مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی کنترل مقاوم ∞H به منظور پایدارسازی کشتی هوایی استراتوسفری در حضور نامعینی و اغتشاش خارجی

نویسندگان
1 دانشجوی هوافضای دانشگاه تهران
2 عضو هیات علمی دانشگاه مالک اشتر
چکیده
کشتی هوایی نوعی وسیله هوایی است که در سالیان اخیر تحقیقات علمی وتوسعه بر روی کنترل آن، رشد قابل توجهی داشته است. کشتی هوایی استراتوسفر در خانواده پرنده‌های سبکتر از هوا قرار می‌گیرد. این وسیله به گونه‌ای طراحی می‌شود که توانایی عملکرد خودکار و بدون سرنشین و با کنترل از راه دور در ارتفاع تقریبی 22 کیلومتری از زمین را داشته باشد. در این مقاله به منظور پایدارسازی و ردیابی مسیر، رویکرد کنترل مقاوم H_∞ غیر خطی به دلیل عملکرد قابل قبول در حضور اغتشاش و نامعینی، توسعه داده شده است. ابتدا مدل دینامیکی کشتی هوایی و نمایش معادلات توصیفی به منظور طراحی کنترلر مقاوم H_∞ غیر خطی معرفی شده و سپس کنترلر مقاوم H_∞ غیر خطی طراحی شده است. این سیستم کنترلی به علت ویژگی مقاوم بودن، عملکرد مناسبی در رد اغتشاش خارجی و نامعینی پارامتری دارد. همچنین اغتشاش خارجی به عنوان نیرو و گشتاور آیرودینامیکی در نظر گرفته شده است. همچنین جهت ارزیابی، اعتبارسنجی و بررسی صحت الگوریتم کنترلی طراحی شده، مقایسه ای با تکنیک کنترل تطبیقی انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی شده عملکرد مناسبی در پایدارسازی و ردیابی مسیر مطلوب در حضور اغتشاش خارجی و نامعینی پارامتری دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design of Robust H_∞ Control for Stabilizing of Stratospheric Airship with Parametric Uncertainty and External Disturbance

نویسندگان English

Sadra Borji Monfared 1
Asghar Ebrahimi 2
Ashkan Parsa 1
چکیده English

Airship is kind of aerial vehicles that has been a significant development of scientific research in recent years. Furthermore, stratospheric airship is in group of lighter-than-air aerial vehicles. This device is designed in order to the ability of unmanned autonomous operation with remote control at a height of 22 kilometers from Earth. With the development of control systems, there are still major challenges in this area. In this paper, in order to stabilizing and trajectory tracking of stratospheric airship, nonlinear H_∞ method has been developed. At first, the dynamic model of an airship is introduced and descriptive equations are presented in an appropriate state-space in order to design a controller based on nonlinear H_∞ method. Then the nonlinear H_∞ controller is designed. In the controller the integral of the position error is considered, allowing the achievement of a null steady-state error when sustained disturbances are acting on the system. The external disturbances are considered as aerodynamic forces and torque. This strategy is designed robustness, against of external disturbance. The results are shown that decrease in steady error and stabilizing system against external disturbance and uncertainties. Also for robustifying of designed control, comparison is done with adaptive control. Simulation results in the presence of aerodynamic disturbances, parametric and structural uncertainties are presented to corroborate the effectiveness and the robustness of the proposed strategy.

کلیدواژه‌ها English

Stratospheric Airship
Stabilizing
Nonlinear H_∞ Control
External Disturbance
Uncertainty