I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   492 ~ 504   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 1 . p p 4 9 2 - 504          492       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   H o v ering  Contro l  of Qua dro tor Ba sed o n F u zz y  Lo g ic       Nia   M a ha ra ni Ra ha rj a 1 ,   E ka   F ir m a ns y a h 2 ,   Ad ha   I m a m   Ca hy a di 3 ,   I s w a nto 4   1, 2, 3, 4   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   a n d   In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g y ,   Un iv e rsitas   G a d jah   M a d a ,     Yo g y a k a rta,  In d o n e sia   1, 4   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsitas   M u h a m m a d i y a h   Yo g y a k a rta ,   Yo g y a k a rta,  In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   0 6 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J an   1 2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   1 1 ,   2 0 1 7       Qu a d ro t o is  o n e   o f   ro tary   w in g   UA V   t y p e w h ich   is  a b le  t o   p e rf o rm   a   h o v e r   p o siti o n .   I n   o rd e t o   tak e   o f f ,   lan d in g ,   a n d   h o v e r,   it   n e e d c o n tro ll e rs.  Co n v e n ti o n a c o n tr o ll e rs  h a v e   b e e n   w id e l y   a p p li e d   in   q u a d r o t o r ,   y e th e y   h a v e   d ra w b a c k n a m e l y   o v e rsh o o t.   T h is  p a p e p re se n ts  a tt it u d e   a n d   a lt it u d e   c o n tro a lg o rit h m   in   o rd e to   o b tai n   a   re sp o n se   a q u a d ro to h o v e re d   o p ti m a ll y   w it h in   m in im u m   o v e rsh o o t ,   rise   ti m e ,   a n d   se tt li n g   ti m e .   T h e   a lg o rit h m   u se d   is  F u z z y   L o g i c   Co n tr o ll e (F L C)  a lg o rit h m   w it h   M a m d a n i   m e th o d .   By   u sin g   th e   a lg o rit h m ,   th e   q u a d ro t o is  a b le  to   h o v e w it h   m in i m u m   o v e rsh o o a n d   m a x i m u m   rise   ti m e .   T h e   a d v a n tag e   o f   th e   a lg o rit h m   is  th a it   d o e s n o t   re q u ire l in e a riza ti o n   m o d e o f   th e   q u a d ro to r.   K ey w o r d :   A lt itu d co n tr o l   A tt itu d co n tr o l   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   Ma m d an i   Qu ad r o to r   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nia  Ma h ar an R a h ar j a   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g   an d   I n f o r m at io n   T ec h n o lo g y ,   Un i v er s ita s   Gad j ah   Ma d a,     Yo g y a k ar ta,   I n d o n esia.   E m ail:  n ia .s i e1 3 @ m ail. u g m . a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N   Qu ad r o to r   is   b asicall y   u n s tab le  b ec au s it  i s   n o n - lin ea r   m o d el  t h at  h as  m a n y   v ar iab l es  w it h   6   d eg r ee s   o f   f r ee d o m   a f f ec ted   b y   f o u r   ac tu ato r s .   P r ev io u s   r e s ea r ch er s   cr ea ted   q u ad r o to r   m o d el s   i n   d y n a m ics   an d   k i n e m atic s   r ep r esen ted   i n   t w o   m o d els,  n a m el y   n o n l in ea r   an d   lin ea r .   Q u ad r o to r   m o d elin g   n ee d s   s o m e   co n s id er atio n ,   n a m el y   s o lid   f r a m es,  r o to r   p lace m e n o n   e ac h   an g le  h av in g   s y m m etr ica d is tan ce ,   a n d   t h e   p o s itio n   o f   th ce n ter   o f   g r a v it y   ( C OG)   i s   r ig h at  th m id p o in o f   th cr o s s i n g   f r a m ar m .   E u ler - L ag r a n g e   an d   Ne w to n - E u ler   m et h o d s   ar g en er all y   u s ed   in   air cr af m o d elin g ,   h o w e v er ,   Ne w to n - E u ler   is   m o r w id el y   u s ed   b ec au s it i s   m o r ea s i l y   u n d er s to o d .     R esear ch e s   o n   q u ad r o to r   h av e   b ee n   w id el y   co n d u cted   b y   p r ev io u s   r esear ch er s   i n   t h f ield   o f   co n tr o l   b y   u s i n g   c o n v e n tio n al  tr ad itio n al  co n tr o ls   as  p r ac ticed   b y   B o u ab d allah   et  al  [ 1 ]   u s in g   t h co n f i g u r atio n   P lu s   f o r   m icr o q u ad r o to r   OS4   m o d el  w ei g h i n g   2 4 0   g r a m s   co n tr o lled   b y   P I an d   L QR   co n tr o m eth o d s   b y   r ef er r i n g   to   s ix   s tates  o f   r o ll,  p itch ,   an d   y a w   b ased   attit u d e.   I n   d esig n in g   P I co n tr o o f   n o n - l in ea r   m o d el  o f   q u ad r o to r   o b tain ed   f r o m   t h d y n a m ic s   an d   k in e m atic s ,   it   i s   f ir s tl y   l in ea r ized   to   o b tain   s tate   v ar iab le  in   th at   t h e   s tab ilit y   ca n   b id en ti f ied .   Qu ad r o to r   m o d eli n g   h a s   b ee n   s u cc e s s f u ll y   d ev elo p ed   b y   B o u ab d a llah   &   Sie g w ar [ 2 ]   b y   m o d elin g   q u ad r o to r   f r o m   6   to   1 2   s tates.  I n   ad d itio n   th e y   m o d i f y   b ac k s tep p in g   al g o r it h m   b y   ad d i n g   in te g r al  th e n   ca lled   in te g r al - b ac k s tep p in g .   T h al g o r ith m   i s   u s ed   to   co n tr o t h e   attitu d a n d   altit u d e,   s o   t h at  it  ca n   ta k o f f   an d   lan d in g   a u to n o m o u s l y .   