مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مانور پیوسته پرنده بدون سرنشین به روش بسط مرتبه بالا برای مسئله کنترل بهینه

نویسندگان
1 دینامیک پرواز و کنترل، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر-دانشکده هوا فضا
چکیده
در این پژوهش، بکارگیری روش بسط مرتبه بالا جهت حل مسئله کنترل بهینه به منظور انجام مانورهای پیوسته به وسیله پرنده بدون سرنشین تشریح می‌گردد. هدف اصلی در این پژوهش تبیین روشی جهت بکارگیری بسط سری برای حل مسئله کنترل بهینه با استفاده از معادله ریکاتی جبری جهت بدست آوردن پاسخ‌های با کیفیت بیشتر در مسائل کنترل بهینه غیرخطی است. بر این اساس، از پسخورد متغیرهای حالت و توان‌های مرتبه بالاتر آن جهت تعیین فرمان بهینه بهره گرفته می‌شود. ناگفته مشخص است که فرمان بهینه محاسبه شده به شکل حلقه بسته و غیرخطی خواهد بود و نشان داده شده است که عملکردی بهتر برای مسئله غیرخطی هموار خواهد داشت. در این تحقیق علاوه‌بر بیان کاربرد و نحوه به کارگیری بسط مرتبه بالا، روشی متفاوت برای بکارگیری آن برای مسائل کنترل بهینه تبیین شده است. به منظور بررسی عملکرد و نشان دادن کاربرد این روش، مسئله مانور پیوسته یک پرنده بدون سرنشین نوعی پیاده‌سازی شده است. بسط مرتبه بالا در این مثال تا مرتبه سوم استخراج شده است و دو سناریوی متفاوت پرواز برای بررسی عملکرد آن ارائه شده است. با بررسی نتایج برای این مسئله، عملکرد برتر فرمان بهینه داده شده به شکل مرتبه سوم نسبت به فرمان بهینه مرتبه اول مشخص می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Continuous maneuver of unmanned aerial vehicle using High Order Expansions method for optimal control problem

نویسندگان English

Mehdi Moghadasian 1
Jafar Roshanian 2
1 Flight Dynamics and Control, Aerospace Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, High Order Expansions method implementation in order to obtain an optimal solution for an unmanned aerial vehicle continuous maneuver problem is studied. The main goal of this research, is to describe a specific approach to solve nonlinear optimal control problems using series expansions and algebraic matrix Riccati equation in order to obtain solutions with better performance. Based on this, the state feedback control with different powers is used for optimal commands calculations. Clearly, the control command would be high order and closed-loop; it has been shown it results in a superior performance in smooth nonlinear problems. In this research, in addition to the implementation of High Order Expansions method and its usage, a different approach of dealing with optimal control problem based on this method has been given. Continuous maneuver of an unmanned aerial vehicle problem is solved for investigating the performance of the proposed method. In this example, the High Order Expansions up to and including the third order are used and two different flight scenarios are simulated. By investigating the result of the solution to this problem, the superior performance of the third order optimal command with respect to the first order is illustrated.

کلیدواژه‌ها English

High Order Expansions
Optimal Control
Optimal Maneuver
Unmanned Aerial Vehicle