کاربرد کنترل بهینه در پرواز یک هواپیمای بدون سرنشین

مساله کنترل بهینه غیر خطی علاقه پژوهش گران را در زمینه های مختلف مانند کنترل هواپیماها، هلیکوپتر ها و سفینه های فضایی به خود جلب کرده است. از دیر باز شناسایی موقعیت های مختلف جغرافیایی مختلف جهت مطالعات راهبردی از مهم ترین نیاز ها در کشور های مختلف بوده است. در این بین استفاده از هواپیماهای بدون سر نشین به علت قابلیت های بسیار بالای آن ها کاربرد گسترده ای یافته است. از طرفی ساختار ملخ هواپیمای بدون سرنشین در کنترل وضعیت انتقال و نوع حرکت آن تاثیر به سزایی دارد. در مورد تولید مسیر و نوع ساختار هواپیماهای بدون سرنشین مسائل کنترل بهینه به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. در این مطالعه جهت پاسخ به مسائل کنترل بهینه خطی درجه دوم انتگرال گیرهای نگهدارنده ساختار ارائه خواهد شد. هدف، ساختن روشی است که بتواند برای انتگرال گیری مسائل غیرخطی در صورتی که قبلا خطی شده باشند، به کار رود. معادلات با استفاده از یک روش تکرار بر روی یک شبکه ثابت با این محدودیت که در هر تکرار تنها بتوان از نتایج به دست آمده در تکرار قبلی روی آن شبکه ثابت استفاده کرد، پاسخ داده شده اند. از سوی دیگر، این مساله، نیاز به یک انتگرال گیری عددی از معادلات دیفرانسیلی ماتریس ریکاتی دارد که پاسخ دقیق آن یک ماتریس معین مثبت متقارن وابسته به زمان است که پایداری معادلات را برای این وضعیت کنترل می کند. درحالت کلی، این ویژگی، توسط روش های عددی حفظ نمی شود و نیاز به ساخت روش های نمایی مرتبه دوم بر اساس بسط سری های مگنس می باشد که به صورت بی قید و شرط مثبت بودن را برای این مسائل حفظ کند. در نهایت عملکرد الگوریتم ها با برقراری ثبات در یک ملخ چهار پر هواپیما که یک وسیله هوایی بدون سر نشین است، توضیح داده شده است.

کلیدواژه ها:

کنترل بهینه ، معادله دیفرانسیل ریکاتی ، بسط مگنس ، هواپیمای بدون سرنشین