فهرست مطالب فصل اول 4مقدمه 41 - 1 عکس برداری و فیلم برداری هوایی 71- 2 اهداف پایان نامه 101- 3 قواعد و اصول 10 فصل دوم: تئوری ژیروسکوپ و استخراج مدل آن 152- 1 تعریف محورهای مختصات 152 – 1- 1 محور مختصات اینرسی 152 – 1- 2 محور مختصات بدنه هواپیما 162-1-3 محور مختصات پلتفرم 172-1-4 محور مختصات گیمبال 18 2- 2 زوایای حرکات افقی و عمودی 182-3 دوران اویلر 202-4 نرخ دوران اویلر 222-5 معادلات حرکت اویلر 232-6 معادلات حرکت ژیروسکوپ 252-6-1 اغتشاشات گشتاوری ناشی از اصطکاک 31 فصل سوم: شبيه‌سازي‌هاي مدل استخراج شده 343-1 پاسخ زيروسكوپ به ورودي گشتاور پله 343-2 پاسخ ديناميك پياده‌سازي شده بدون در نظر گرفتن اصطكاك36 فصل چهارم: طراحي كنترلر 414-1 مقدمه 41 4-2 معادلات حالت و قانون كنتر لی 41 4-3 كنترل‌پذيري 484-4- طراحي كنترلر 494-4-1 روش كنترل PID 494-4-2 روش زيگلر- نيكولز براي تنظيم پارامترهاي PID 504-5 طراحي كنترلر حرکات عمودی 534-5-1 طراحي كنترلر بر اساس روش زیگلر نیکولز 534-5-2 طراحي كنترلر براساس بهینه سازی 574-5- 3 طراحی کنترل کننده بر اساس روش کنترل بهینه LQR 626-4- طراحی کنترلر حرکات افقی 747-4-نتیجه گیری 71چکیده: در این پایان نامه یک کنترل موفق و مناسب درمورد یک ژیروسکوپ 3 درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از موارد استفاده از این کنترل این است که این کنترل می تواند روی یک وسیله پرنده یا متحرک مورد استفاده قرار بگیرد. هدف نهایی در این پایان نامه طراحی یک صفحه پایدار 3 درجه آزادی میباشد. مدل ریاضی مورد استفاده در این پایان نامه براساس معادلات حرکت اویلر می باشد که شرح کامل آن در متن پایان نامه آمده است. براساس همین مدل ریاضی شبیه سازی های غیرخطی ژیروسکوپ انجام و نتایج نشان داده شده است. کنترل کننده مورد استفاده در این پایان نامه یک کنترلر بهینه LQR خواهد بود که نتایج بدست آمده از آن با یک کنترل کننده سادهPID مقایسه خواهد شد. ضرایب کنترل کننده PIDبراساس گرادیان خطای ناشی از ضرایب به دست آمده است.آزمایشات و شبیه سازی های انجام شده با بکارگیری این کنترلر، توانایی آن را درمورد پایدار سازی صفحه پایدار نشان می دهد. فصل اول مقدمه: پلتفرمهای 2 درجه آزادی و یا 3 درجه آزادی قطعاتی هستند که به منظور قرار گرفتن در یک زاویه خاص و یا دنبال کردن یک زاویه مورد نظر مورد کنترل قرار میگیرند. یکی از مواردی که در آن میتوان از یک صفحه پایدار 3درجه آزادی سود برد در عکسبرداریهای هوایی میباشد. برای این منظور میتوان یک پلتفرم را روی یک وسیله پرنده قرار داد و با کنترل آن و پایدار نمودن آن در یک زاویه خاص از منطقه و یا هدف خاصی عکسبرداری و یا فیلم برداری نمود.مواردی که به طور گسترده از این گونه اطلاعات هوایی استفاده می کنند عبارتند از: کنترل بحران، مطالعات محیطی و کشاورزی، نقشه برداری و همچنین این اطلاعات به طور گستردهای توسط پلیس مورد استفاده قرار میگیرد. نمونهای از این نوع تصویر برداری در شکل 1-1 نشان داده شده است.