طراحی کنترلر بهینه بر اساس روش LQR برای سامانه هوايی خودمختار تک‫بال‬ به کمک بهينه سازی تجمعی حرکت پرندگان

در حوزه صنايع هوافضايي مدرن، ابتکار جدیدی در پرواز وسایل هوایی میکرو ایجاد شده است که الهام گرفته از طبیعت است. این سیستمهای با قابیت مانور بالا قادر به پرواز ایستا برای عمل در یک محیط محدود و ایدهآل هستند. ماموریت شناسایی نیاز به سطح بالایی از خودمختاری با توجه به پویایی سریع سامانه و محدودیت در ارتباطات در مناطق عملیاتی خاص (مانند پستی و بلندیها، صخرهها و ساختمانها) را میطلبد. توسعه یک مدل فضای حالت از دینامیک سیستم حول شرایط پرواز تعادلی، فرآیند طراحی کنترلر را برای افقهای آینده این حوزه تسهیل مینماید. هواپیماهای تک بال، مزیت سرعت، سادگی و دینامیک شناخته شده را به خود اختصاص میدهند. با این حال، محدودیتهای اعمال شده توسط پرواز رو به جلو، قابلیت سامانه در محیطهای همراه با اغتشاش را محدود میکند. این پرندههای کوچک بسیار حساس به تندبادها هستند که این به علت پایین بودن اینرسی وسیله است. این پیچیدگی میتواند با شناسایی یک مدل خطی توصیف کننده پاسخ سیستم به نیروی کنترلی و يک کنترلر حلقه بسته، کاهش پیدا کند. بدست آوردن پاسخ حلقه بسته در اين تحقيق از روش حلقه بسته LQR  مورد استفاده قرار گرفته است که در فصول آينده مورد بررسی قرار مي‏گيرد. شايان ذکر است روش LQR یکی از روش های حلقه بسته کردن در سيستمهای خطی است. از آنجايي که ديناميک مسئله سامانه منوکوپتر يا تک بال خطی سازی شده است از روش LQR  استفاده شده است.

 لذا يکی از اهداف این تحقیق، توصیف دینامیک پرواز و کنترل میکرو تکبال دوار بر اساس یکی از محصولات جالب طبیعت یعنی دانه درخت افرا یا سامارا است. در اين تحقيق بر اساس روش کنترل LQR برای سامانه فوق طراحی کنترلر صورت گرفته است. بر اساس مدلسازی شرح داده شده و همچنین سیستم خطی زمان-ثابت در فضای حالت چگونگی طراحی کنترلر LQR با داشتن ماتریس A و B سیستم به طراحی کنترلر پرداخته شده است. انتخاب این معیار بهینگی بر این اساس است که متغیرهای حالت را به سمت صفر میل دهد و همچنین تلاش کنترلی را کاهش دهد.

بر اساس روش بیان شده، بهینه ساز GAPSO به عنوان ابزار بهینهساز جهت طراحی کنترلر بهينه اين سامانه مورد استفاده قرار گرفته است. اما سوال در اینجاست که ماتريسهای Q و R که ماتریسهای مثبت نیمه معین و مثبت معین هستند چگونه انتخاب شوند. روش مرسوم، روش حدس و خطا و تجربه طراح کنترلر است، اما چنانچه تعداد متغیرهای حالت افزایش یابد طراح در انتخاب آنها با سختی روبهرو خواهد شد. لذا در این تحقيق که از خلاقیت و نوآوریهای آن برای سامانه تک بال است، انتخاب ماتریسهای Q و R به صورت هوشمند مد نظر قرار داده شده است. در راستای طراحی کنترلر LQRجهت تعیین ماتریس Q، درایههای آن باید به گونهای انتخاب شوند که شرط بهینگی را کاهش دهد. بنابراین این فرآیند در یک حلقه بهينه ساز قرار خواهد گرفت. بنابراین ماتریسهای وزنی کنترلر LQR به صورت بهينه انتخاب میگردند. حال با بهدست آوردن کنترلر، دیگر مسئله با چالشی روبهرو نیست و میتوان خروجیهای مسئله که همان متغیرهای حالت هستند را بهدست آورد. چنانچه مشخص است سامانه توانسته است به خوبی مسیر خود را طی نماید و رفتار حرکتی آن با مراجع بين المللی همخوانی دارد. لذا برای سامانه تکبال یک کنترلر بهینه بر اساس روش LQR بر اساس بهینهسازی طراحی گرديده است. شايان ذکر است از تحقيق فوق مقالهای منتشر شده است که نام آن در ذيل آمده است.

 

نظر بدهید

توجه: HTML ترجمه نمی شود!
    بد           خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu. 

طراحی کنترلر بهینه بر اساس روش LQR برای سامانه هوايی خودمختار تک‫بال‬ به کمک بهينه سازی تجمعی حرکت پرندگان

  • تولید کننده: مارکت کد
  • شناسنامه: طراحی کنترلر بهینه بر اساس روش LQR برای سامانه هوايی خودمختار تک
  • موجودی: در انبار
  • زبان برنامه نویسی: MATLAB
  • تاریخ: ۱۳۹۵/۰۳/۲۰
  • برنامه نویس: دکتر ايمان شفيعی نژاد
  • 150,000تومان

برچسب ها: سامانه هوافضايي, دانه درخت افرا, مونوکوپتر, سامانه تک بال, خطی سازی, طراحی کنترلر بهينه, کنترلر LQR, بهينه سازی تجمعی, بهينه سازی حرکت پرندگان, بهينه سازی ژنتيک, طراحی ماتريس‫های بهينه کنترلر LQR, بهينه سازی GA-PSO, کنترلر پس‫خور