‎results are provided.‎ تحرک یک پرنده‌ی کوادروتور یا اوکتاروتور در پیکربندی استاندارد به دلیل موازی بودن بردارهای نیروی روتورها محدود ‏است و آنها فقط دارای چهار درجه آزادی فعال هستند. بنابراین قابلیت کنترل شش درجه‌ی آزادی به صورت مستقل برای ‏آن‌ها وجود ندارد. در این پژوهش یک ساختار و پیکره‌بندی جدید برای یک اوکتا‌روتور طراحی می‌گردد تا برخلاف پرنده ‏های با ساختار استاندارد که تنها در حالت افقی می‌توانند در یک محل مشخص معلق بمانند، قابلیت معلق ماندن با زوایای ‏رول یا پیچ در یک موقعیت مشخص را داشته باشند، به معنی دیگر در این پرنده علاوه بر دنبال کردن موقعیت ، دنبال کردن ‏جهت‌گیری نیز به اهداف پرنده اضافه شده است. در مدل پیشنهادی می‌توان از تغییر در سرعت هشت روتور و تغییر در ‏زاویه‌ی چهار بازو برای کنترل بهره برد، در واقع این سرعت ها و زوایا به نحوی تعیین می‌گردد تا قابلیت مانورپذیری ‏پرنده به نحو مطلوب تامین شود. پس از استخراج مدل دینامیکی اوکتاروتور پیشنهادی، یک کنترل کننده‌ با استفاده از ‏شبکه‌های عصبی و روش یادگیری تقویتی پیشنهاد می‌گردد که قابلیت کنترل اوکتاروتور پیشنهادی با شش درجه‌ی آزادی ‏مستقل را خواهد داشت. در نهایت قابلیت تعقیب مسیر و وضعیت اوکتاروتور و همچنین مقاوم بودن کنترلر نسبت به ‏اختلالات احتمالی در عملکرد موتورها بررسی شده و نتایج شبیه‌سازی های عددی ارائه می‌گردد.‏ https://mej.aut.ac.ir/article_5344_1e80618180044fd5a7b4d8a2c8503cbf.pdf