مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ردیابی مسیر به وسیله هواپیمای عمودپرواز در حضور نایقینی و اغتشاش

نویسندگان
1 دانشجو/دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 استاد تمام/دانشگاه امیر کبیر
3 استادیار/دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
در این نگاشت نامه کنترل ردیابی برای هواپیمای عمود پرواز مورد بررسی قرار گرفته است. هدف کنترلی، ردیابی یک مسیر سه بعدی از پیش تعیین شده توسط هواپیما در حضور اغتشاشهای ثابت و نایقینی در ماتریس اینرسی است. با تکیه بر الگوریتم استخراج، کنترل دینامیک انتقالی و چرخشی از یکدیگر جدا میشوند. ابتدا یک کنترل کننده مجازی برای دینامیک انتقالی طراحی می گردد که جهت تراست مطلوب از روی آن استخراج می گردد. برای فائق آمدن بر زیر-تحریک بودن دینامیک انتقالی، در طراحی کنترلکننده مجازی از پیادهسازی یک سیستم کمکی و یک تخمینگر برای خنثی کردن اثر اغتشاش دینامیک انتقالی استفاده شده است. همچنین برای کراندار نگاهداشتن تخمین انجامگرفته از عملگر تصویر هموار بهره گرفته شده است. برای کنترل دینامیک چرخشی به طوری که جهت تراست مطلوب به دست آمده محقق گردد، از کنترل تطبیقی مد لغزنده استفاده شده است. ازآنجاییکه مقدار ماتریس اینرسی و کران اغتشاش دینامیک چرخشی معلوم نیست از ساختار تطبیقی در طراحی بهره گرفتهشده تا بهوسیله آن کرانهای نامعلوم تخمین زده شود. پایداری کنترلکننده ارائهشده با استفاده از تحلیل پایداری لیاپانوف اثبات شده است. در پایان نتایج شبیهسازی برای نشان دادن کارایی کنترلکننده معرفیشده
در مقاله ارائه گردیده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Trajectory tracking of a VTOL aircraft with uncertainty and disturbances

نویسندگان English

Meisam Kabiri 1
Mohammad Bagher Menhaj 2
Hajar Atrainfar 3
1 Amirkabir University of Technology
2 Professor/Amirkabir University of Technology
3 Assistant Professor/Amirkabir University of Techonolgy
چکیده English

This paper addresses the trajectory tracking of a Vertical Take-Off and Landing (VTOL) aircraft. Our objective is to design a controller for a VTOL aircraft in such a way that the aircraft tracks a predefined 3d spatial path in the presence of constant disturbances and uncertainty in the inertial matrix. Taking advantage of the extraction algorithm, we separate the design for the translational and rotational dynamics. First a virtual controller is designed for the translational dynamics from which the ideal thrust direction is extracted. To deal with the under-actuation of the translational dynamics, we have exploited an auxiliary system while an estimator is also involved in the design of the virtual controller to compensate for the effect of the translational disturbance. In order to keep our estimation bounded, we utilize the projection operator which is also smooth enough. An adaptive sliding mode control is used for rotational dynamics control such that the ideal thrust is accomplished. Since the inertial matrix and the bound on rotational disturbance is unknown, an adaptive structure is used to estimate the unknown bounds. The stability of the control framework is established through Lyapunov analysis. Finally simulation results are given to test the validity of the proposed control scheme.

کلیدواژه‌ها English

VTOL UAV
Uncertainty
Disturbance
Trajectory tracking