۸ نتیجه برای پرنده بدون سرنشین
رضا زردشتی، امیرعلی نیکخواه، محمدجواد یزدان پناه،
دوره ۱۴، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله، به مسئله تاثیر خطای ناوبری در طراحی مسیر پرنده‌های بدون سرنشینی که ملزم به پرواز برفراز عوارض زمینی در ارتفاع پایین هستند پرداخته شده است. باتوجه به اینکه سیستمهای ناوبری اینرسی مشکل افزایش انحراف برحسب زمان دارند، داشتن پرواز ایمن و بدون برخورد با عوارض زمینی در ارتفاعات پایین، از نکات اساسی طراحی مسیر اینگونه پرنده‌ها تلقی می‌گردد. از طرف دیگر، بعضی پرنده ها از تِرکام به عنوان سیستم کمک ناوبری استفاده می‌کنند. این سیستم در مناطق ناهموار کارایی بیشتری دارد و لذا تامین الزامات آن در کنار قیود دیگر کار پیچیده‌ای است. در این مقاله تلاش شده محددودیتهای فوق در فرآیند طراحی مسیر لحاظ گردد. برای این منظور، از الگوریتمی مبتنی برشبکه جریان لایه‌ای روی نقشه‌های دیجیتالی عوارض زمینی استفاده شده که قابلیت بالایی در پذیرش انواع قیود داشته و مسیری بهینه و قطعی تولید می‌نماید. بنابراین با بکارگیری معادلات دینامیک حرکت سه بعدی پرنده در فضای گسسته همراه با قیود دینامیکی و معیارهای بهینگی مختلف، مدل کاملی از خطای ناوبری و همچنین پارامترهای تاثیرگذار ترکام در الگوریتم مزبور اضافه شده تا مسیر شدنی تولید نماید که احتمال برخورد به عوارض به صفر کاهش یابد، ضمن اینکه الزامات ترکام را تامین نماید. الگوریتم حاصله با اعمال شرایط اولیه و در کمترین زمان ممکن، مسیر مزبور را تولید می‌کند. نتایج عددی، صحت این مسئله را نشان می‌دهد
محمدعلی توفیق، محمد محجوب، موسی آیتی،
دوره ۱۵، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید شامل پنج روتور بطور کامل مدلسازی و یک سیستم کنترلی تعقیب مسیر، برای آن طراحی و شبیه‌سازی شده است. عمودپرواز مشابه کوادروتور بوده، با این تفاوت که یک ملخ با دور ثابت و قابلیت ایجاد نیروی تراست بالا، به مرکز آن اضافه گردیده است. ملخ اضافه شده مشکل پایین بودن ظرفیت بار مفید کوادروتور را برطرف نموده و همچنین باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی می‌شود. ساختار پیشنهادی کاملاً دارای نوآوری است. به منظور اعتبار سنجی، مدلسازی دینامیکی سیستم هم به روش نیوتن- اویلر و هم به روش لاگرانژ انجام شده است. معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی شود. در این مقاله روش فیدبک خطی‌ساز ورودی- خروجی با در نظر گرفتن مدل دقیق به کار رفته و برای سیستم خطی شده نیز از کنترل‌کننده بهینه تنظیم‌کننده خطی مرتبه دو استفاده می‌گردد. کنترل کننده شامل مشتق‌گیری مرتبه بالا بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده حساس است بنابراین نمی‌توان از تأثیر عملگرها در مدل صرف‌نظر کرد. از طرفی اضافه کردن دینامیک عملگرها به دینامیک سیستم باعث افزایش پیچیدگی طراحی و پیاده‌سازی سیستم کنترلی می‌شود. لذا به منظور جبران دینامیک عملگرها از یک کنترل‌کننده ثانویه استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی شده عملکرد مناسبی در پایدارسازی، تعقیب مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.
