مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل تطبیقی سیستم‌های کنترل پرواز در حضور خرابی عملگرها

نویسندگان
دانشگاه شهید بهشتی
چکیده
خرابی‌های عملگر در یک سیستم می‌تواند باعث کاهش عملکرد سیستم، ناپایداری و حتی موجب حوادث و سوانح اسفباری گردد. لذا، کنترل تطبیقی هواپیما در حضور آسیب یکی از مهمترین موضوعات تحقیق در طراحی کنترل پرواز برای بالا بردن سطح ایمنی پروازها می‌باشد. آسیب باعث تغییرات ساختاری و عدم‌قطعیت‌های پارامتری می‌گردد که نیازمند یک مدل‌سازی جدید هواپیما و همچنین روش‌های کنترلی جدید می‌باشد. در این مقاله، ابتدا یک کنترل نامی مبتنی بر روش کنترلر تنظیم‌گر بهینه طراحی شده و نشان داده می‌شود که این کنترلر قادر به برخورد با خرابی نامعین عملگرها نبوده و عملکرد مطلوب حاصل نمی‌گردد. سپس، یک سیگنال فیدبک تطبیقی مبتنی بر روش کنترل تطبیقی مستقیم برای برخورد با عدم‌قطعیت‌ها (آسیب‌ها) طراحی می‌شود. طرح کنترل تطبیقی پیشنهادی برای یک مدل دینامیکی هواپیمای تجاری بزرگ که حرکت طولی و عرضی آن در نتیجه استفاده از مدل اختلاف تراست کوپل شده‌اند، پیاده‌سازی می‌شود. طرح کنترلی و مدل دینامیکی در حضور خرابی عملگرهای رادر، ایلرون و موتور اعمال می‌شوند. نوع آسیب در نظر گرفته شده برای این عملگرها از نوع قفل شدن در موقعیت در نظر گرفته شده و بداین معناست که بعد از زمان آسیب سطوح کنترلی در یک مقدار نامعین ثابت می‌شوند. آنالیز تحلیلی پایداری و نتایج شبیه‌سازی‌ها اثربخشی طرح پیشنهادی را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Adaptive Flight Control Systems in Presence of Actuator Failures

نویسندگان English

Mohammad Navabi
Mohammad Radaei
چکیده English

Actuator failures can cause control system performance deterioration and even lead to instability and catastrophic accidents and incidents. Therefore, the adaptive control of damaged aircraft in designing flight control systems to enhance safety level has recently become the subject of research. Damage causes structural changes and parametric uncertainties which need a new modeling and control approach. In this paper, firstly, a nominal control design based on linear quadratic regulator design is used and shown that the linear quadratic regulator design is not capable of coping with the unknown actuator failure and cannot achieve satisfactory performance. Then, a feedback adaptive signal is designed based on direct approach to handle uncertain actuator failures in linearized system. The adaptive control scheme is applied to the linearized model of a large transport aircraft in which the longitudinal and lateral motions are coupled as the result of using engine differential thrusts. The type of damage which is considered for actuators in this paper is lock-in-place which means control surfaces are fixed in an uncertain value after damage. Analytical stability analysis and simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.

کلیدواژه‌ها English

Actuator failure
Adaptive Control
stability recovery
asymptotic tracking
differential thrust