تنظيم بهينه كنترل كننده PID بر روي سيستم چند متغيره خلبان خودكار طولي هواپيما براساس الگوريتم اجتماع ذرات (PSO)

Optimal PID Controller Tuning for Multivariable Aircraft Longitudinal Autopilot Based on Particle Swarm Optimization Algorithm

خلاصه: در اين مقاله طراحي كنترل كننده بهينه حول محور طولي در يكي از شرايط پروازي سيستم چندمتغيره هواپيما براي كنترل مجزاي زاويه حمله از زاويه وضعيت پيچش (كه در مدهاي اعمال نيروي مستقيم حول محورطولي مورد استفاده مي‌گيرد) با استفاده از الگوريتم بهينه سازي اجتماع ذرات (PSO) ارايه مي‌شود. همان طور كه مي‌دانيم طراحي كنترل كننده حول محور طولي و حول محور سمتي- جانبي منجر به طراحي سيستم خلبان خودكار در هواپيما خواهد شد. سيستم خلبان خودكار در اكثر سازه‌هاي هوايي امروزي به يك جز اساسي و جدايي‌ناپذير تبديل شده است. به نحوي كه كمترهواپيماي نظامي و يا غيرنظامي را مي توان يافت كه از اين سامانه بي‌بهره مانده باشد. از طرف ديگر به دليل مشكلاتي نظير معادلات حركتي غيرخطي و پيچيده حاكم بر رفتار ديناميكي اين گونه سازه‌ها، طراحي سيستم خلبان خودكار به راحتي امكان‌پذير نمي‌باشد. ارايه اين روش مي‌تواند پيچيدگي‌هاي طراحي سيستم خلبان خودكار را كاهش دهد. اين روش بر روي هواپيماي جنگنده HIMAT شبيه سازي شده است و نتايج بيانگر كارايي آن مي‌باشد.

This paper presents an optimized controller around the longitudinal axis of multivariable system in one of the aircraft flight conditions. The controller is introduced in order to control the angle of attack from the pitch attitude angle independently (that is required for designing a set of direct force-modes for the longitudinal axis) based on particle swarm optimization (PSO) algorithm. The autopilot system for military or civil aircraft is an essential component and in this paper, the autopilot system via 6 degree of freedom model for the control and guidance of aircraft in which the autopilot design will perform based on defining the longitudinal and the lateral-directional axes are supposed. The effectiveness of the proposed controller is illustrated by considering HIMAT aircraft. The simulation results verify merits of the proposed controller.