محمد علی توفیق، محمد محجوب، موسی آیتی،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک عمودپرواز شش-ملخه با پیکربندی جدید، مدلسازی شده و به منظور تعقیب مسیر مطلوب، از روش فیدبک خطی‌ساز با دو رویکرد، استفاده گردیده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردها با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده، دو ملخ هم‌محور با دور ثابت و با جهت چرخش مخالف به مرکز کوادروتور اضافه گردیده تا علاوه بر افزایش ظرفیت حمل بار، باعث افزایش پایداری آن در برابر بادهای عرضی شده و در عین حال دینامیک و نحوه هدایت آن بدون تغییر بماند. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و ناپایدار می‌باشند. برای کنترل عمودپرواز، روش فیدبک خطی-ساز به دو صورت ارائه گردیده است. در رویکرد اول، از فیدبک خطی‌ساز به صورت متداول استفاده شده که کنترل‌کننده‌ای با حجم محاسبات بالا و شامل مشتق مرتبه سوم خروجی حاصل می‌گردد که به نویز حسگرها بسیار حساس می‌باشد. در رویکرد دوم، با تفکیک دینامیک پرنده به دو زیرسیستم انتقالی و دورانی، کنترل‌کننده سلسله مراتبی به روش فیدبک خطی‌ساز طراحی می‌گردد که به مراتب ساده‌تر و پیاده‌سازی آن نیز آسان‌تر می‌باشد. همچنین، برای جبران دینامیک عملگرها از الگوریتم فیدبک خطی‌ساز دو مرحله‌ای استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده با رویکرد دوم، عملکرد بهتری در ردیابی مسیر مطلوب و کاهش اثر اغتشاش دارد.
مرتضی حق بیگی، اسماعیل خان میرزا،
دوره ۱۷، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۶ )
چکیده
خودکاری و همکاری از مهمترین جنبه های تحقیقاتی سیستم های بدون سرنشین هستند که به واسطه آن ها، استفاده بیشتری از مزیت این سیستم ها امکان پذیر می شود. بیشترین کاربردها مربوط به موسسات دولتی مانند گشت ساحلی، گشت مرزی، خدمات اورژانسی و پلیس است که نیاز به سیستم های نظارت و مراقبت دارند. در این تحقیق یک الگوریتم همکاری برای تیمی از پهپادهای خودکار به منظور تعقیب هدف متحرک در محیطی پرخطر طراحی و شبیه سازی شده است. ابتدا یک فرمول بندی ریاضی برای تعریف منطقه عملیات شامل انواع مختلف تهدیدات در یک چارچوب واحد ارائه شده است. سپس یک استراتژی هدایت با بکارگیری سیستم قانون پایه، برای هدایت هر پهپاد به موقعیت مشخص شده توسط الگوریتم همکاری ارائه شده است که الزامات تکمیل ماموریت، اجتناب از موانع، کمینه کردن سطح تهدیدات، اجتناب از برخورد و در نظر گرفتن قیود دینامیکی پهپادها را شامل می شود. الگوریتم همکاری توسط یک آرایش متغیر وابسته به یک تابع هزینه تعریف شده و به واسطه آن عملکرد تیم تعقیب بهبود یافته است. زیرا منطقه تحت پوشش سنسورها، کیفیت تخمین و انعطاف پهپادها برای یافتن مسیر پروازی افزایش می یابد. در انتها کارایی الگوریتم در یک محیط شبیه سازی به کمک نرم افزار متلب مورد ارزیابی قرار گرفته است که شامل دینامیک پرنده ها، مدل اندازه گیری و ارتباطی و اجرای گسسته الگوریتم هدایت می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی موفق به ایجاد مسیرهای پروازی مناسب با توجه به الزامات و اهداف ماموریت شده است.
مهدی مقدسیان، جعفر روشنی یان،
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
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.
محسن آقا سید میرزابزرگ، سعید خردمند، علی روئینی،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله، برنامه ای برای معرفی بهترین و مناسب ترین سیستم پیشرانش شامل ترکیبی از یک موتور احتراق داخلی به همراه تعدادی توربوشارژر، تهیه و کدنویسی شده است. به دلیل اینکه با افزایش ارتفاع پروازی، موتور احتراق داخلی دچار افت توان خواهد شد، نیاز است به منظور جبران این افت توان، که ناشی از کاهش فشار هوا با افزایش ارتفاع می باشد، از یک یا چند عدد توربوشارژر استفاده نمود. بدین منظور در کد تهیه شده، با توجه به ارتفاع پروازی و توان موردنظر وسیله ی پرنده، مجموعه ی توربوشارژرهای مناسب به همراه تعداد خنک کننده های مورد نیاز، برای پرواز در ارتفاع موردنظر، معرفی می گردند. این مجموعه توربوشارژر، می تواند شامل یک تا سه عدد توربوشارژر شود که برای جبران افت فشار ناشی از افزایش ارتفاع، به یک موتور احتراق داخلی متصل می گردند. بنابراین، تعداد و مشخصات توربوشارژها و خنک کننده های مورد نیاز برای بهترین عملکرد سیستم پیشرانش، بستگی به ارتفاع و توان پروازی موردنظر کاربر دارد. به عبارتی، ورودی کد تهیه شده، ارتفاع پروازی و توان مورد نیاز وسیله پرنده، و خروجی آن تعداد خنک کننده های میانی و توربوشارژرهای مورد نیاز به همراه مشخصات عملکردی آن ها و ذکر نام دقیق این توربوشارژرها برای بهترین عملکرد مجموعه پیشرانش می باشد. قابل ذکر است که در صورت عدم دسترسی به توربوشارژرهای معرفی شده توسط برنامه، می توان از توربوشارژرهایی با مشخصات عملکردی مشابه با خروجی کد، استفاده نمود.