T h al g o r ith m   is   a ls o   u s ed   to   co n tr o l   th e   p o s itio n   o f   t h q u ad r o to r   in   o r d er   to   p er f o r m   f l y   a u to n o m o u s l y   a n d   av o id   o b s tacle s .   W ith   th al g o r ith m ,   th er is   n o   o v er s h o o w h e n   it  h o v er s   at  th d esire d   h eig h t b u t it  tak e s   lo n g   r aise  ti m e.   O n o f   th cr iter ia  f o r   g o o d   p er f o r m an ce   i n   th co n tr o o f   h o v er   is   q u ick   o r   m in i m u m   r esp o n s e.   Ho w e v er ,   th r ap id   r esp o n s t en d s   to   ca u s o s cillatio n   an d   r eq u ir es  f air l y   lar g co n tr o s ig n a lin g .   I ca n   b Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ho ve r in g   C o n tr o l o f Q u a d r o t o r   B a s ed   o n   F u z z Lo g ic  ( N ia   Ma h a r a n i R a h a r ja )   493   s aid   th at  i n   t h tr a n s ie n s tate,   th u s o f   s i g n a co n tr o te n d   to   b less   g o o d   an d   les s   s tab l e.   T o   ac h iev g o o d   p er f o r m a n ce ,   t h er ar s ev e r al  o th er   r esear c h er s   w h o   c o m b i n co n v e n tio n al  al g o r it h m   w it h   ar t if ic ial   in telli g e n ce   as  co n d u cted   b y   Kir li  et  al  [ 3 ]   a p p ly i n g   f u z z y   alg o r ith m   to   ch an g th P I p a r am eter s   o n   q u ad r o to r   c o n tr o l.  Mo r e o v er ,   s o m r esear ch er s   s u c h   as  Gao   et  al  [ 4 ]   h av co n d u cted   s t u d y   co m b i n in g   t h e   P alg o r ith m   w i th   Fu zz y .   I ca n   b s ee n   f r o m   t h ex p er i m en r esu l ts   t h at  t h q u ad r o to r   ca n   h o v er   at  th e   d esire d   h eig h w it h o u t o v er s h o o tin g   b u s till   ta k es a   lo n g   r ai s ti m e.   Mo d er n   co n v e n tio n a co n tr o l   s u c h   a s   b ac k s tep p in g   al g o r ith m   co m b i n ed   w it h   f u zz y   al g o r ith m   b y   B asri  et  al  [ 5 ]   f o r   r o ll,  p itch ,   y a w ,   an d   alti tu d co n tr o o f   q u ad r o to r .   B ac k s teep in g   co n t r o is   o p ti m ized   b y   ch an g i n g   t h p ar a m eter   v al u e s   i n   t h al g o r ith m .   T h p r o ce s s   o f   c h an g i n g   th e   p ar a m ete r s   o f   b ac k s tep p in g   tak es  co n s id er ab le  ti m e,   s o   t h at  to   ac ce ler ate  t h p r o ce s s   r eq u ir es  ad ap tiv ar ti f icial  in te llig e n ce   al g o r ith m s   s u c h   as  f u zz y   lo g ic.   T h o th er   m o d er n   co n tr o alg o r ith m s   s u c h   as  s lid d in g   m o d alg o r ith m   co m b i n ed   w i t h   f u zz y   al g o r ith m   b y   B ar g h a n d an   &   B ad a m ch izad e h   [ 6 ]   to   co n tr o th q u ad r o to r   attitu d e.   T h f u zz y   al g o r ith m   is   u s ed   to   ch a n g t h p ar a m eter   v alu e s   co n tai n ed   in   s lid d in g   m o d co n tr o l,  s o   th at  t h co n tr o is   m o r e   op tim a l.   Fu r t h er m o r e,   ad ap tiv ar ti f ici al  in tel lig e n ce   co n tr o h a s   b e en   ap p lied   to   q u ad r o to r   as  p r ac ticed   b y   Z a n g e n e h p o u r   et  al  [ 7 ]   ap p l y in g   f u zz y   lo g ic  alg o r it h m   f o r   co n tr o llin g   t h s p ee d   o f   th m o to r   o n   t h e   q u ad r o to r .   Fu zz y   al g o r ith m   h a s   b ee n   ap p lied   to   th P I C   m icr o co n tr o ller   w it h   in p u ts   o f   an g l an d   m o to r   s p ee d   an d   o u tp u t   o f   m o to r   p u ls w it h   t h b asic  r u les  o f   5 x 5 .   T h r esu lt   o f   t h e x p er i m e n s h o w e d   th at  t h f u zz y   ca n   b u s ed   to   co n tr o m o to r   o n   q u ad r o to r .   T h o th er   r esear ch er s   n a m ed   Sa n to s   et  a [ 8 ]   h av ap p lied   f u zz y   lo g ic  co n tr o w it h   m a m d a n m et h o d   to   co n tr o t h x ,   y ,   a n d   p o s itio n s   i n   q u ad r o to r .   T h is   al g o r ith m   is   u s ed   an d   m o d i f ied   f o r   m e m b er s h i p   o u tp u m e m b er s   w it h   5   m e m b er s   to   co n tr o t h p o s itio n s   o f   x ,   y ,   an d   in   q u ad r o to r   in   an   u n d is t u r b an c e d   en v ir o n m e n t.  I n   t h co n tr o s y s te m   ca r r ied   o u t,  q u ad r o to r   m o d ellin g   i n   d y n a m ic  a n d   k i n e m atic  h as  n o b ee n   co n d u cted .   T h q u ad r o to r   is   m o d eled   b y   u s in g   a g g r e g atio n   b lo ck   t h at  is   co n n ec ted   b lo ck   b et w ee n   t h co n tr o ller   an d   th d y n a m ic  s y s te m   f u n ctio n ed   to   i m p le m en th co n n ec tio n   o f   th co n tr o l a ctio n   o f   t h f o u r   c o n tr o ller s .   I n   ad d itio n ,   Var g &   B o g d an   [ 9 ]   h av ap p lied   f u zz y - L y ap u n o v   to   co n tr o l t h e   p o s itio n s   o f   x ,   y ,   a n d   z   in   q u ad r o to r .   T h er ar s ix   f u z z y   co n tr o ls   u s ed   to   co n tr o th e   q u ad r o to r   n am e l y   x - a x i s ,   y - a x is ,   z - ax is   a n d   y a f u zz y   co n tr o ls .   