جلسه دفاع رساله دکترا (آقای رضا ابراهیم پور درخشان)
موضوع:کنترل تاکسی هوایی شهری با در نظر گرفتن محدودیت‌های حرکتی و تغییرمرکز جرم برای ردیابی مسیر مشخص
ارائه دهنده: رضا ابراهیم پور درخشان
استاد راهنما: دکتر محمد دانش
استاد مشاور: دکتر حسن موسوی
استادان داور: دکتر مهدی کشمیری، دکتر سعید بهبهانی، دکتر آریا الستی
چکیده:
این پژوهش، کنترل اکتاروتور هم‌محور برای ردیابی مسیر در حضور اغتشاشات خارجی و جرم متغیر با زمان را مورد بررسی قرار می‌دهد. ابتدا مدل دینامیکی سیستم با در نظر گرفتن عوامل اغتشاش مختلف و جرم متغیر با زمان با استفاده از روابط نیوتن اویلر استخراج میشود. سپس ساختار کنترلی دو حلقه ای به‌صورت تودرتو برای حل مسئله ردیابی مسیر ارائه می گردد. در طرح کنترلی ارائه‌شده، کنترل کننده پیشبین برای دینامیک وضعیت و موقعیت سیستم طراحی می شود. برای بهبود عملکرد سیستم، رویتگر اغتشاش توسعه‌یافته (EDOB) طراحی میشود که با استفاده از آن، جبرانسازی پیشخور برای بهبود قابلیت دفع اغتشاش در هر دو حلقه انجام می گیرد. اثر جرم متغیر با زمان که منجر به تغییر ممان‌اینرسی و مرکز جرم کلی سیستم اکتاروتور می شود، همراه با اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت های پارامتری، بر روی شش درجه آزادی سیستم در نظر گرفته می شوند و این عوامل توسط رویتگر اغتشاش توسعه‌یافته به‌صورت همزمان تخمین زده می شوند. در این حالت کنترل کننده پیشبین با کمک رویتگر اغتشاش توسعه‌یافته، این اغتشاشات را جبران می نماید. جهت محاسبه سرعت‌‌های زاویه‌ای روتورها، الگوریتم تخصیص کنترل مبتنی بر بهینه‌سازی با قابلیت در نظر گرفتن محدودیت سرعت روتورها ارائه می‌گردد. سپس روش کنترلی دیگری برای اکتاروتور هم‌محور پیشنهاد میشود که در حلقه خارجی کنترل پیشبین موقعیت سیستم را کنترل میکند و در حلقه داخلی کنترل پس‌گام زوایای وضعیت را پایدار می‌سازد. علاوه بر این، طراحی رویتگر اغتشاش دیگری مبتنی بر الگوریتم مد لغزشی مرتبه دو ابرپیچشی (STDO) انجام می‌گیرد که قابلیت سیستم را برای مقابله با عوامل اغتشاش داخلی و خارجی افزایش می‌دهد. در نهایت، این رویتگر اغتشاش با روش‌کنترلی ارائه‌شده پیشبین-پس‌گام برای کنترل دینامیک شش درجه آزادی اکتاروتور هم‌محور مورد بررسی قرار می‌گیرد. از سوی دیگر، با توجه به وجود قیدهای حرکتی در سامانه های واقعی، برای محدود کردن حرکت سیستم قید‌هایی در نظر گرفته می‌شوند. اعمال قید بر روی وسیله هوایی می‌تواند منجر به افزایش بار محاسباتی روش کنترلی شود. برای این منظور، طراحی کنترل‌کننده در این حالت به نحوی صورت می‌گیرد که بتوان با انجام محاسبات کمتر به این هدف دست یافت. در ادامه کار، طرح کنترلی مبتنی بر کنترل پس‌گام با روش پس‌گام انتگرالی در حلقه خارجی و روش پس‌گام ابرپیچشی برای همگرایی سریع پاسخ در حلقه داخلی ارائه می‌گردد. طرح‌های کنترلی ارائه‌شده در حضور اغتشاشات خارجی و داخلی کلی با استفاده از شبیه سازی مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. نتایج شبیه سازی ها توانایی راهبرد‌های کنترلی ارائه‌شده را در ردیابی دقیق و پرواز پایدار در شرایط مختلف حمل بار همراه با مقاوم بودن نسبت به عدم قطعیت و اغتشاش برای ردیابی مسیرهای مختلف نشان می دهند.
کلمات کلیدی: کنترل پیشبین، دینامیک اکتاروتور هم‌محور، مرکز جرم متغیر با زمان، ردیابی مسیر، رویتگر اغتشاش، قید حرکتی، مد لغزشی ابرپیچشی، کنترل پس‌گام