طراحي سامانه كنترلي كشتي هوايي جهت عبور از قيچي باد با رويكرد برنامه‌ريزي بهره ديناميكي

Controller design of an airship based on dynamic gain scheduling for microburst passing

ابعاد بزرگ و پايين‌بودن مانور‌پذيري كشتي هوايي سبب شده است تا اين وسيله در برابر شرايط بد جو آسيب‌پذير باشد. به‌دليل ماهيت غيرخطي پديدة قيچي باد، استفاده از روش‌هاي كنترل كارآمد اجتناب‌ناپذير است. در اين پژوهش، براي يك كشتي هوايي، در مواجهه با قيچي باد در فاز نشست، كنترلگري با رويكرد برنامه‌ريزي بهرة ديناميك توسعه داده مي‌شود. در ابتدا مدلسازي ديناميكي شش درجه آزادي كشتي هوايي انجام شده و مدل تحليلي ويكوري به معادلات حركت الحاق مي‌گردد. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه تغيير قابل‌ ملاحظه‌اي بدون حضور سامانة كنترلي مناسب در حين پرواز در پارامترهايي از جمله ارتفاع، جابه‌جايي عرضي و زاوية غلت پديد مي‌آيد. براي اعتبارسنجي و مقايسة نتايج با روش پيشنهادي، يك كنترلگر تنظيم‌كننده درجه دو خطي بر كشتي هوايي جهت حفظ تعادل و شرايط دائمي پرواز اعمال مي‌گردد. نتايج حاصل نشان‌دهندة اهميت روش كنترلگر غير‌خطي و توانايي اين روش در كنترل كشتي هوايي در شرايط بد جو نسبت به روش كنترلر خطي است. با مطالعة نتايج چنين برداشت مي‌شود كه كنترلگر برنامه‌ريزي بهرة ديناميك توانسته ‌است تغييرات زياد ارتفاع، جابه‌جايي عرضي و زاوية غلت را به‌خوبي كنترل كند. اين مهم با كنترل مقادير زاوية حمله، سرعت عرضي و سرعت زاويه‌اي غلت انجام شده‌ است.

In this study, a Dynamic gain scheduling controller is designed to control landing phase of an airship while in existence of wind shear. Wind shear is vertical column sink of air which has a great local effect on airplane operation. This phenomena requires more attention in landing phase. Wind shear has non-linear attitude, hence to confront this phenomena, applying nonlinear controller is proposed. Dynamic gain schedule controller is one of the pioneer methods in nonlinear controllers and many desired results for nonlinear systems is reported for this method. In this study, at first the six degree of freedom equations for the airship is implemented. Then, Vicory model for simulation of microburst phenomena attached to airship equations. In the following, simulation has been done with the presence of microburst. The simulation results present a significant change without control system in parameters including altitude, lateral movement and roll angle during flight. Applying dynamic gain schedule formulation, a controller is designed for improving the performance of airship during the landing and taking off phases with presence of microburst phenomena. The study results represent the ability of dynamic gain schedule controller to control the significant changes in altitude, lateral movement and roll angle. Although some parameters as sliding slip angle and horizontal angle can’t be controlled as well as the other parameters.