بخشی از مقاله
چکیده: در سیستمهای تحت کنترل، حضور یک عملگر معیوب میتواند باعث کاهش عملکرد آنها، ناپایداری و حتی موجب حوادث و سوانح اسفباری شود. فلذا، تکنیک کنترل تطبیقی در حضور عیب، یکی از مهمترین موضوعات مورد توجه در طراحی کنترلکنندههای تحمل پذیر در برابر عیب، در سیستمهای پرواز، برای بالا بردن سطح ایمنی پروازهاست. وقوع عیب موجب تغییرات ساختاری و یا عدم قطعیتهای پارامتری در سیستم تحت کنترل میشود، بنابراین برای اینگونه سیستمهای تحت کنترل، مدلی جدید و کنترلکنندهای نو مورد نیاز است.
در این مقاله، یک کنترلکننده تطبیقی برای مقابله با عدم قطعیتهای ناشی از عیوب رخداده طراحی میشود. کنترلکننده تطبیقی پیشنهادی، بر روی یک مدل دینامیکی هواپیمای تجاری بزرگ، که حرکت طولی و عرضی آن در نتیجه استفاده از مدل اختلاف تراست کوپل شدهاند، پیاده سازی میشود. طرح کنترلی پیشنهادی، به مدل دینامیکی در حضور عیب رخداده در عملگرهای رادر، ایلرون و موتور اعمال میشود. آسیب درنظر گرفته شده برای این عملگرها از نوع »قفل شدن در جا« درنظر گرفته شده است، یعنی پس از وقوع عیب، سطوح کنترلی در یک مقدار نامعین و ثابت باقی خواهند ماند. در انتها شبیه-سازیها انجام شده و نتایج حاصله بررسی شده است.
-1 مقدمه
برای هواپیمای MD11 مورد طراحی و تست پروازی قرار گرفت -5] .[4 بعد از آن، چندین روش کنترلی مختلف، تحت عنوان سیستم های کنترل تحمل پذیر در برابر عیب فعال و غیرفعال، برای کنترل هواپیما در حضور عملگرهای معیوب استفاده شده است. سیستمهای کنترل تحمل پذیر در برابر عیب غیرفعال، که مبتنی بر تکنیکهای کنترل مقاوم هستند، تنها برای آسیبهای تعریف شده از قبل برای سیستم مناسب هستند .[6]
از طرفی این روش ها برای حل بهینه و به هنگام مسئله , نیازمند نرم افزار و سخت افزار پیچیده تری در سیستمهای کنترل پرواز خواهند بود. رویکرد دیگر روش کنترل تحمل پذیر در برابر عیب فعال نامیده می شود، که با استفاده از تکنیکهای شناسایی و تشخیص عیب و همچنین روشهای کنترلی مختلف قادر به کنترل و بازیابی پایداری هواپیمای آسیب دیده هستند .[7] کنترل تطبیقی یکی از این روشها بوده که حتی بدون نیاز به زیرسیستم شناسایی و تشخیص عیب به طور برخط و تطبیقی، با به روز رسانی پارامترهای کنترل کننده با استفاده از قوانین تطبیق، پایداری هواپیمای آسیب دیده را تضمین میکند .[8-9]
عدم نیاز به زیرسیستم تشخیص و شناسایی عیب، هزینه طراحی کنترل کننده را کاهش می دهد و از طرفی پاسخ سیستم را سریعتر می کند، به طور کلی، سیستم های کنترل تطبیقی مبتنی بر تئوری لیاپانوف با یک سری فرضیات برای اثبات، همراه هستند. نوع دیگری از سیستمهای کنترل تطبیقی به نام »کنترل مقاوم تطبیقی« موسوم هستند. در این نوع، هدف طراحی یک کنترلکننده تطبیقی است که قادر است با استفاده از سایر سطوح کنترلی باقیمانده در هنگام وقوع عیب در عملگر وارد عمل شده و پایداری و عمل-کرد مطلوب را تضمین نماید.
در این مقاله، یک جبرانساز تطبیقی با استفاده از مدل اختلاف تراست برای هواپیما در حضور عملگرهای معیوب طراحی می شود. مسئله مهم، طراحی یک جبرانساز تطبیقی است که قادر باشد عملکرد مطلوب سیستم را در حضور عملگر معیوب حفظ کند. ویژگی مهم این تکنیک این است که کنترل کننده نیاز به دانستن زمان و میزان آسیب ندارد و کنترل کننده طراحی شده قادر است، بعد از آسیب، پایداری و عملکرد مطلوب هواپیما را حفظ نماید.
-2 مدل هواپیما
در این بخش مدل هواپیما براساس انحراف ایلرون و تراتل موتور نامتقارن نشان داده میشوند .[10] برای این کار تراستهای موتورها یعنی TL، TR برای موتور چپ و راست معرفی میشوند. اختلاف تراست موتورها حرکت های طولی و عرضی هواپیما را به طور همزمان تحت تاثیر قرار میدهند. برای بررسی تاثیر اختلاف تراست موتورها بر روی حرکت هواپیما تراستهای موتورها در صفحه های x ،y و z تجزیه شده اند تا حرکتهای انتقالی و چرخشی در هر صفحه جداگانه مورد بررسی قرار گیرد.
-3 طراحی جبران ساز
در این بخش، در مرحله اول یک جبرانساز برای عملگر معیوب را در یک سیستم خطی مدل می کنیم و سپس یک تکنیک جبران ساز خطای تطبیقی را برای پایداری مجانبی سیستم در حالت ناپایدار در حضور عملگر معیوب توسعه می دهیم.
