بخشی از مقاله
خلاصه
معادلات وضعیت هواپیماها، اکثرا معادلاتی غیرخطی هستند، پس برای کنترل آنها در حالتی نزدیک به حالت واقعی باید از روشهای کنترل غیرخطی استفاده شود. یکی از این روشها, روش کنترل پسگام ترکیبی میباشد که یک روش بر پایه لیاپانوف برای طراحی کنترلهای پایدار سیستمهای دینامیکی غیرخطی میباشد. از آنجایی که در عمل شاهد حضور اغتشاشات و عدم قطعیتهای مختلف در سیستم هستیم، نیاز داریم که کنترلکننده طراحی شده قابلیت تطبیق پذیری در برابر این عدم قطعیتها و اغتشاشات را داشته باشد.
در این مقاله، پس از شبیه سازی هواپیما بال دلتا با توجه به معادلات دینامیکی و سینماتیکی آن با استفاده از روش تطبیقی پسگام یک کنترلکننده حالت پایدار برای سیستم غیرخطی هواپیما طراحی و پایداری آن توسط تئوری لیاپانوف اثبات میشود. نتایج شبیهسازی، دقت ردیابی حالتهای مختلف و موفقیتآمیز بودن روش کنترل پسگام تطبیقی ترکیبی را نشان میدهند.
.1 مقدمه
با توجه به پیشرفت بسیار زیاد علم کنترل، هنوز هم انتخاب یک روش کنترلی مناسب و اینکه کدام روش کنترلی برای کدام نوع سیستم ها مناسبتر است ساده نمیباشد. در این مقاله به بررسی روش کنترل تطبیقی پسگام ترکیبی برای هواپیما بال دلتا پرداخته شده است. معادلات وضعیت هواپیماها، اکثرا معادلاتی غیرخطی هستند، پس برای کنترل آنها در حالتی نزدیک به حالت واقعی باید از روشهای کنترل غیرخطی استفاده شود.
یکی از این روشها, روش کنترل پسگام ترکیبی میباشد که یک روش بر پایه لیاپانوف برای طراحی کنترلهای پایدار سیستمهای دینامیکی غیرخطی میباشد. از آنجایی که در عمل شاهد حضور اغتشاشات و عدم قطعیتهای مختلف در سیستم هستیم، نیاز داریم که کنترلکننده طراحی شده قابلیت تطبیق پذیری در برابر این عدم قطعیتها و اغتشاشات را داشته باشد. بنابراین از روش اصلاح شدهی کنترل تطبیقی پسگام در این پایاننامه استفاده کرده ایم.
روش کنترلی پسگام یکپارچه یک روش کنترلی مناسب برای سیستم های غیرخطی فیدبک اکید با عدم قطعیت است. یکی از معایب این روش کنترلی افزایش پیچیدگی ایجاد شده توسط مشتقات تکراری از ورودی های کنترل مجازی میباشد. یک راه حل برای جلوگیری از مسئله پیچیدگی استفاده از تکنیک کنترل سطح دینامیکی است که در آن یک فیلتر مرتبه اول برای ورودی کنترل مجازی در هر مرحله به کار میرود، طوریکه مشتق ورودی های کنترل مجازی می تواند صرف نظر شود
اگرچه به علت استفاده از فیلترهای مرتبه اول، خطاهای تاخیر فیلترینگ منجر به محدوده خطاهای ردیابی بزرگ میشود و دقت ردیابی را کم میکند . یک راه حل دیگر برای جلوگیری از مسئله پیچیدگی استفاده از مشتق گیر های دقیق است
از طرف دیگر در روش های کنترل تطبیقی گذشته، تنها خطای ردیابی برای به روز رسانی تخمین های پارامترها اعمال میشد که همگرایی پارامترها حتی اگر سیگنالهای ورودی برای شرایط تحریک پایا کافی باشد، بسیار کند خواهد بود. کنترل تطبیقی ترکیبی از خطاهای ردیابی و خطاهای پیشبینی برای به روز رسانی تخمین پارامترها به منظور دستیابی به دقت ردیابی بالاتر و همگرایی پارمتری بهتر استفاده میکند
در کنترل تطبیقی ترکیبی مدلهای شناسایی و فیلترهای خطی معمولا برای تولید خطاهای پیشبینی استفاده میشوند. مزایا و برتری کنترل تطبیقی ترکیبی در سیستم های گوناگون در طول دهه ی اخیر اثبات شده است
در این پایان نامه از روش کنترل تطبیقی پسگام برای کنترل یک هواپیما با بال دلتا استفاده میشود که در آن مشتقات ورودی کنترل مجازی با استفاده از مشتقگیرهای دقیق خطی یا غیرخطی تولید می شوند به طوریکه از مسئله پیچیدگی روش پسگام میتوان چشمپوشی کرد. همچنین مدل ریاضی هواپیما با توجه به کتاب کنترل مقاوم و تطبیقی با کاربردهای هوافضا نوشته کوین وایر و یوجین لاورتسکی بدست آمده است
.2 مدل دینامیکی حرکت بال دلتا
در این مقاله از مدل دینامیکی حرکت بال دلتا به شکل زیر استفاده می کنیم:
شکل -1 نمای کلی هواپیما بال دلتا که زاویه چرخش هواپیما، میزان چرخش و ورودی کنترل و بال دیفرانسیلی میباشند
