جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (آقای احمد باقری)
موضوع: پیش‌بینی پدیده‌های غیرخطی و کنترل هواپیما جهت بازیابی از رژیم‌های ناپایدار پروازی با استفاده از تحلیل انشعاب
ارائه دهنده: احمد باقری
استاد راهنما: دکتر محمد دانش
استاد مشاور: دکتر مجید گازر
اساتید داور: دکتر مهدی کشمیری، دکتر سعید بهبهانی، دکتر رضا مزروعی
چکیده
سیستم‌های غیرخطی که می‌توانند توصیف‌کننده رفتار واقعی‌تر یک سیستم دینامیکی در دنیای واقعی باشند معمولا بسیار پیچیده‌تر از آن هستند که بتوانند به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گیرند. بنابراین پیشرفت‌هایی که در حوزه فهم رفتار سیستم‌های غیرخطی حاصل می‌شوند به طور نزدیکی وابسته به روش‌های عددی هستند. آنالیز انشعاب یکی از روش‌هایی هست که با استفاده از آن می‌توان سیستم‌های دینامیکی غیرخطی را برحسب ساختار هندسی آن‌ها (توپولوژی حل‌های پایدار و ناپایدار سیستم بر حسب متغیرهای حالت و ورودی) مورد مطالعه قرار داد. این روش به صورت عددی و با استفاده از الگوریتمی موسوم به روش امتداد بر روی سیستم دینامیکی اعمال می‌شود. در یک سیستم غیرخطی، وجود هم زمان چند حل حالت پایا به ازای یک ترکیب ثابت از پارامترهای ورودی امکان‌پذیر است که این حل‌های حالت پایا می‌توانند نقطه تعادل و یا مدار تناوبی، پایدار و یا ناپایدار باشند. وجود این حل‌های چندگانه در سیستم‌های غیرخطی باعث پیچیده‌تر شدن این سیستم‌ها خواهد شد. با تغییر مقدار این پارامترهای ورودی، پایداری محلی یک حالت پایا و یا ناحیه جذب یک چرخه حدی می‌تواند تغییر کند بطوریکه تغییرات ناگهانی در طبیعت کیفی پاسخ را در پی داشته باشد. این تغییرات در مشخصات دینامیکی سیستم در یک نقطه بحرانی در فضای متغیرهای حالت رخ می‌دهد که به آن انشعاب گفته می‌شود.
سیستم دینامیکی غیرخطی مورد نظر در این مطالعه، دینامیک حاکم بر هواپیما، پایداری و کنترل آن است. دینامیک پرواز به عنوان یک مساله غیرخطی از سالیان ابتدایی علم هوانوردی مورد توجه بوده است. در مبحث مکانیک پرواز و کنترل، رایج‌ترین ابزار غیرخطی استفاده شده شبیه‌سازی است. وابستگی این روش به شرایط اولیه، مدت زمان شبیه‌سازی و تغییرات پارامترهای ورودی در طول شبیه‌سازی باعث ایجاد محدودیت‌های جدی در شناسایی رفتار حاکم بر سیستم در فضای حالت سراسری خواهد بود و به همین دلیل این روش بینش کافی در مورد دلایل و تاثیرات استفاده از هریک از پارامترهای ورودی را در هریک از مراحل تحلیل و طراحی هواپیما به دست نمی‌دهد. با این وجود ترکیب آنالیز انشعاب و شبیه‌سازی زمانی و دیاگرام فاز، یک رهیافت بسیار قدرتمند را به منظور مطالعه دینامیک سیستم‌های غیرخطی فراهم می‌آورد. اجرای عددی تحلیل انشعاب با استفاده از الگوریتم امتداد، یک روش انعطاف‌پذیر است که به کمک آن تاثیرات تغییرات پارامترهای ورودی می‌توانند مورد ارزیابی قرار گیرد. از آنجایی که کنترل‌کننده قرار گرفته بر روی یک سیستم دینامیکی را نیز می‌توان به صورت یک سیستم از معادلات دیفرانسیل معمولی بیان کرد، علاوه بر سیستم غیرخطی حلقه-باز، سیستم حلقه-بسته را نیز می‌توان با این روش مورد بررسی قرار داد. از طرفی نتایج به دست آمده از آنالیز انشعاب سیستم حلقه-باز نیز می‌توانند در طراحی کنترل‌کننده مورد بهره‌برداری قرار گیرند، زیرا این نتایج در برگیرنده اطلاعات کافی در مورد حالات پایای پایدار سیستم و مقادیر پارامترهای کنترلی در این حالات هستند.
کلمات کلیدی
آنالیز انشعاب- الگوریتم امتداد- دینامیک پرواز- کنترل مد لغزشی- عدم قطعیت- جهت‌دهی رانش- F-18/HARV