کنترل بهینه غیرخطی یک وسیله هوایی با در نظر گرفتن مدل غیرخطی موتور پیشران

این مقاله به مدلسازی دینامیکی و کنترل بهینه غیرخطی یک وسیله هوایی با در نظر گرفتن مدل غیرخطی موتور پیشران می پردازد. بدین منظور معادلات دینامیک پرواز غیرخطی وسیله هوایی با در نظر گرفتن روابط غیرخطی حاکم بر موتور پیشران آن استخراج می شود. رابطه نیروی پیشرانش و مصرف سوخت موتور هوازی بیان و با معادلات دینامیک غیرخطی وسیله پرنده ترکیب می شود. با بیان فرمولاسیون کنترل بهینه غیرخطی وابسته به حالت، دینامیک غیرخطی جسم هوایی به عنوان معادلات قیدی مسئله در نظر گرفته شده و تابع هزینه شامل متغیرهای حالت و ورودی های کنترلی در لحاظ می شود. سپس تابع همیلتونین مسئله کنترل بهینه تشکیل و معادلات بهینگی بدست می آید. با حل عددی معادلات بهینگی، پارامترهای متعددی نظیر زاویه مسیر پرواز، عدم قطعیت، زاویه حمله و ضرایب وزنی کنترل بهینه در نظر گرفته شده و شبیه سازی متنوعی ارایه می شود. نتایج نشان می دهد، با افزایش زاویه حمله، زمان و تلاش کنترلی سامانه افزایش می یابد. با تغییر ضرایب وزنی مسئله کنترل بهینه، مسیرهای بهینه کنترلی متعددی ایجاد و افزایش ضرایب وزنی ورودی باعث کاهش مصرف سوخت بهینه می شود. مشاهده می شود که با تغییر پارامتر عدم قطعیت در مدلسازی، پاسخ گذرا سیستم تغییر کرده اما در نهایت روش کنترل بهینه توانمند در ردیابی مسیر مطلوب بوده است. با تغییر شرایط اولیه مختلف و پارامترهای مختلف، کنترل بهینه غیرخطی سیستم به خوبی انجام می شود که نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در مدلسازی و کنترل غیرخطی سیستم است.

کلیدواژه ها:

وسیله هوایی ، موتور پیشرانش ، دینامیک غیرخطی ، کنترل بهینه ، وابسته به حالت