تخمين غير خطي خصوصيات مودهاي پروازي هواپيما در مانور اسپين با استفاده از الگوريتم تجزيه مودهاي تجربي (EMD) و انتقال هيلبرت

Nonlinear Estimation of Flight Mode characteristics in Spin Maneuver by using Empirical Mode Decomposition Algorithm and Hilbert Transform

در اين تحقيق انتقال هيلبرت هوانگ به‌ همراه تحليل طيفي تجربي براي تحليل و شناسايي مودهاي پروازي در مانور اسپين مورد بررسي قرار مي‌گيرد. روش‌هاي سنتي تحليل داده‌ها، همگي مبتني بر فرض خطي بودن و ايستا بودن فرآيند مورد بررسي هستند. اما در سامانه‌هاي واقعي همچون داده‌هاي پروازي مربوط به مانورهاي غير خطي، داده‌ها عمدتا هم غير‌خطي و هم غير‌ايستا هستند كه اين امر تحليل داده‌هاي چنين سامانه‌اي را به‌كمك روش‌هاي ياد شده دچار دشواري مي‌نمايد. انتقال هيلبرت يك روش تحليل داده‌هاي شبه تجربي است كه بر يك بنيان تطبيقي استوار است و مي‌تواند بياني داراي معني فيزيكي را از داده‌هاي يك فرآيند غير‌خطي و غير‌ايستا ارائه نمايد. از اينرو در اين مقاله روشي براي شناسايي مودهاي پروازي با استفاده از داده‌هاي اندازه گيري شده در پرواز با استفاده از الگوريتم تحليل طيفي تجربي و نيز انتقال هيلبرت ارائه مي‌گردد. بمنظور اعتبار سنجي روش نتايج ابتدا با نتايج حاصل از تحليل كلاسيك مقايسه مي‌گردد كه نشان از عملكرد صحيح الگوريتم استخراج شده دارد. در نهايت اين الگوريتم براي شناسايي خصوصيات مودهاي پروازي در مانور غير خطي اسپين اعمال مي‌شود. نتايج نشاندهنده 5 مود پروازي شناسايي شده مي‌باشد كه مود اول مربوط به اغتشاشات وارد بر هواپيما در مانور اسپين، مود دوم مربوط به پاسخ به ورودي‌هاي كنترلي و در نهايت سه مود ديگر مربوط به مود فوگوئيد و مودهاي پروازي غير استاندارد با نسبت ميرايي پايين هستند كه به علت كوپلينك حركت طولي و عرضي بوجود آمده‌اند و توسط روشه‌هاي كلاسيك قابل شناسايي نمي‌باشند.

Identification of spin maneuver flight characteristics is the focus of this paper. To analyse airplane flying quality, identification of the dynamic modes and extraction of their characteristics is essential for assessment of the airplane dynamic stability and response-to-control. The paper aims to present a new method for identification of some flight modes, including natural and nonstandard modes, and extraction of their characteristics the same as instantaneous frequency and instantaneous damping ratio, directly from measurements of flight parameters in the time domain in nonlinear flight regime. Firstly, a conceptual method based on the Empirical Mode Decomposition (EMD) algorithm is proposed. The key issue of the EMD algorithm is to represent the signal as the summation of the pattern and detailed parts, besides separating them from each other. By utilizing the Empirical Mode Decomposition (EMD) capabilities in real-time, a local-online algorithm is introduced which estimates the signal intrinsic mode functions Secondly, by applying Hilbert- Huang transformation to IMFs obtained by EMD algorithm, the flight characteristics the same as instantaneous frequency and instantaneous damping ratio for flight mode has been estimated from spin measured flight data. The results indicate the appropriate performance of the identification method in nonlinear flight regime.