طراحی یکپارچه هدایت و کنترل غیرخطی مقاوم پرنده بال‌ثابت دم‌نشین تک‌روتور جهت ردیابی مسیر و پرواز ایستا | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 58، شماره 4، 1405 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2026.24640.7890 | ||
| نویسندگان | ||
| محسن سهراب؛ سید حسین ساداتی* ؛ مصطفی خزائی | ||
| دانشگاه صنعتی مالک اشتر | ||
| چکیده | ||
| کنترل پهپادهای دم‌نشین تک‌موتوره به دلیل دینامیک غیرخطی، کوپلینگ آیرودینامیکی محورها و بروز تکینگی در زوایای نزدیک به ۹۰ درجه، با چالش‌های اساسی مواجه است. مقاله حاضر، یک استراتژی هدایت و کنترل یکپارچه و مقاوم برای پرواز ایستایی و ردیابی مسیر سه‌بعدی این پرنده‌ها ارائه می‌دهد. جهت غلبه بر این چالش‌ها، یک معماری کنترلی هیبریدی بر پایه مدل‌سازی شش درجه‌آزادی توسعه یافته است. در این معماری، حلقه بیرونی (کنترل موقعیت) از فرمولاسیون برداری مبتنی بر کواترنیون بهره می‌برد تا محدودیت‌های تکینگی زوایای اویلر را مرتفع سازد. برای حلقه درونی (کنترل وضعیت)، کنترل وارون دینامیک غیرخطی افزایشی به کار گرفته شده است. این الگوریتم با استفاده از بازخورد شتاب زاویه‌ای، وابستگی به مدل‌های تحلیلی پیچیده را کاهش داده و مقاومت سیستم را در برابر عدم‌قطعیت‌ها تضمین می‌کند. تخصیص فرامین کنترلی بین سطوح آیرودینامیکی و سیستم کنترل پیشران ملخ نیز از طریق الگوریتم حداقل مربعات وزن‌دار با جریمه‌های متغیر بلادرنگ انجام می‌پذیرد. افزون بر این، تکنیک فیلتر دستورات جهت مهار نویزهای سنسوری و جلوگیری از اشباع عملگرها در ساختار کنترلی تعبیه شده است. ارزیابی عملکرد سیستم از طریق شبیه‌سازی عددی در حضور عدم‌قطعیت‌های شدید پارامتریک (۳۰٪ خطای مدل‌سازی) و اغتشاشات متغیر جوی (باد درایدن) انجام گرفته است. مقایسه نتایج با روش وارون دینامیک کلاسیک، برتری چشمگیر استراتژی پیشنهادی را در دفع قوی اغتشاشات، حذف نوسانات فرکانس‌بالای عملگرها و تضمین انتقال نرم و پایدار پرنده نشان می‌دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مدل غیرخطی شش درجه‌آزادی؛ کنترلر غیرخطی وارون دینامیک؛ پرنده دم‌نشین تک موتوره بال ثابت؛ فاز پرواز ایستایی؛ عدم قطعیت باد گسسته | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 91 |
||