T h t w o   i n p u t s   n a m el y   a ltit u d er r o r   an d   al titu d ch a n g r ate  ar u s ed   f o r   z - ax i s   co n tr o l.  n o n li n ea r   q u ad r o to r   m o d eli n g   i s   n ee d ed   to   d eter m i n t h s tab ilit y   o f   t h q u ad r o to r   b y   u s i n g   L y ap u n o v   m et h o d .   T h s i m u la tio n   r es u lt   s h o w s   t h at  t h er ar s t ill  lo n g   o v er s h o o an d   r i s ti m e.   T h o th er   r esear ch er s   s u c h   as   Fa k u r ia n   et  al.   [ 1 0 ]   h av m o d i f ied   th e   f u zz y   in p u t   s et s   w it h   tr ia n g u lar   a n d   g a u s s ia n   t y p e s   f u zz y f icatio n .   B y   u s i n g   t h al g o r ith m ,   q u ad r o to r   ca n   h o v er   at  p re - d eter m i n ed   h e ig h i n   th u n d i s tu r b an ce s   en v ir o n m e n t.   B ased   o n   th p r ev io u s   r esear ch es,  o n   th altit u d an d   attit u d u s in g   ar tif ic ial  in tel lig e n ce   co n tr o l,  it   ca n   b s ee n   t h at  q u ad r o to r   ca n   h o v er   at  th e   p r e - d eter m i n ed   h ei g h t,  b u th er ar s till   o v er s h o o t,  o s cillatio n   an d   lo n g   r aise   t i m e.   Qu ad r o to r   ca n n o co p w i th   d i s r u p t io n s   o f   v er tical   w i n d   b ec au s e   it  is   m er el y   tes ted   in d o o r .   T o   o v er co m t h ese  p r o b lem s ,   s tr ateg y   o r   m et h o d   o f   in telli g e n co n tr o alg o r i th m s   ar n ee d ed   to   o b tain   th s y s te m   w it h   m i n i m u m   o v er s h o o an d   s ett lin g   t i m a n d   to   g e n er ate  o u tp u r e s p o n s w it h   g o o d   p er f o r m a n ce   a n d   s tab le  in   tr an s ie n t sta te.       2.   Q UAD RO T O R   2 . 1 .   Q ua dro t o M o delin g   Qu ad r o to r   h as   6   d eg r ee s   o f   f r ee d o m ,   n a m el y   t h r ee   tr a n s latio n al   m o t io n s   a n d   t h r ee   r o tatio n al  m o tio n s .   T h d y n a m ic   m o tio n   m o d el  o f   th q u ad r o to r   is   r ep r esen ted   i n   f o r ce   an d   to r q u g en er ated   f r o m   th e   r o to r s .   T h co n f ig u r atio n   o f   th q u ad r o to r   b ased   o n   C o r k e’ s   m o d el s   [ 11 ]   is   s h o w n   i n   Fi g u r 1   w ith   t h z - ax i s   d ir ec tio n   p o in d o w n   r es u lts   i n   n eg a tiv e   v al u e.   T h p o s itio n   o f   th q u ad r o to r   f o r     |               |     ar s y m b o ls   a s   x - a x i s ,   y - ax i s   an d   z - a x i s ,   f o r     |               |   ar s y m b o ls   as  r o ll  an g le,   p it ch ,   y a w ,   f o r   |           |     ar s y m b o ls   a s   s p ee d   ca u s ed   b y   th e   x - a x is ,   y - ax is ,   z - a x is ,   a n d   f o r   |           |     ar s y m b o ls   as  a n g u lar   s p ee d   ca u s ed   b y   th x - ax i s ,   y - a x i s ,   z - a x is .   Fig u r 1   s h o w s   t h at  th e   g lo b al  f r a m e w o r k   f g   w it h   co o r d in ates  ( x g y g z g i s   u s ed   a s   a   q u ad r o to r   r ef er en ce   f r a m e w o r k   u n m o v e d   f r o m   th s y s te m .   T h q u ad r o to r   f r a m e w o r k   f q   w it h   co o r d i n ates  ( x q y q z q )   h a s   4   r o to r   at  th e n d   o f   h i s   cr o s s - ar m ,   ea c h   r o to r   co n s i s ts   o f   t w o   p air s   o f   r o to r   h a v i n g   d ir ec tio n al  r o tati n g   m o tio n .   R o to r s   1   an d   3   r o tate  clo ck w is e,   w h er ea s   r o to r s   2   a n d   4   r o tate  co u n ter - clo c k w is e   r esp ec tiv el y .   E ac h   p r o p eller   p r o d u ce s   f o r ce                                     all   h av e   th e   s a m d ir ec tio n   a n d   th to tal  f o r ce   in   q u ad r o to r   ( ex clu d i n g   g r av i t y )   as  f o llo w s                             .   T h is   f o r ce   p r o d u ce s   m o m e n ar o u n d   t h ax i s   o f   t h q u ad r o to r   w r itte n   as  f o llo w s                             .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 9 2     504   494       Fig u r 1 .   Qu ad co p ter   C o n f i g u r atio n       T h er ar th r ee   tr an s f o r m a tio n s   o f   q u ad r o to r s   E u ler   a n g le s   w h en   th e   q u ad r o to r   f r a m e   o f   f q   r o tate s   to w ar d s   t h z q   a x is   ( ya w )   h as   r o tatio n al  tr an s f o r m atio n   o f   E u ler   an g les  R ( ψ) ,   th q u ad r o to r   f r am o f   f q   r o tates  to w ar d s   th y q   a x is   ( p itch )   h as  th r o tatio n al  tr an s f o r m atio n   o f   E u ler   an g les  R y   ( θ) ,   an d   th q u ad r o to r   f r a m o f   f q   r o tates  to w ar d s   x q   ax is   ( r o ll )   h a s   r o tatio n al  tr an s f o r m atio n   o f   E u ler   an g le  R   ( x ,   ϕ).   