طراحی خلبان خودکار مبتنی بر کنترلگر PID، برای یک پهپاد با الگوریتم فراابتکاری فرهنگی

در مسائل مهندسی با دینامیک پیچیده و تعداد متغیرها و قیود زیاد، عملا بهینه سازی طراحی به روشهای کلاسیک که مبتنی بر مشتق می باشند غیر ممکن است . برای رفع این چالش ، الگوریتم های فراابتکاری توسعه یافته اند. مباحث حوزه مهندسی هوافضا، خود در زمره مسائل پیچیده بوده و استفاده از این الگوریتم ها ناگزیر است . در این مقاله برای تبیین و انتخاب الگوریتم بهینه ساز مناسب برای طراحی خلبان خودکار، ابتدا چند مسئله استاندارد مقید و محدود طرح می شود. مسائل با سه الگوریتم ژنتیک ، فرهنگی و کلونی زنبور عسل ، حل می شوند. پاسخ ها با نتایج حل سایر منابع و محققین مقایسه شده و بر دقت حل و پیاده سازی الگوریتم ها صحه گذاشته می شود. پس از انتخاب الگوریتم مناسب برای طراحی ، جبرانساز مقاوم برای یک پهپاد (UAV) در کانالهای کنترلی فراز (Pitch) و غلت (Roll) طراحی می گردد. قیود طراحی ، حاشیه های فاز و بهره به عنوان پارامتر معیار مقاوم بودن و مشخصات پاسخ به پله واحد به نمایندگی از کیفیت عملکرد کانال حلقه بسته ، می باشند. نوآوری این مقاله در طراحی مستقیم خلبان خودکار با تعیین قیود مناسب طراحی است . در طراحی از الگوریتم فراابتکاری استفاده می شود که شاخه ای از یادگیری ماشین به روش بدون ناظر بوده و یادگیری بر اساس مقدار و جهت تغییر تابع برازندگی (تابع پاداش) که تجربه طراح خبره در آن نهفته است ، صورت می گیرد.