فرود بهينه پرنده بدون سرنشين به روش بسط مرتبه بالاي برداري

Optimal Landing of Unmanned Aerial Vehicle Using Vectorised High Order Expansions Method

در اين پژوهش، روشي نوآورانه براي محاسبه متغيرهاي حساسيت مرتبه بالا و طراحي فرامين هدايت بر مبناي آن، به منظور فرود بهينه يك پرنده بدون سرنشين ارائه شده است. اين روش كه اصطلاحا بسط مرتبه بالاي برداري ناميده مي شود، بر اساس توسعه روش بسط مرتبه بالا و پياده سازي آن بر اساس محاسبات ماتريس-مبنا شكل گرفته است. با تركيب بسط مرتبه بالاي برداري با تئوري كنترل بهينه، در اين تحقيق روشي براي طراحي و استخراج فرامين شتاب به منظور مانور فرود ارائه شده است. با بهره مندي از روش پيشنهادي، متغيرهاي حساسيت براي مسئله مورد نظر تا مرتبه 6ام استخراج شده و سپس با اندازه گيري ميزان انحراف متغيرهاي حالت از مقدار اوليه، فرمان شتاب و مسير مرجع در شبيه سازي ها به روز مي گردند. به منظور ارزيابي عملكرد، 3 سناريوي متفاوت با اغتشاشات اوليه متنوع در نظر گرفته شده و نتايج شبيه سازي قانون هدايت پيشنهادي به طور كامل ارائه شده است.

In this research, an innovative approach has been proposed to the calculation of high order sensitivities and designing its guidance commands for an unmanned aerial vehicle landing strategy design. This method, which is called vectorised high order method, has been developed based on high order expansions method and its implementation using matrixbased mathematical calculations. In this research, a method is presented to design and extract the acceleration commands for landing maneuvers, by combining the vectorised high order expansions method and optimal control theory. Accordingly, the sensitivity variables for the given problem are calculated up to the 6th term and then the reference trajectory and acceleration command in the simulations are updated based on the initial deviations. In order to performance evaluation of the proposed method, 3 landing scenarios with the different initial deviations have been considered and the results of simulation of the proposed guidance law have been presented.