T h tr an s f o r m atio n   m atr i x   o f   ea c h   o f   th x - a x i s ,   y - ax i s   an d   z - ax i s   ca n   b f o r m u lated   as f o llo w s :                   *                                     +               [                                     ]               [                                     ]   ( 1 )     T h tr an s f o r m a tio n   m atr ix   R   g en er ated   is   as f o llo w s :                                                         *                                                                                                                               +   ( 2 )     W h er co s in an d   s =si n e.   B y   u s i n g   t h tr an s f o r m ati o n   m atr i x   R   p r o v id ed   ab o v e,   th lin ea r   v elo cit y   a lo n g   th a x is   o f   t h b o d y   ca n   b tr an s f o r m ed   i n to   in er tial  f r a m e.   Vec to r                         d ef i n es  t h q u ad r o to r   p o s itio n   r elati v to   th i n er tial  f r a m a n d                         d ef in es  li n ea r   v elo cit y   o f   t h q u ad r o to r   w it h i n   th e   f r a m e w o r k   o f   t h e   r ig id   b o d y .   E q u atio n   ( 3 )   s ta tes  t h r elat io n s h ip   t h at   ex is t s   b et w ee n   t h t w o   v ec to r s .          *       +             *       +   ( 3 )       ̇                                                                               ̇               (                       )     (                       )         ̇                                                 R o tatio n al  m atr i x   ca n   b d eter m i n ed   as f o llo w s :         * [       ]                 ( [       ]               [       ] ) +               [                                                                              ]   ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ho ve r in g   C o n tr o l o f Q u a d r o t o r   B a s ed   o n   F u z z Lo g ic  ( N ia   Ma h a r a n i R a h a r ja )   495   An g u lar   v elo cit y   alo n g   t h a x i s   o f   th e   q u ad r o to r   b o d y   ca n   b e   tr an s f o r m ed   in to   E u ler   s p ee d   u s i n g   t h e   tr an s f o r m atio n   m atr i x   W   p r o v id ed   in   th f o llo w i n g   eq u atio n          [       ]     *       +   ( 5 )         ̇                                                     ̇                                 ̇                   ̇                         T h er ar f o u r   f o r ce s   s er v ed   as  q u ad r o to r   d y n a m ics  i n f l u en c ed   b y   th t h r u s co n s tan r elativ to   th e   air   d en s it y   ( b ) ,   th d is ta n ce   b et w ee n   t h m o to r   w ith   t h ce n ter   p o in o f   m a s s   o f   t h q u a d r o to r   ( d ) ,   an d   th s lid d in g   co n s tan t.  T h r elatio n s h ip   b et w ee n   f o r ce   an d   r o tat io n al  s p ee d   o f   th e   r o to r   ca n   b r ep r esen ted   in   th e   f o llo w in g   eq u at io n :   1.   Ver tical  Fo r ce                                               ( 6 )     2.   Mo m en t o f   r o ll f o r ce                                  ( 7 )     3.   Mo m en t o f   p itch   f o r ce                                  ( 8 )     4.   Mo m en t o f   y a w   f o r ce                                                 ( 9 )     T h tr an s latio n al  d y n a m ic s   o f   th q u ad r o to r   co m p ar ab le  to   th in f l u en ce   o f   t h C o r io lis   f o r ce   is   d eter m in ed   b ased   o n   th s ec o n d   la w   o f   Ne w to n   [ 1 2 ]   th at  is   a s   f o llo w s :                    w h ic h   m   q u ad r o to r   m as s   ( k g ) ,   ac ce ler atio n   ( m / s 2 ) an d   F   is   th f o r ce   g en e r ated   b y   q u ad r o to r   w h er e               ̇                                          ̇             ( 1 0 )     [        ]     [       ]     ( [   ̇   ̇   ̇ ]   ( *       +   *       + ) )       Fro m   th e s eq u atio n s ,   th ac c eler atio n   o f   th b o d y   ca n   b s e ek   b y   th f o llo w i n g   eq u atio n :     [   ̇   ̇   ̇ ]         [        ]       [       ]   ( *       +   *       + )   ( 1 1 )     T h u s ,   th r ate  s p ee d   o f   th l in ea r   b o d y   ca n   b ca lcu lated   as:     [   ̇   ̇   ̇ ]       [        ]     *                                                                       +   *                                     +   ( 1 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 9 2     504   496     ̇                                                                   ̇                                                                       ̇                                         B ased   o n   th Ne w to n 's s ec o n d   la w   o f   r o tatio n a m o tio n   [ 12 ] ,   th f o llo w i n g   eq u atio n   i s   o b tain ed             ̇              ,   ( 1 3 )       w h ic h       |       |                         an d   I   is   th m o m e n t o f   q u ad r o to r   in er tia.         *                         +   ( 14 )     T h r esu lt o f   th s u b s tit u tio n   o f   eq u atio n s   1 3   an d   14   ca n   b w r itte n   as  f o llo w s :     *             +   *                         + [   ̇   ̇   ̇ ]   ( *       +   *                         + *       + )   ( 15 )     T h eq u atio n   o f   th a n g u lar   ac ce ler atio n   in   t h x ,   y ,   an d   ax es a r as f o llo w s :     *       ̇       ̇       ̇ +   *             +   *                   ̇                   ̇                   ̇ +   ( 16 )       ̇                                    ̇                                    ̇                                    Sev er al  p r ev io u s   r esear c h er s   ass u m t h at  th C o r io lis   E f f ec t   [ 1 3 ]   is   v er y   s m a ll  th at  it  ca n   b e.   