مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل تطبیقی و مقاوم کشتی هوایی استراتوسفر

نویسندگان
1 استادیار گروه مهندسی رباتیک/دانشگاه صنعتی همدان
2 مهندسی رباتیک دانشگاه صنعتی همدان
چکیده
کشتیهای هوایی استراتوسفر راه حلهای جالبی را برای بسیاری از چالشهای صنعت هوافضا فراهم ساخته‌اند. نیروهای رانشی و شناوری که توسط کشتی هوایی تولید می‌شود این وسیله را قادر به پروازهای طولانی مدت و کارایی عملکرد کرده است. اما با وجود همه پیشرفتها، هنوز هم چالشهای اساسی در این زمینه وجود دارد. در این مقاله ابتدا مدل دینامیکی کشتی هوایی استراتوسفر کامل تحریک دارای شش درجه‌آزادی با استفاده از مختصات تعمیم یافته بسط داده شده‌است، سپس مقادیر مطلوب جهت‌گیری و سرعت‌های خطی و زاویه‌ای کشتی هوایی با توجه به مسیر مطلوب و استفاده از شبه‌معکوس معادله‌ی سینماتیکی موقعیت و سینماتیکی جهت‌گیری به‌دست می‌آیند. با فرض نامعینی در پارامترهای اینرسی ابتدا در روش کنترل دینامیک معکوس تطبیقی با استفاده از خاصیت پارامتری‌سازی خطی و قانون به‌روز رسانی گرادیان پارامترها به‌صورت برخط تخمین زده می‌شوند. در ادامه با طراحی الگوریتم حرکت بر اساس پسیو بودن، قانون کنترل و معادله‌ی غیر خطی حرکت استنتاج می‌شوند و روش‌های کنترل تطبیقی و مقاوم بر اساس پسیو بودن با توجه به‌این الگوریتم برای کنترل کشتی هوایی به‌کارگرفته‌می‌شود. پایداری سیستم حلقه بسته نیز به‌طور مختصر با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف شرح‌ داده‌می‌شود. در نهایت، نتایج شبیه‌سازی برای ردیابی مسیر دلخواه متغیر با زمان ارایه می‌شود. مقایسه بین نتایج کنترل تطبیقی و مقاوم دینامیک معکوس و کنترل تطبیقی و مقاوم بر اساس پسیو بودن ارایه می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Adaptive and Robust control of stratospheric airship

نویسندگان English

Behnam Miripour Fard 1
Pegah Abdollahzadeh 2
1 Head of Robotics Eng. Dept
چکیده English

Stratospheric airships have introduced interesting solutions for challenges in aerospace industries. Buoyant and propulsion forces produced by airships makes them to be capable of long-time flight and efficient operation. In spite of many progresses, there are still many challenges in this interesting field of study. In this paper, first the dynamic model of fully-actuated stratospheric airship with 6-DOF expressed by the generalized coordinates, then desired values of the airship attitude, linear and angular velocities obtained according to desired path and using pseudo inversion of the kinematics and dynamics equations. In view of the unknown inertial parameters first in adaptive inverse dynamic control, inertial parameters estimated online by using linearization parameters and gradient update law. Next control law and nonlinear dynamic equation is deduced by designing control algorithm based on passivity, and according to that, adaptive and robust control based on passivity applied for controlling airship. The stability of the closed loop control system is proved by using the Lyapunov stability theory. Finally, comparison between the results of the all methods are shown.

کلیدواژه‌ها English

Fully-actuated stratospheric airship
generalized coordinate
inverse dynamics control
adaptive and robust control based on passivity
unknown inertial parameters