مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی یک کنترل کننده H∞-PID برای سیستم فرود خودکار یک پهپاد بر اساس سیستم ناوبری خارجی

نویسندگان
1 پژوهشکده اویونیک دانشگاه صنعتى اصفهان
2 پژوهشکده اویونیک دانشگاه صنعتی اصفهان
3 دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در این مقاله، طراحی یک کنترل‌کننده جدید مقاوم جهت فرود خودکار پرنده‌های بال ثابت بدون سرنشین بر اساس اطلاعات ارسال‌شده از یک سیستم ناوبری خارج از پرنده مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجا که دشوارترین فاز پروازی یک هواپیمای بدون سرنشین فاز فرود است، معمولا بیشترین حوادث در این فاز رخ می دهد. لذا ارائه یک سیستم فرود خودکار با دقت بالا و با وجود اغتشاشات محیطی و نامعینی‌های سیستم برای این فاز، اهمیت فراوانی دارد. سیستم ناوبری فرود مورد استفاده در این مقاله، یک سیستم اپتیک و لیزر قابل حمل زمینی است که از روی باند، پرنده‌ی هدف را تعقیب نموده و اطلاعات مربوط به زاویه سمت و ارتفاع آن را نسبت به مرکز باند فرود محاسبه می کند. اما با توجه به خارجی بودن سیستم ناوبری، ارسال اطلاعات موقعیت برای پرنده ممکن است با تأخیر برای آن ارسال شود. در این راستا، سیستم کنترل پرنده می‌بایست به‌گونه‌ای طراحی شود که بر اساس اطلاعات دریافتی، پایداری پرنده را باوجود نامعینی‌های مدل، اغتشاشات محیط و مهم تر از همه، تأخیر در ارسال اطلاعات موقعیت، حفظ نماید. لذا در این مقاله یک کنترل‌کننده جدید پایدارساز مقاوم برای برآورده کردن چالش‌های فوق و همچنین بر اساس محدودیت‌های ساختاری کنترل‌کننده‌ی پرنده، پیشنهاد شده است. در انتها نتایج شبیه سازی نرم افزاری بر اساس نرم‌افزار در حلقه ارائه ‌شده است. نتایج نشان‌دهنده‌ی قابلیت‌های این روش در کنترل فرود خودکار پرنده-های بدون سرنشین است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design of an H∞-PID Controller for an UAV Auto-Landing System Based on External Navigation

نویسندگان English

Majdeddin Najafi 1
Shahaboddin Rahmanian 2
Behzad Shirani 3
2 Isfahan University of Technology
3 Isfahan University of Technology
چکیده English

The design of a robust controller for the automatic landing system is investigated for an unmanned fixed-wing aircraft based on an external navigation system. Since landing is the most difficult phase of flight, the major accidents are occurring in the phase. So, providing a high-precision automatic landing system in presence of environmental disturbances is very important for UAVs landing. The used landing navigation system is founded on a portable land-based laser-optics system which can track the UAV and calculate the altitude and direction of it toward the center of runway. However, the navigation system is external; sending them to the UAV can be done with a delay. In this regard, UAV’s control systems must be designed such that the stability of aircraft is satisfied based on information of navigation system with considering the model uncertainty, noises, disturbance and navigation delay. So in this paper, a new robust stabilizer controller is suggested for UAVs to overcome these challenges with considering some limitation in the structure of the controller. Finally, simulation results based on laboratory software in the loop been presented. The results are indicating the capability of using proposed method for automatically landing of UAVs.

کلیدواژه‌ها English

Unmanned Aerial Vehicle؛Auto-landing؛H&infin
-PID Robust Controller؛Ground-Vision Based Navigation Systems