كنترل ارتعاشات ارابه فرود شش درجه آزادي يك هواپيما با روش مدل مرجع و حداقل واريانس

Vibration control of 6 DOF airplane landing gear using model reference and minimum variance adaptive controllers

در اين مقاله دو كنترل‌كننده تطبيقي براي كاهش ارتعاشات ارابه فرود هواپيما در لحظه فرود و هنگام حركت روي باند (تاكسي) طراحي شده است. بدين منظور ابتدا مدل ديناميكي شش درجه آزادي حاكم بر ارابه فرود و سپس تابع تبديل بين جابه‌جايي چرخ جلو و عملگر بدست آمده است. به دليل پيچيدگي زياد اين مدل كاهش مرتبه داده شده و با يك خطاي ناچيز نسبت به مدل اوليه، تابع تبديل جديد استخراج گرديده است. در ادامه براي جذب ارتعاشات چرخ جلو در لحظه برخورد با زمين، با كمك روش لياپانوف يك كنترل‌كننده مدل مرجع تطبيقي طراحي شده است. همچنين يك كنترل‌كننده بهينه حداقل واريانس تطبيقي نيز براي دفع اغتشاشات سطح در هنگام حركت روي باند فرودگاه طراحي گرديده است. اغتشاشات سطح باند به كمك يك نويز رنگي با توزيع گوسي مدل شده و به منظور اعمال اين كنترل‌كننده، پارامترهاي سيستم و نويز با كمك روش حداقل مربعات توسعه‌يافته بازگشتي شناسايي شده‌اند. در نهايت با كمك شبيه‌سازي در محيط نرم افزار متلب- سيمولينك، كارايي كنترل‌كننده نسبت به ورودي‌هاي مختلف سنجيده شد. شبيه‌سازي‌ها نشان دهنده سرعت بالا و عملكرد مناسب كنترل‌كننده‌ها در جذب ارتعاشات در دو رژيم حركتي هواپيما مي‌باشد.

In this paper, in order to reduce landing gear vibration two adaptive control systems are designed considering the landing and taxi phases. For this purpose, 6 degree of freedom equations of motion of the landing gear and the related transfer functions are extracted. A reduced order model of the overall transfer functions are given as a result of complicated dynamic model. A Lyapunov based model reference adaptive control is designed to absorb the vibration of front wheel of the landing gear at touchdown. In addition, a minimum variance adaptive controller is designed and implemented on the system to reject the band level disturbances during the taxi phase. The band disturbances are modeled as a colored Gaussian noise and the system parameters as well as noise characteristics are estimated using extended least square approach. Both control systems are investigated to assess the best performance. Numerical simulations of the system in Matlab/Simulink environment show the preferences and satisfactory performances of the proposed vibration control systems. These results are calculated against various inputs including model reference adaptive control and minimum variance approaches.