کنترل هواپیما در مرحله فرود در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آیرودینامیکی توسط کنترل‌کننده مد لغزشی بهینه

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله یک سیستم کنترل مد لغزشی برای سیستم فرود خودکار هواپیما با دینامیک خطی شده بر اساس تنظیم‌کننده‌های خطی مرتبه دوم در حضور اغتشاشات ناشی از بارهای آئرودینامیکی طراحی شده است. در سیستم کنترل مد لغزشی  برای به دست آوردن قانون کنترلی نیاز به معکوس پذیری ماتریس ورودی  هست، اما در اکثر سیستم های واقعی به دلیل برابر نبودن تعداد ورودی‌ها با تعداد حالت‌های سیستم این ماتریس مستطیلی است. به همین دلیل باید از روش‌های خاصی برای معکوس سازی ماتریس ورودی استفاده کرد اما روش‌های موجود برای معکوس پذیری ماتریس‌های مستطیلی اغلب یا به دلیل بزرگی ابعاد سیستم قابل پیاده‌سازی نیست و یا امکان کنترل مطلوب تمام متغیرهای حالت میسر نمی‌گردد. در مقاله حاضر از یک نوع تبدیل ماتریسی برای مربعی سازی ماتریس ورودی استفاده خواهد شد که بر مبنای تنظیم‌کننده‌های خطی مرتبه دوم عمل می‌کند و عملکرد سیستم کنترلی را به شکل چشمگیری بهبود می‌بخشد. اما در این روش نامعینی‌ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین‌رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم‌های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده‌شده است. مدل مورد مطالعه ،یک مدل خطی شده از هواپیما بوئینگ 747 در مرحله فرود در مواجه با باد برشی است. مسیر کامل پرواز در مرحله فرود شامل دو فاز سرش با شیب ثابتو پاشنه نشینی است، که هواپیما باید این مسیر را در حرکت طولی به عنوان مسیر مرجع تعقیب کند که شامل پروفیلی از خط مستقیم و منحنی نمایی است که در طول این مسیر ارتفاع خود را کاهش می‌دهد.
اما در این روش نامعینی‌ها و اغتشاشات خارجی در نظر گرفته نشده است. ازاین‌رو روش تبدیل ماتریس را برای سیستم‌های دارای نامعینی و اغتشاشات خارجی گسترش داده‌شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Kimberlin R.D., Flight Testing of Fixed - Wing Aircraft ، AIAA ،2003.
[2] Shue S. P., Agarwal R .K., Design of automatic landing systems using mixed H2/HQ control، Journal of Guidance، Control، and Dynamics 22 (1), 103.114 ،http://dx.doi.org/10.2514/2.4356,1999.
[3] Prasad , Pradeep S., Automatic landing system design using feedback linearization method، in: Proceedings of AIAA Info tech Aerospace Conference and Exhibit، 2007.
[4] Nho K., Agarwal R.K., Automatic landing system design using fuzzy logic ،Journal of Guidance، Control ،and Dynamics 23 (2), 298–304،http://dx.doi.org/10.2514/2.4522, 2000.
[5] Liao F., Wang J.L., Poh E.K.، D.Li, Fault-tolerant robust automatic landing control design، Journal of Guidance، Control، and Dynamics 28 (5), 854–871, 2005.
[6] Mori R., Suzuki S., Sakamoto Y., Takahara H., Analysis of visual cues during landing phase by using neural network modeling ،Journal of Aircraft 44 (6), 2006–2011, 2007.
[7] Suzuki S., Sakamoto Y., Sanematsu Y., Takahara H., Analysis of human – pilotcon – troll inputs using neural network، Journal of Aircraft 43(3), 793 –798, 2006.
 [8] Thurrowgood S., Moore R. J. D., Soccol D., Knight M., and Srinivasan M.V.,
A biologically inspired, vision-based guidance system for automatic landing of a
fixed-wing aircraft, Journal of Field Robotics, vol. 31, No. 4, pp. 699–727, 2014.
[Online].Available:http://dx.doi.org/10.1002/rob.21527
[9] Hervas J. R., Reyhanoglu M., and Tang H., Nonlinear automatic landing control of
unmanned aerial vehicles on moving platforms via a 3d laser radar, AIP Conference
Proceedings, Vol. 1637, No. 1, 2014.
[10]  Serra P., Cunha R., Hamel T., Cabecinhas D., and C. Silvestre, Landing on a moving
target using image-based visual servo control, in Decision and Control (CDC), 2014
IEEE 53rd Annual Conference on, Dec 2014, pp. 2179–2184.
[11] Schkoda  and Crassidis A., Dynamic Inversion Control for Non-Square Systems with Application to Aircraft Longitudinal Control, in AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference and Exhibit, Hilton Head, 2007.
[12] J.Hung، W.Gao، J.Hung،Variable structure control: Asurvey، IEEE Transactions on Industrial Electronics 40(1), 2–22, 1993.
[13] Slotine J., Li W., Applied Nonlinear Control، Prentice – Hall، 1991.
[14] Bryson، A. E.، Control of Spacecraft and Aircraft، Princeton University Press، Princeton، NI، 1994.
[15] Kang W., De P. K., and Isidori A., Wight 
Wind shear via Nonlinear H،Methods، Proceeding of the 31st Conference on Decision and Control، Tucson، Arizons، December 1992، pp. 1135-1 142
[16] Hung J., Gao W., Hung J., Variable structure control: A survey، IEEE Transactions on Industrial Electronics 40(1), 2–22, 1993.
 [17] Optimal control theory — an introduction، Donald E. Kirk، Prentice Hall، Inc.، New York , 1971.
[18] Capron B. D. O. and Odloak D., An extended linear quadratic regulator with
zone control and input targets, Journal of Process Control, Vol. 29, pp. 33 – 44, 2015.