طراحي خلبان خودكار فازي ارتفاع هواپيماي بدون سرنشين

طراحي خلبان خودكار فازي ارتفاع هواپيماي بدون سرنشين

در اين مقاله تلاش شده كه خلبان خودكار ارتفاع يك هواپيماي بدون سرنشين طراحي ‌شود. به دليل پرواز هواپيماهاي بدون سرنشين در ارتفاع پايين و در نزديكي سطح زمين، خلبان خودكار ارتفاع نقش مهمي در اجراي موفقيت‌آميز مانورها دارد. اين مساله داراي پيچدگي‌ها و در عين حال جذابيت‌هاي فراواني است، زيرا رابطه‌ي بين ارتفاع و زاويه‌ي الويتور(به عنوان ورودي) غيركمينه فاز و غيرخطي است و داراي مقدار نامعيني مي‌باشد. در اين مقاله، برخلاف روش‌هاي متداول (كه به واسطه‌ي سه حلقه‌ي كنترلي، سه متغير نرخ زاويه‌ي پيچ، زاويه‌ي پيچ و ارتفاع اندازه‌گيري مي گردد، به طوري‌كه منجر به ساختار نسبتاً مقاومي مي‌شود)، با اندازه‌گيري فقط ارتفاع از يك ساختار تك‌حلقه‌اي استفاده مي‌شود. ساختار پيشنهاد شده ساده و درنتيجه كم‌هزينه‌تر است، اما به طور ذاتي داراي مقاومت پاييني است. تلاش شده تا با استفاده از دانش شخص خبره و كنترل منطق فازي، علاوه ‌بر دست‌يابي به پاسخ زماني مناسب براي محدوه‌ي وسيعي از فرمان ارتفاع‌، محدوديت مقاومت در مقابل نامعيني‌هاي پارامتري و مقاومت در مقابل ديناميك‌هاي مدل‌نشده (كه به دليل پيچيد‌گي‌ها و هزينه‌هاي موجود در صنعت هوافضا، هميشه به همراه مدل سازي‌ها هستند) به مقدار زيادي رفع گردد. شبيه‌سازي شش درجه‌آزادي غيرخطي اين نتايج را نمايش مي‌دهد.

In this paper, it is tried to design an altitude hold mode autopilot of unmanned aerial vehicles (UAVʹs). This autopilot has practical importance for UAVʹs due to flying in the vicinity of terrain to implement missions by terrain following maneuvers. This case presents an interesting challenge due to the non-minimal phase characteristics, non-linearities, and uncertainties of altitude to elevator relation. Unlike the conventional methods (in which the altitude autopilot is designed with three loops, so that altitude, pitch rate, and pitch angle variables are measured), a single loop scheme is proposed so that only altitude is measured. This single loop scheme is simple, but it is not robust with respect to the uncertainties. The fuzzy logic control is proposed to overcome parametric uncertainties and unmodeled dynamics (due to the complexity and expenses in aerospace industries, these uncertainties are usually available in modeling). Our 6DOF non-linear simulation shows that it is possible to achieve a simple and robust autopilot by fuzzy logic control.