طراحی راهبرد کنترلی PID برای پرواز رو به جلو چهارپره تحت شرایط اثر زمین

در سال های اخیر، در کلاس هواپیماهای بدون سرنشین، کنترل چهارپره مورد توجه بسیاری از محققین در سراسر دنیا قرار گرفته است. در این نوع بالگرد تلاش می شود که با استفاده از نیروهای که توسط پروانه ها تولید می شود به پایداری در حالت پرواز ایستا و متحرک دست پیدا کنند. چهارپره رفتار دینامیکی غیرخطی متغیر با زمان دارد و مادام توسط نیروهای آیرودینامیکی مغشوش می شود. در شرایط اثر زمین، ویک پروانه بالگرد در اثر اندرکنش با زمین باعث اغتشاشات چشمگیری در جریان در نزدیکی پره های پروانه و همچنین بدنه پرنده می شود. این اندرکنش ها اثرات جدی بر روی خصوصیات کیفیت کنترل پرواز می گذارد و باعث ناپداری پرواز می شود. اکثر مطالعات انجام شده در زمینه اثر زمین به بررسی پرواز ایستا و فرود بالگرد متمرکز شده اند و اثر زمین به صورت پارامتر ثابت در معادلات دینامیکی وارد شده است. در این مقاله، مدل دینامیکی غیرخطی جامعی برای انواع حالت های پرواز چهارپره در نزدیکی سطح زمین در فضای حالت ارائه شده و اثر زمین به صورت تابعی از متغیرهای حالت در معادلات دینامیکی ظاهر می شود. در گام بعدی با استفاده از مدل پیشنهادی یک سیستم کنترلی PID طراحی می شود و پدیده اثر زمین در عملکرد کنترل کننده بررسی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که با کمک این مدل و کنترل کننده طراحی شده، پایداری پرواز و تعقیب مسیر بهبود چشمگیری یافته است.