So   th at  th r ep r esen tatio n   o f   t h 1 2   n o n li n ea r   s tate  eq u atio n s   o f   t h q u ad r o to r   s y s te m   m o d el s   is   as  th f o lllo w i n g   eq u atio n s :       ̇       ( 17)       ̇       ( 18 )       ̇       ( 19 )       ̇                                                 ( 20 )       ̇                             ( 2 1 )       ̇                   ̇                     ( 2 2 )       ̇                                                       ( 2 3 )       ̇                                                         ( 2 4 )       ̇                           ( 2 5 )       ̇             ( 2 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ho ve r in g   C o n tr o l o f Q u a d r o t o r   B a s ed   o n   F u z z Lo g ic  ( N ia   Ma h a r a n i R a h a r ja )   497       ̇             ( 2 7 )       ̇             ( 2 8 )     2 . 2 .   Q ua dro t o Co ntr o ller   C lo s ed - lo o p   co n tr o s tr ateg y   i s   n ee d ed   p r ec is el y   b ec a u s o f   th q u ad r o to r   d y n a m ics.  I n   t h is   s ec t io n ,   m o d el  o f   s tate  s p ac q u ad r o to r   is   p r esen ted   f o r   co n tr o ller   d esig n .   R ep r esen ta tio n   o f   1 2   n o n - li n ea r   s tate  eq u atio n s   i s   u s ed   to   d ev elo p   eq u atio n s   o f   s tate  s p ac o f   th q u ad r o to r   w h ic h   is   m u lti - i n p u m u lt i - o u tp u t   s y s te m   ( MI MO )   d ef i n ed   as    ̇     [   ̇     ̇     ̇         ̇       ̇     ̇     ̇     ̇     ̇     ̇     ̇     ̇ ]   T h s tate  v ar iab le  co m p o n en ts   d ef in ed   as                                                               an d   t h co n tr o i n p u v ec to r   co m p o n e n t s   d ef i n e d   as         [                           ]   .   T h ese  co m p o n e n t s   w ill b af te r w ar d s   u s ed   in   m ee ti n g   t h s ta te  s p ac eq u atio n :       ̇                 ( 2 9 )     in   w h ich       ̇                 [                                 ̇   ̇   ̇                                                                                 ̇                                                                                                                                                                     ]                                 ( 3 0 )     T h er ar t w o   co n tr o ls   s tu d i ed   b y   s ev er al  p r ev io u s   r esea r ch er s   t h at  is   co n tr o ls   o f   alt itu d an d   attitu d [ 2 ] .   T h ey   h av b ee n   u s ed   to   co n tr o th s p ee d   o f   th e   f o u r   m o to r   r o tatio n   w it h   th s a m s p ee d   [ 1 4 ] .   I t   ca n   b s ee n   in   eq u a tio n s   1 0   an d   13   th at  th r o tatio n al  an d   th e   tr an s latio n a m o tio n s   ar u n c o n n ec ted   as  s h o wn   in   Fi g u r 2 .           Fig u r 2 .   Diag r a m   b lo ck   o f   q u ad r o to r       Fig u r 2   s h o w s   th at  f o u r   co n t r o ls   ar r e q u ir ed   f o r   th q u ad r o to r   c o n s is ti n g   o f   th altit u d e   of           f o r   s u b s y s te m   tr a n s lat io n al   a n d   attitu d o f   (                 )   f o r   s u b s y s te m   R o tatio n al  in   w h ic h   t h o u tp u t s   o f   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 9 2     504   498   s u b s y s te m   ar r o ll,  p itc h   an d   y a w   u s ed   f o r   s u b s y s te m   tr a n s lat io n al.   T h u s ,   th e   clo s ed - l o o p   co n tr o ca n   b d esig n ed   f o r   th attit u d an d   a ltit u d e .           Fig u r 3 .   B lo ck   Diag r a m   o f   ( A )   altit u d e   an d   ( B )   attitu d co n tr o l       2 . 3 .   Alt it ud Co ntr o l   A lt itu d co n tr o is   r eq u ir ed   to   en s u r t h at  t h q u ad r o to r   is   a s ec u r a ltit u d [ 1 5 ] - [ 1 8 ] .   S o   th at  it  i s   also   r esp o n s ib le  f o r   r esto r in g   th q u ad r o to r   to   s ec u r s t ate  at  ce r tain   altit u d if   i p er f o r m s   i m p a ir ed   p o s itio n   d u to   air   t u r b u len ce .   T h altitu d co n tr o in p u o f   t h q u ad r o to r   s h o w n   i n   f i g u r 2   is   t h r u s         w h ic h   is   th e   m u lt ip licatio n   o f   r elativ t h r u s t c o n s ta n t to   air   d en s it y           w it h   t h s u m   o f   f o u r   m o to r s   as  w r itte n   in   eq u atio n   6 .   Sev er al  al g o r it h m s   h a v b ee n   s tu d ied   an d   ap p l ied   to   q u ad r o to r   altitu d b y   p r ev io u s   r esear ch er s ,   f o r   ex a m p le,   th P I alg o r ith m   i n v esti g ated   b y   L ee   et  al .   [ 19 ] ,   th s lid d in g   m o d alg o r ith m   s t u d ied   b y   Go n za lez  et   a l.  [ 20 ] ,   th m o d el  p r ed ictin g   co n tr o ( MP C )   a lg o r ith m   in v est ig ated   b y   Alex is   et  a l.  [ 21 ] .   Fro m   th p r ev io u s   s t u d ies,  th e   r esea r ch er s   h av e   u s ed   t w o   i n p u ts   to   d esig n   th e   co n tr o l b lo ck   f o r   a ltit u d in   q u ad r o to r   as in   Fi g u r 3 ( A ) .   In   Fi g u r 3 ( A ) ,   it  ap p ea r s   th a t   to   co n tr o th alt itu d t w o   i n p u ts   n a m el y   er r o r   an d   er r o r   ch an g r ate   ar r eq u ir ed .   E r r o r   v alu e   of   (   )   o b tain ed   f r o m   th d i f f er en ce   b et w ee n   th s et  p o in w it h   t h e   ac tu al  h e ig h t   (   ) ca n   b ex p r ess ed   as  in   t h f o ll o w i n g   eq u atio n :                    ( 31 )     W h er     is   th h ei g h v al u o f   th q u ad r o to r .   T h h eig h v al u o f   t h is   q u ad r o to r   is   n eg ati v b ec au s e   q u ad r o to r   is   ag ain s t h ea r t h   g r av it y .   W h ile         is   th e   v al u to   th d esire d   h eig h t.  I h as  a   p o s itiv v al u s o   th at  t h er r o r   alg o r ith m   o f   eq u atio n   ( 31 )   is   m o d i f ied   in to   t h f o llo w in g   eq u at io n :                          ( 3 2 )     2 . 4 .   At t it ud Co ntr o l   A tt itu d co n tr o is   r eq u ir ed   to   s tab ilize  t h q u ad r o to r   w h ile  it  h o v er s .   T h is   co n tr o is   r esp o n s ib le  f o r   en s u r in g   t h at  th a n g les  o f   r o ll,  p itch   a n d   y a w   o n   q u ad r o to r   h av a   m in i m u m   v alu e   b y   c o n tr o llin g   t h f o u r   m o to r s   r o tates  at  th s a m s p e ed ,   s o   th at  it  ca n   h o v er   s tab l y .   T h p r ev io u s   r esear ch er s   h av u s ed   v ar iet y   o f   alg o r ith m s   to   co n tr o attit u d s u c h   as  t h P I alg o r ith m   u s ed   b y   L ee   et  al.   [ 1 9 ] ,   th Sli d in g   Mo d C o n tr o alg o r ith m   u s ed   b y   B o u ad et  al.   [ 2 2 ] ,   an d   th b ac k s tep p in g   alg o r it h m   u s ed   b y   C o lo r ad o   et  al.   [ 2 3 ] .   I n   th e   p r ev io u s   s tu d ie s ,   th r esear c h e r s   h a v u s ed   s ix   in p u ts   a n d   t h r ee   o u tp u t s   to   d esi g n   co n tr o l b lo ck   f o r   attitu d e   in   q u ad r o to r   as in   Fi g u r 3 ( B ) .     I ca n   b s ee n   i n   f i g u r 3 ( B )   t h at  t h r ee   co n tr o ller s   ar r eq u ir ed   f o r   attit u d n a m e l y   r o ll,  p it ch   co n tr o an d   y a w   co n tr o ls   i n   w h ic h   ea c h   co n tr o l h a s   t w o   in p u ts   an d   a n   o u tp u t.   R o ll  co n tr o h a s   a   t h r u s t o u tp u t   a n d   t w o   in p u t s   o f   r o ll  er r o r   (     ) ,   an d   th ch an g r ate  o f   r o ll  (   ̇ ) .   R o ll  e r r o r   v alu o b tain ed   f r o m   t h d if f er en ce   b et w ee n   th s et  p o in w i th   t h ac t u al  r o ll a n g le  (   ) ,   ca n   b ex p r ess ed   as   in   th f o llo w i n g   eq u a tio n                    (3 3 )         is   th v al u o f   t h r o ll  an g le  o f   th q u ad r o to r ,   an d           is   th e   d esire d   r o ll  an g le  v al u e   in   w h ic h   t h e   r o ll  an g le  i s   0   f o r   th e   q u ad r o to r   to   b s tab le.   P itch   co n tr o h as  a   t h r u s p itc h   o u tp u a n d   t w o   in p u t s   n a m el y   p itch   er r o r   (     )   an d   ch an g r ate  o f   p itch   (   ̇ ) .   P itch   er r o r   v alu o b tain ed   f r o m   t h d if f er en ce   b et w ee n   t h s et   p o in w i th   t h ac t u al  p itch   a n g le  (   ) ,   ca n   b ex p r ess ed   as   in   th f o llo w in g   eq u atio n                    ( 34 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ho ve r in g   C o n tr o l o f Q u a d r o t o r   B a s ed   o n   F u z z Lo g ic  ( N ia   Ma h a r a n i R a h a r ja )   499       is   th v al u o f   th p itch   an g le   o f   th q u ad r o to r ,          is   th d esire d   p icth   an g le  v al u in   w h ic h   t h e   p itch   an g le  i s   0   f o r   th q u ad r o to r   to   b e   s tab le.   Ya w   co n tr o h as  y a w   t h r u s o u tp u a n d   t w o   i n p u t s   n a m el y   y a w   er r o r   (     )   an d   ch an g r ate  o f   y a w   (   ̇ ) .   Yaw   er r o r   v alu o b tain ed   f r o m   th d if f er en ce   b et w ee n   th s e t   p o in w i th   t h ac t u a l r o ll a n g le   (   ) ,   ca n   b ex p r ess ed   as  in   th f o llo w in g   eq u at io n                  ,   ( 3 5 )     w h er     is   t h v alu e   o f   th e   y a w   an g le   o f   th e   q u ad r o to r ,            is   t h e   d esire d   y a w   a n g le  v al u   in   wh ich   t h y a an g le  i s   0   f o r   th q u ad r o to r   to   b s tab le .       3.   CO NT RO L   ST R AT E G Y   T h is   s tu d y   w ill  d i s cu s s   t h h o v er   co n tr o s y s te m   f o r   q u ad r o to r   at  d esire d   altitu d e.   A l titu d an d   attitu d co n tr o ls   ar u s ed   to   m ai n tai n   th s tab ilit y   o f   th q u ad r o to r .   