شبیه‌سازی و بهینه‌سازی سامانه هدایت و ناوبری تلفیقی در هواپیماهای کوچک

Abstract

یکی از دغدغه­های همیشگی موجود در سیستم­های هدایت و ناوبری تک­ بعدی بودن این سیستم­ها می­باشد. ناوبری بر پایه یک سیستم بسیار نا امن بوده و احتمال خطا بسیار بالا خواهد بود. لذا داشتن یک سیستم کمک ناوبری یا استفاده از دو سنسور همزمان می­تواند یکی از راه­کارهای کاهش این خطر بسیار جدی به­شمار آید. در این تحقیق، شبیه­سازی و بهینه­سازی حرکت و طراحی نرم­افزاری خلبان خودکار هواپیمای کوچک، به­صورت غیرخطی و با بهره­گیری از سیستم تلفیقی ناوبری اینرسی و استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته مد نظر می­باشد. برای به­دست آوردن نتایج قابل استناد، خطای سنسورهای جی پی اس و آی ان اس و همچنین عملگرهای موجود در هواپیما مدل­سازی و شبیه­سازی شده و برای نزدیک­تر شدن به فضای واقعیت، شرایط آب و هوایی برای بادهای با سرعت­های مختلف شبیه­سازی و به سیستم کنترلی اضافه شده است. در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی این هواپیمای کوچک به­دست آمده و سپس با درنظر گرفتن محدودیت­های موجود در هواپیما، کنترلر پی آی دی به­صورت سری انتخاب شده است. برای افزایش دقت در سیستم کنترلی و همچنین اطمینان از صحت عملکرد کلیه فرامین و الگوریتم­ها، سیستم کنترلی در سه­سطح و سیستم شبیه­سازی را در دو مرحله حلقه باز و حلقه بسته طراحی و مورد آزمایش قرار داده­ایم. نزدیکی نتایج به­دست آمده از این روش با نتایج حاصل از تست­های تجربی، بیانگر انتخاب صحیح الگوریتم کنترلی، مدل­سازی مناسب اجزاء و صحت شبیه­سازی سیستم می­باشد.