محمدرضا برهان پناه، روح اله دهقانی‌فیروز آبادی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
هواپیماهای بدون سرنشین که اغلب سبک و انعطاف‌پذیرند از جمله وسایل پرنده پرکاربرد در سال‌های اخیر هستند که بسیار مورد توجه طراحان حوزه هوافضا قرار گرفته‌اند. نکته مهم در مورد طراحی این پرنده‌ها تاثیر متقابل تغییر شکل‌های سازه و بارهای آیرودینامیکی است یعنی انعطاف‌پذیر بودن پرنده سبب می‌شود حین اعمال بارهای آیرودینامیکی تغییر شکل‌هایی در پرنده ایجاد شود که سبب تغییر در ضرایب و مشتقات آیرودینامیکی آن خواهد شد. در پژوهش حاضر اثر انعطاف‌پذیری سازه بر مشتقات آیرودینامیکی استاتیکی و دینامیکی و به ویژه پایداری عرضی پرنده، مورد مطالعه قرار گرفته و مدلی برای محاسبه سریع این ضرایب معرفی شده است. این مدل براساس روش آیرودینامیک سریع و تیر الاستیک است و برای پرنده کامل و نامقید ارائه شده است. تحلیل سازه با روش مودال و با استفاده از شکل مودهای تیر (با روش اجزا محدود) و محاسبات آیرودینامیکی با روش پنل سه‌بعدی (ترکیب چمشه و دابلت) انجام شده و معادلات آیروالاستیک پرنده کامل به‌صورت همگیر و برحسب عملگرهای ماتریسی توسعه داده شده است. در انتها پس از صحت‌سنجی‌های انجام‌شده، برای یک هواپیمای بدون سرنشین، تاثیر انعطاف‌پذیری بر مشتقات در دو حالت مطالعه شده است. در یک حالت ضریب بار لیفت تغییر کرده و پس از تریم کردن پرنده، مشتقات مختلف محاسبه شده است. در حالت دیگر، با تغییر طول بال، مشتقات پرنده به ازای مقادیر مختلف نسبت منظری محاسبه شده است. نتایج نشان می‌دهد که انعطاف‌پذیری پرنده مورد مطالعه می‌تواند تا چند ده برابر حالت صلب، افزایش در برخی مشتقات عرضی پرنده ایجاد کند.
مهدی مقدسیان، جعفر روشنی‌یان،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش، روشی نوآورانه برای محاسبه متغیرهای حساسیت مرتبه بالا و طراحی فرامین هدایت بر مبنای آن، به منظور فرود بهینه یک پرنده بدون سرنشین ارائه شده است. این روش که اصطلاحاً بسط مرتبه بالای برداری نامیده می‌شود، بر اساس توسعه روش بسط مرتبه بالا و پیاده‌سازی آن بر اساس محاسبات ماتریس-مبنا شکل گرفته است. با ترکیب بسط مرتبه بالای برداری با تئوری کنترل بهینه، در این تحقیق روشی برای طراحی و استخراج فرامین شتاب به منظور مانور فرود ارائه شده است. با بهره‌مندی از روش پیشنهادی، متغیرهای حساسیت برای مسئله مورد نظر تا مرتبه ۶ام استخراج شده و سپس با اندازه‌گیری میزان انحراف متغیرهای حالت از مقدار اولیه، فرمان شتاب و مسیر مرجع در شبیه‌سازی‌ها به‌روز می‌گردند. به منظور ارزیابی عملکرد، ۳ سناریوی متفاوت با اغتشاشات اولیه متنوع در نظر گرفته شده و نتایج شبیه‌سازی قانون هدایت پیشنهادی به طور کامل ارائه شده است.