Fu zz y   lo g ic  al g o r ith m   i s   o n o f   th e   ar tif icial  i n tell ig e n ce   alg o r it h m s   to   co n tr o l th al tit u d an d   attitu d b y   u s i n g   Ma m d a n m e th o d s   [ 2 4 ] [ 2 6 ] .     3 . 1 .   Alt it ud Sta bil it y   Fig u r 3 ( A )   s h o w s   t h at   th e   al titu d co n tr o h a s   t w o   i n p u ts   n a m e l y   er r o r   an d   th e   er r o r   ch an g e   r ate.   T h is   co n tr o h as  also   an   o u tp u th at  is   u s ed   as  th r o tel  th r u s in p u to   co n tr o th r o tatio n   o f   th f o u r   m o to r s   o n   th q u ad r o to r .   I n   th is   p ap er ,   th p r o p o s ed   co n tr o is   f u zz y   lo g ic  al g o r ith m   w h ic h   is   m u l ti  in p u s i n g l e   o u tp u ( MI SO)   co n s i s ti n g   t wo   in p u t s   a n d   an   o u tp u t.     F u r t h er ,   th e   f u zz y   co n tr o s y s te m   f o r   co n tr o lli n g   th h eig h t   o f   th e   q u ad r o to r   s h o wn   i n   th e   b lo ck   d ia g r a m   in   Fi g u r 4   i s   d ev elo p ed .   I s h o w s   t h at  t h i s   co n tr o h a s   t w o   in p u ts   an d   a n   o u tp u t.   T h in p u t s   a n d   o u tp u ts   ar u s ed   to   d esig n   t h f u zz y   lo g ic   co n tr o as  m e m b er s   o f   th e   f u zz y   s et.           Fig u r 4 .    T h p r o p o s ed   a l titu d co n tr o l sy s te m       T h altitu d co n tr o d esig n   u s in g   f u zz y   lo g ic  alg o r it h m   p r o p o s ed   in   th is   p ap er .   T h is   al g o r ith m   is   f u zz y   MI SO  w h ic h   h as   t w o   i n p u t s   a n d   an   o u tp u u s i n g   m a m d a n i   m eth o d   a s   t h b asic   r u les.  T h i n p u t s   a n d   o u tp u ar d esi g n ed   t o   h a v t h r ee   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   c o n tain ed   i n   t h u n iv er s al  s e ts .   T h u n i v er s al   s et s   h av e   d if f er en t   r an g v alu e s   f o r   in p u er r o r ,   in p u er r o r   ch an g e   r ate  an d   o u tp u t .   T h er ar m i n i m u m   a n d   m ax i m u m   v al u es  f o r   th e   u n i v er s al  s et s   r an g o f   th e   in p u e r r o r   w h ic h   ca n   b d eter m i m e d   b y   u s in g   eq u a tio n   2 . 5 0 .   th u n iv er s a s ets  o f   i n p u er r o r   r an g in g   [ - 1   1 ]   h as  th r e m e m b er s h ip   f u n ctio n s   s h o w n   in   F ig u r 5 ( A ) .   I n   th f i g u r e,   it  ca n   b s ee n   t h at  m e m b er s h ip   f u n ctio n s s   co n s i s o f   NS  ( n e g ati v s m all) ,   Z   ( ze r o ) ,   an d   P S   ( p o s itiv s m all) .             Fig u r 5 .    ( A )   E r r o r   an d   ( B )   D v ar iab le  in p u t d esi g n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 9 2     504   500   I n   th i s   p ap er ,   th m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   v al u es  f o r   th u n i v er s al  s et s   o f   in p u er r o r   ch an g r ate  h as   th s a m e   v a lu e   as  th e   u n i v er s a l set s   o f   i n p u t e r r o r   r an g i n g   [ - 1   1 ]   s h o w n   i n   F ig u r 5 ( B ) .   I n   th is   f ig u r it   is   s ee n   th at  t h m e m b er s h ip   f u n c tio n s   in   t h u n iv er s a s et s   co n s is t   o f   NS   ( n e g ati v s m all) ,   Z   ( ze r o ) ,   an d   P ( p o s itiv e   s m al l) W h ile  t h m i n i m u m   an d   m a x i m u m   v a lu e s   f o r   th e   u n iv er s al  s et s   o f   t h r o ttle  th r u s o u tp u t   ca n   b ca lcu lated   b y   eq u atio n s   6   an d   2 5 .   B ec au s o f   th co n s id er ab ly   s m a ll  C o r io lis   E f f ec t,  th e f f ec ca n   b ig n o r ed   s o   th at  t h eq u atio n   2 5   is   s u b s t itu ted   in to   eq u atio n   6   to   b as f o llo w s :       ̇                                                 (3 6 )     T h m i n i m u m   v al u o f   t h r u s ca n   b d eter m in ed   f r o m   eq u ati o n   ( 3 7 )   in   o r d e r   f o r   q u ad r o to r   to   b ab le  to   tak o f f .   T h o b tain ed   eq u at io n   is   as t h f o llo w i n g :           ̇                                             ( 37 )       h en   ta k i n g   o f f ,   th f o u r th   m o to r s   r o tate  at  th s a m s p ee d   an d   th q u ad r o to r   h as  n o   s tar ti n g   ac ce ler atio n ,      0   th u s   t h ab o v eq u atio n   b ec o m e s :                                                                                       w h er m   =   th e   q u ad r o to r   w e i g h t   ( 4 k g ) ,   g   t h g r av it y   ( 9 . 8 ) ,   b   th e   m o m e n o f   i n er tia  f o r   ac ce ler atio n   o f   ( 1 . 3 2 3 4 e - 0 0 5 ) .   Fro m   th ca lc u latio n ,   it  i s   o b tain ed   th v al u o f   th m o to r   s p ee d   o f   8 6 0   s o   th at  th m i n i m u m   an d   m a x i m u m   r a n g v al u e s   o f   u n i v er s al  s ets   o f   o u tp u s p ee d   ca n   b s et  e x ce ed in g   t h v alu t h at  i s   [ - 1 0 0 0   1 0 0 0 ]   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .   I is   s ee n   in   th e   f ig u r t h at  th e   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   co n s i s o f   NS   ( n e g ati v e   s m al l) ,   Z   ( ze r o ) ,   an d   P S ( p o s itiv s m all) .           