طراحی الگوریتم کنترل سرعت اتوماتیک UAV، مبتنی بر کنترلر پیشبین مدل

سیستم خلبان خودکار UAV برای فازهایی از پرواز نظیر پرتاب، مانورهای سریع در سرعت های بالا، کنترل اتوماتیک سرعت، تغییر ارتفاع و همچنین نشست و برخاست اتوماتیک ضروری می باشد. نامعینی نسبت به ضرایب آیرودینامیکی، غیرخطی بودن دینامیک و حذف نکردن اثرات کوپلینگ اینرسی (دینامیکهای مدل نشده) موجب پیچیدگی طراحی خلبان خودکار میگردد. هدف طراحی کنترل کننده ای است که علاوه بر کمک به تأمین پایداری مدل، قابلیت مقاوم سازی در برابر اختلال باد و نامعینی های موجود، سرعت هواپیما را نیز به طور اتوماتیک کنترلکرده و از عملکرد مطلوبی برخوردار باشد. این مقاله به بررسی کاربرد کنترل پیشبین مدل تطبیقی (AMPC) برای کنترل سرعت یک هواپیمای بدون سرنشین میپردازد. کنترل پیشبین مدل (MPC) یک روش بسیار قدرتمند از کنترل پیشرفته است که از یک مدل مفهومی برای پیشبینی خروجی ها در محاسبات کنترلی استفاده میکند. کنترل ماتریس دینامیک (DMC) اولین تکنیک از کنترل مدل پیشرفته است که در حال حاضر نیز در کنترل فرآیندها بخصوص برای سیستمهای شیمیایی و نیروگاه ها بسیار رایج است. با توجه به تغییر نقاط کار سیستم های تحت کنترل استفاده از مدل مفهومی به تنهایی در کنترل پیشبین بطور معمول کفایت نمیکند و بالا بردن کارایی و کیفیت کنترلر هزینه بر است. این مقاله سازوکاری را (بر اساس الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی(RLS برای شناسایی آنلاین سیستم هنگام تغییر در نقاط کار آن، در زمان محاسبه ی عملکرد کنترل DMC مطرح می کند. به طور کلی بررسی شده است که آیا کنترل پیشبین مدل تطبیقیADMC قادر است کنترل و ردیابی فرامین را برای هواپیما بهبود ببخشد یا خیر؟ همچنین سعی میشود علاوه بر دستیابی به مشخصه های پاسخ زمانی بهتر برای محدوه ی وسیعی از فرمانها، مقاومت در برابر نامعینی های پارامتری، دینامیکهای مدل نشده هواپیما، موتور و همچنین ردیابی مطلوب فرمانها بهتر شود. بنابراین استفاده از راهکارهای کنترلی پیشرفته شامل روشهای کنترل خطی و غیرخطی نظیر یک سیستم کنترل دو سطحی همراه با سیستم شناسایی بلادرنگ پیشنهاد میشود.

کلیدواژه ها:

خلبان خودکار UAV ، کنترل پیشبین مدل نظـارتی خـود تطبیـق ، کنتـرل سـرعت اتوماتیـک ، حـداقل مربعات بازگشتی ، ضریب فراموشی ، کوپلینک اینرسی ، مدل غیرخطی