طراحي يك كنترل كننده H∞-PID براي سيستم فرود خودكار يك پهپاد بر اساس سيستم ناوبري خارجي

Design of an H∞-PID Controller for an UAV Auto-Landing System Based on External Navigation

در اين مقاله، طراحي يك كنترل‌كننده جديد مقاوم جهت فرود خودكار پرنده‌هاي بال ثابت بدون سرنشين بر اساس اطلاعات ارسال‌شده از يك سيستم ناوبري خارج از پرنده مورد بررسي قرار گرفته است. از آنجا كه دشوارترين فاز پروازي يك هواپيماي بدون سرنشين فاز فرود است، معمولا بيشترين حوادث در اين فاز رخ مي دهد. لذا ارائه يك سيستم فرود خودكار با دقت بالا و با وجود اغتشاشات محيطي و نامعيني‌هاي سيستم براي اين فاز، اهميت فراواني دارد. سيستم ناوبري فرود مورد استفاده در اين مقاله، يك سيستم اپتيك و ليزر قابل حمل زميني است كه از روي باند، پرنده‌ي هدف را تعقيب نموده و اطلاعات مربوط به زاويه سمت و ارتفاع آن را نسبت به مركز باند فرود محاسبه مي كند. اما با توجه به خارجي بودن سيستم ناوبري، ارسال اطلاعات موقعيت براي پرنده ممكن است با تأخير براي آن ارسال شود. در اين راستا، سيستم كنترل پرنده مي‌بايست به‌گونه‌اي طراحي شود كه بر اساس اطلاعات دريافتي، پايداري پرنده را با وجود نامعيني‌هاي مدل، اغتشاشات محيط و مهم تر از همه، تأخير در ارسال اطلاعات موقعيت، حفظ نمايد. لذا در اين مقاله يك كنترل‌كننده جديد پايدارساز مقاوم براي برآورده كردن چالش‌هاي فوق و همچنين بر اساس محدوديت‌هاي ساختاري كنترل‌كننده‌ي پرنده، پيشنهاد شده است. در انتها نتايج شبيه سازي نرم افزاري بر اساس نرم‌افزار در حلقه ارائه ‌شده است. نتايج نشان‌دهنده‌ي قابليت‌هاي اين روش در كنترل فرود خودكار پرنده-هاي بدون سرنشين است.

The design of a robust controller for the automatic landing system is investigated for an unmanned fixed-wing aircraft based on an external navigation system. Since landing is the most difficult phase of flight, the major accidents occur in this phase. So, providing a high-precision automatic landing system in presence of environmental disturbances is very important for UAVs landing. The used landing navigation system is founded on a portable land-based laser-optics system which can track the UAV and calculate the altitude and direction of it toward the center of runway. However, the navigation system is external; sending them to the UAV can be done with a delay. In this regard, UAV’s control systems must be designed such that the stability of aircraft is satisfied based on information of navigation system with considering the model uncertainty, noises, disturbance and navigation delay. So in this paper, a new robust stabilizer controller is suggested for UAVs to overcome these challenges with considering some limitation in the structure of the controller. Finally, simulation results based on laboratory software in the loop is presented. The results indicate the capability of using proposed method for automatic landing of UAVs.