dynamic inversion method
در نشریات گروه مکانیک-
در تحقیق حاضر هدایت و کنترل یکپارچه پرتابه دوران دوگان با کمک ساختار آبشاری بررسی شده است. برای این منظور از مدل غیرخطی پرتابه در دینامیک هفت درجه آزادی استفاده شده است و اثرات کوپلینگ بین کانال های سمت و فراز لحاظ شده است. برای این منظور، مبتنی بر ساختار کنترل آبشاری، یک کنترلر سه حلقه ای طراحی شده است که در حلقه داخلی و میانی آن از روش وارون دینامیک و در حلقه خارجی آن، ضمن لحاظ نمودن تاثیر فشار دینامیکی در طراحی کنترلر، از کنترل تطبیقی مدل مرجع استفاده شده است. در حلقه هدایت از روش ناوبری تناسبی بهره گرفته شده و عملکرد سیستم هدایت و کنترل یکپارچه، در شرایط با وجود عدم قطعیت و بدون عدم قطعیت در ضرایب آیرودینامیکی از طریق شبیه سازی آماری مونت کارلو اعتبارسنجی شده است. عملکرد الگوریتم پیشنهادی، با ساختار کنترلی آبشاری که در حلقه خارجی کنترلر کلاسیک PID دارد، انجام شده و نتایج آن ارایه گردیده است.
کلید واژگان: : پرتابه با دوران دوگان، هدایت و کنترل یکپارچه، ساختار کنترل آبشاری، وارون دینامیک، کنترل تطبیقی مدل مرجع، شبیه سازی آماریIn current study, an integrated guidance and control system is assessed for a projectile having dual spin motion in the cascade control structure. In this way, a nonlinear seven degrees of freedom model is used and coupling effects of pitch and yaw channels is taken into consideration. Based on cascaded control structure, a three-loops controller is designed, which in inner and middle loops the dynamic inversion method is used, and in the outer loop, an adaptive model based on PID controller is designed. The dynamic pressure contribution in acceleration command is also taken into account. The performance of the designed guidance and control system is assessed in presence of uncertainties via Monte Carlo statistical simulations. The results of suggested algorithm are compared with that of a cascade control having a classic PID controller in its outer loop. The results show the superior performance of the proposed algorithm in achieving the target and control effort.
Keywords: Dual-spin projectile, integrated guidance, control, cascade control structure, dynamic inversion method, Adaptive Model Reference control -
امروزه ریزپرنده های داکتدفن، به دلیل وجود داکت و در نتیجه توانایی حضور ایمن در محیط های سربسته، توجه بسیاری را در حوزه های تجاری و پژوهشی به خود جلب نموده اند. از این رو برای شناخت ملموس تر و انجام تجربی مانورها، نمونه ای از این پرنده در دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده است. در این پژوهش در گام اول به مدل سازی پرنده پرداخته می شود. بدین نحو که پس از به دست آوردن مدل دینامیکی پرنده، پارامترهای موجود در این مدل به کمک روش های تجربی مورد محاسبه قرار گرفته اند که در این میان می توان به ضرایب آیرودینامیک سطوح کنترل و ممان اینرسی پرنده اشاره نمود و در گام دوم به طراحی کنترل کننده برای پرنده مذکور پرداخته می شود. کنترل ریزپرنده داکتدفن به دلیل ناپایداری های ذاتی آن از جمله مساله های مهم در طراحی این پرنده به شمار می رود که مطالعه پرنده های داکتدفن موجود نشان می دهد روش کنترل غیرخطی وارون دینامیک به دلیل پیاده سازی های تجربی موفق روی پرنده، انتخاب مناسبی بین روش های کنترلی است. از این رو پس از انتخاب روش کنترلی وارون دینامیک، به شبیه سازی و کنترل موقعیت پرنده در محیط سیمولینک پرداخته شده است. در این روند، ابتدا فرمان موقعیت به پرنده، اعمال و توسط کنترل کننده به فرمان عملگرهای کنترلی حالت تبدیل می شود. سپس این فرمان ها توسط تغییر زوایای سطوح کنترل پرنده منجر به تغییر زوایای سمت، فراز و غلت پرنده و در نتیجه دستیابی به موقعیت مطلوب می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده تعقیب مناسب فرمان ورودی و همچنین پایداری سیستم حلقه بسته برای ریزپرنده داکتدفن است.کلید واژگان: ریزپرنده داکتدفن، مدل سازی و شبیه سازی، کنترل وارون دینامیکToday, Ducted Fan micro aerial vehicle much attention in the field of business and research due to the duct and, thus, the ability to be safe in enclosed environments. In order to identify and practical help to control and implement the vehicle in various maneuvers, the experimental example of this VTOL MAV was built by of Amirkabir University of Technology. In this research, in the first step, the modeling of the ducted fan is considered. In this way, after obtaining the dynamic model of the fan, the parameters in this model are calculated, using empirical methods. In this regard, the aerodynamic coefficients of the control levels and the inertia of the fan can be mentioned. In the second step, the controller design of the ducted fan is discussed. -Fan MAV control is one of the important issues in designing this fan due to inherent instability. The study of vehicle that reported shows that nonlinear dynamic inversion is an appropriate choice among control methods due to its successful empirical implementation on . Thus, by choosing this method, the control system was designed to follow the desired command of the vehicle in the Simulink simulation environment. In this process, the position command is first applied to the fan and converted by the controller to the command of state control actuators, after which these commands by changing the angles of the control levels of the fan lead to the change in the angles of the fan’s side, the pitch, and and, thus, achieved a desired position. The results indicated that the desired command was correctly followed; also, the stability of the closed loop system was successfully accomplished by using dynamic inversion method for the Ducted Fan MAV.Keywords: Ducted-Fan MAV, Modeling, Simulation, Dynamic Inversion Method
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.