جلسه دفاع سمینار جامع پژوهشی 2 دکتری مهندسی مکانیک- گرایش دینامیک،کنترل و ارتعاشات ( آقای احمد باقری)
موضوع:
پیش‌بینی پدیده‌های غیرخطی و کنترل هواپیما جهت بازیابی از رژیم‌های ناپایدار پروازی با استفاده از تحلیل انشعاب
چیکده
معادلات حاکم بر دینامیک پرواز هواپیما در زوایای حمله بالا و انجام مانورهای سریع شامل رفتارهای غیرخطی بسیار پیچیده‌ای خواهد بود. یکی از روش‌های بررسی چنین سیستم‌هایی که دارای پیچیدگی‌های بسیار زیاد هستند، استفاده از آنالیز انشعاب بر پایه الگوریتم امتداد است. در این روش خانواده حالات ناوردای سیستم دینامیکی در حضور یک پارامتر متغیر به دست آمده و پایداری هریک از آن‌ها نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. تغییرات این پارامتر کنترلی می‌تواند موجب تغییر در نوع و یا پایداری هریک از این حالات ناوردا شود که منجر به انشعاب خواهد شد. از این‌رو این پارامتر را پارامتر انشعاب می‌نامیم.
در این مطالعه از معادلات حاکم بر هواپیمای مدل F-18/HARV استفاده شده است. ابتدا معادلات حاکم استخراج شده و پس از مدل‌سازی آیرودینامیکی هواپیمای مورد نظر، شبیه سازی حرکت هواپیما انجام شده است. سپس با استفاده از نرم‌افزار MATCONT آنالیز انشعاب سیستم انجام شده و تریم‌های پایدار، ناپایدار و انشعابات سیستم شناسایی و مرزهای پوش پروازی حاصل شده است. شرایط پایداری سیستم در صفحه طولی با استفاده از روش تحلیلی نیز مورد بررسی قرار گرفته و صحت نتایج به دست آمده از آنالیز انشعاب مورد تائید قرار گرفته است.
با مشخص شدن مرزهای پوش پروازی با استفاده از آنالیز انشعاب، یکی از حالت‌های خطرناکی که ممکن است هواپیما در آن قرار گیرد، یک سیکل حد پایدار موسوم به فروچرخی و یا Spin است که در نهایت می‌تواند منجر به سقوط هواپیما شود. بنابراین نه تنها بازیابی حالت پایدار از آن بسیار حائز اهمیت است بلکه کنترل‌کننده باید قادر باشد ارتفاع سقوط هواپیما تا پیش از بازیابی حالت پایدار را به حداقل ممکن برساند. به همین دلیل در ادامه این مطالعه به موضوع بازیابی حالت پرواز پایدار از این حالت ناپایدار فروچرخی پرداخته شده است. برای این منظور کارآیی روش‌های کنترلی دینامیک معکوس و مد لغزشی مورد مقایسه قرار گرفته و نشان داده خواهد شد علیرغم کارآیی بهتر روش دینامیک معکوس، به دلایلی نظیر عدم قطعیت در ضرایب آیرودینامیکی، استفاده از کنترل‌کننده‌های مقاوم نظیر مد لغزشی ناگزیر خواهد بود. وجود عدم‌قطعیت در این ضرایب علاوه بر تحت تاثیر قرار دادن کارآیی کنترلی، پدیده چترینگ را نیز موجب خواهد شد که یک اثر نامطلوب است. از این‌رو استفاده از کنترل‌کننده مدلغزشی مرتبه2 برای ادامه کار پیشنهاد شده است.