Fig u r 7 .    Ou tp u v ar iab le  s p ee d   d esain       T h d esig n   o f   t h f u zz y   r u le  b ase  u s es  lo o k u p   tab le  co n s i s t in g   o f   9   r u les  to   d eter m i n th d ec is io n .   A ll r u les ar s h o w n   i n   Fi g u r 8   co n n ec ted   w i th   t h A ND  o p er ato r .           Fig u r 8 .    R u le  b ase  3 x 3   f u zz y   m a m d a n i a ltit u d co n tr o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ho ve r in g   C o n tr o l o f Q u a d r o t o r   B a s ed   o n   F u z z Lo g ic  ( N ia   Ma h a r a n i R a h a r ja )   501   Fig u r 1 0   s h o w s   t h d e s ig n   o f   f u zz y   lo g ic   co n tr o l s y s te m   r u l es i n   w h ic h   t h er ar t h r ee   al g o r ith m s   to   s tab ilize  th q u ad r o to r   w h e n   h o v er in g   n a m el y :   1.   T h alg o r ith m   s er v e s   f o r   q u a d r o to r   t o   tak o f f .   2.   T h is   alg o r ith m   s er v es to   d a m p en   o v er s h o o t.   3.   T h is   alg o r ith m   s er v es to   d a m p en   o s cillatio n s   a n d   h ea d   to   th e   s tead y   s tate.     3 . 2 .     At t it ud Co ntr o l     Fig u r 3 ( B )   s h o w s   t h at  t h at titu d co n tr o h as  s ix   in p u ts   t h at  is   er r o r s   o f   r o ll,  p itc h ,   an d   y a w ,   an d   th er r o r   ch a n g e   r ate  o f   r o ll,  p itch ,   a n d   y a w .   A d d itio n all y ,   t h is   co n tr o h as   th r ee   o u tp u t s   n a m el y   t h r u s o f   r o ll,  p itch   a n d   y a w   to   co n tr o t h r o tatio n   o f   t h f o u r   m o to r s   o n   th q u ad r o to r .   I n   th i s   p ap er ,   t h p r o p o s ed   co n tr o l   is   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   ( F L C ) ,   m ea n w h ile  th al g o r ith m   ca n   n o co n tr o th s y s te m   o f   m u lti  i n p u m u lti   o u tp u ( MI MO ) ,   th er e f o r e,   th e   attit u d co n tr o is   m ad in to   t h r ee   co n tr o ls   t h at  i s   F L C   o f   r o ll,  p itch ,   a n d   y a as sh o w n   i n   F i g u r 9.           Fig u r 9 .    T h p r o p o s ed   attitu d co n tr o l sy s te m       Fig u r 9   s h o w s   t h at  t h er ar th r ee   f u zz y   co n tr o ls ,   n a m el y   f u zz y   co n tr o ls   o f   r o ll,  p itch   an d   y a w .   Fu zz y   co n tr o o f   r o ll  h as  t w o   in p u ts   t h at  is   r o ll  er r o r   an d   c h an g r ate  o f   r o ll  er r o r   an d   a n   o u tp u t h r u s r o ll.   Fu zz y   co n tr o o f   p itch   h as  t wo   in p u ts   t h at  is   p itc h   er r o r   an d   ch an g r ate  o f   p itc h   er r o r   a n d   an   o u tp u th r u s t   p itch .   Fu zz y   co n tr o l h a s   t w o   i n p u t s   n a m el y   y a w   er r o r   an d   ch an g r ate  o f   y a w   e r r o r   an d   an   o u tp u y a w   t h r u s t.             Fig u r 1 0 .    I n p u t v ar iab le  ( A )   E r r o r   an d   ( B )   Dy a w   d esi g n       T h p r o p o s ed   A ttit u d co n tr o u s es  f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   alg o r ith m   w it h   r u le  b ase  3 x 3 .   T h r u le  b ase  is   f u zz y   co n tr o w h ic h   th i n p u t s   an d   o u tp u h av e   t h r ee   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   w it h   m i n i m u m   a n d   m ax i m u m   v a lu e s   f o r   th u n i v er s al  s ets  r an g o f   i n p u er r o r s   o f   r o ll,  p itch   an d   y a w   t h at  ca n   b ca lcu lated   b y   u s i n g   t h eq u atio n   2 . 5 1 ,   2 . 5 2 ,   an d   2 . 5 3 .   I n   th i s   p ap er ,   th e   u n iv er s al  s ets   o f   i n p u t   er r o r   o f   r o ll,  p itch   a n d   y a h av t h s a m r an g [ - 0 . 3   0 . 3 ]   an d   th r ee   m e m b er s h ip   f u n c ti o n s   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 0 ( A ) .   T h f ig u r s h o w s   th at  th m e m b er s h ip   f u n c tio n s   co n s is o f   NS  ( n e g ati v s m a ll ) ,   Z   ( ze r o ) ,   an d   P ( p o s itiv s m all) .   I n   th i s   p ap er ,   th m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   r an g e   v al u e s   f o r   th u n iv er s al  s ets  o f   i n p u t   er r o r   ch an g r ate   o f   r o ll,  p itch ,   an d   y a w   h av t h s a m e   v al u a s   t h u n i v er s al  s ets  o f   i n p u er r o r   o f   r o ll,  p itch   an d   y a w   t h at  i s   [ - 1   1 ]   as  s h o w n   i n   Fig u r 10 ( B ) .   T h f ig u r s h o w s   t h at  t h m e m b er s h ip   f u n c tio n s   i n   th u n i v er s al  s et s   o f   er r o r   ch an g r ate  co n s is t o f   NS ( n e g ati v s m all) ,   Z   ( ze r o ) ,   an d   P ( p o s itiv s m all) .   T h m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   v alu e s   f o r   t h u n i v er s al  s et s   o f   o u tp u th r u s o f   r o ll,  p itch   a n d   y a w   ca n   b ca lcu lated   w i th   th e   eq u ati o n   2 . 1 2   an d   2 . 1 5   as  th th r u s th r o ttle  d e s ig n .   T h o u tp u v ar iab les  d esi g n   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.