رويكرد برنامه ريزي شده بهره تطبيقي به منظور كنترل مانور طولي هواپيما

Adaptive Gian Scheduling Strategies for Aircraft Longitudinal Maneuvers Control

ناپايداري، نايقيني مدل و اختلالات موجود در سامانه يك هواپيما كه در حالت پرواز مداوم و مستقيم الخط قرار دارد و مي خواهد يك مانور طولي را انجام دهد سبب مي شود كه انجام چنين مانوري بدون كمك يك كنترل كننده امكان پذير نباشد. با توجه به آنكه معادلات ديناميكي هواپيما غيرخطي هستند، استفاده از يك كنترل كننده خطي كه بر مبناي خطي سازي در يك نقطه كار طراحي شده باشد، كارآيي رضايت بخشي نخواهد داشت. به اين ترتيب، لزوم استفاده از كنترل كننده هاي غيرخطي محرز مي گردد. در اين مقاله جهت طراحي كنترل كننده از روش برنامه ريزي شده بهره استفاده شده است. طراحي كنترل كننده برنامه ريزي شده بهره ، شامل دو مرحله متمايز است: مرحله اول، طراحي كنترل كننده هاي خطي كه اجزاي كنترل كننده برنامه ريزي شده بهره مي باشند. مرحله دوم، برنامه ريزي يعني تعيين ضابطه اي كه تحت آن، يكي از كنترل كننده هاي خطي در حلقه بسته قرار گيرند. كنترل كننده هاي خطي مورد نياز از طريق روش هاي كنترل بهينه انتخاب گرديده اند و جهت تعيين تعداد و محل نقاط خطي سازي شده و تعيين معياري براي استفاده از هر يك از كنترل كننده هاي خطي از مفاهيم حاشيه پايداري و متريك v-gap استفاده شده است. لازم به ذكر است در اين تحقيق مانور طولي كه به عنوان فرمان و يا سيگنال مبنا از هواپيماي در حالت پرواز مداوم مستقيم الخط خواسته شده، مقدار ثابت چرخش براي زاويه پيچ است. نتايج نشان داد با تركيب كنترل كننده غيرخطي برنامه ريزي شده بهره و سامانه غيرخطي در يك حلقه بسته، مانور طولي مورد نظر به نحو مطلوبي صورت پذيرفت

In an aircraft system that is in the rectilinear steady flight state ready for a longitudinal maneuver, instability, model uncertainty, and disturbances could make the maneuver impossible without the help of a controller. Considering that the dynamical equations of the aircraft are nonlinear, using a linear controller designated based on linearization at the equilibrium of the point may not be entirely efficient. Therefore, using non-linear controllers is of utmost importance. The present study aimed to design a controller using the gain scheduling method. Designing the gain scheduling-based controller was performed in two stages. Initially, linear controllers were developed, which were the controlling components of gain scheduling. The second stage involved planning in order to determine the criteria based on which one of the linear controllers was in the closed loop. The required linear controllers were selected through optimal control methods. In order to verify the number and location of the linearized points and criteria for using the linear controllers, the concepts of stability margin and v-gap metric were applied. Furthermore, longitudinal maneuver, which is requested as a command or a base signal in the rectilinear steady flight state, was considered as the rotational constant value for the Pitch angle. According to the results, combining the nonlinear gain scheduling controller and a nonlinear system in a closed loop could contribute to the desired longitudinal maneuver.