استفاده از ویژگی تسطیح دیفرانسیلی در طراحی خلبان خودکار برای هواپیمای B-۷۴۷

این مقاله با رویکردی جدید به طراحی خلبان خودکار برای هواپیمای مسافربری B-۷۴۷ می پردازد. در این نوشته، ایده اصلی ارائه و بسط مبتنی بر استفاده از ویژگی تسطیح دیفرانسیلی دینامیک سیستم در طراحی مشاهده کننده غیرخطی متغیرهای دینامیکی و استفاده از آن در روند تولید دستور کنترلی لازم برای تعقیب مسیر هدایتی مرجع می باشد. استفاده از تکنیک سیستم های مسطح منوط به اثبات تسطیح دیفرانسیلی معادلات دیفرانسیل حاکم بر مدلدینامیکی انتخاب شده می باشد. بر اساس تعریف سیستم های مسطح، دسته ای از متغیرهای خروجی سیستم به عنوان نامزد متغیرهای مسطح توسط آزمون های مطرح مورد بررسی و تحقیق قرار می گیرند. چهارچوب تکنیک تسطیح دیفرانسیلی با بیان مجدد معادلات دیفرانسیلی حاکم بر رفتار سیستم، توانایی دستیابی به توابعی برای تمامی متغیرهای دینامیکی بر حسب متغیرهای مسطح و مشتقات مرتبه بالاتر آنها را ایجاد می نماید. این قابلیت که خود سنگ بنایی برای مشاهده ی کلیه متغیرهای دینامیکی سیستم محسوب می شود، می تواند گزینه مناسبی در برطرف نمودن عدم رویت پذیری سیستم های غیرخطی مطرح باشد. خلبان خودکار بر مبنای مشاهده گر غیرخطی ارائه شده در این مقاله، توانایی تعقیب دسته وسیعی از مسیرهای مرجع با خطای قابل قبولی را دارد. همچنین مشاهده گر غیرخطی تحلیلی مبتنی بر تکنیک سیستم های مسطح که به صورت نرم افزاری تمامی متغیرهای دینامیکی سیستم را در اختیار می گذارد، می تواند به عنوان گزینه مناسبی در زمینه سیستم های مازاد مطرح شود. اعتبارسنجی عملکرد خلبان خودکار مبتنی بر تکنیک سیستم های مسطح با مقایسه تعقیب کننده خطی بهینه LQR طراحی شده برای مدل دینامیک طولی هواپیما صورت گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از عملکرد بسیار مناسب تر در استفاده از تکنیک سیستم های مسطح برای این منظور می باشد.

کلیدواژه ها:

تکنیک سیستم های مسطح ، خلبان خودکار ، کنترل غیرخطی ، دینامیک غیرخطی ، مشاهده گر غیرخطی