طراحی خلبان خودکار فازی ارتفاع هواپیمای بدون سرنشین

Abstract

در این مقاله تلاش شده که خلبان خودکار ارتفاع یک هواپیمای بدون سرنشین طراحی ‌شود. به دلیل پرواز هواپیماهای بدون سرنشین در ارتفاع پایین و در نزدیکی سطح زمین، خلبان خودکار ارتفاع نقش مهمی در اجرای موفقیت‌آمیز مانورها دارد. این مسأله دارای پیچدگی‌ها و در عین حال جذابیت‌های فراوانی است، زیرا رابطه‌ی بین ارتفاع و زاویه‌ی الویتور(به عنوان ورودی) غیرکمینه فاز و غیرخطی است و دارای مقدار نامعینی می‌باشد. در این مقاله، برخلاف روش‌های متداول (که به واسطه‌ی سه حلقه‌ی کنترلی، سه متغیر نرخ زاویه‌ی پیچ، زاویه‌ی پیچ و ارتفاع اندازه‌گیری می­گردد، به طوری‌که منجر به ساختار نسبتاً مقاومی می‌شود)، با اندازه‌گیری فقط ارتفاع از یک ساختار تک‌حلقه‌ای استفاده می‌شود. ساختار پیشنهاد شده ساده و درنتیجه کم‌هزینه‌تر است، اما به طور ذاتی دارای مقاومت پایینی است. تلاش شده تا با استفاده از دانش شخص خبره و کنترل منطق فازی، علاوه ‌بر دست‌یابی به پاسخ زمانی مناسب برای محدوه‌ی وسیعی از فرمان ارتفاع‌، محدودیت مقاومت در مقابل نامعینی‌های پارامتری و مقاومت در مقابل دینامیک‌های مدل‌نشده (که به دلیل پیچید‌گی‌ها و هزینه‌های موجود در صنعت هوافضا، همیشه به همراه مدل­سازی‌ها هستند) به مقدار زیادی رفع گردد. شبیه‌سازی شش درجه‌آزادی غیرخطی این نتایج را نمایش می‌دهد.