23668

MEC2 248

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - ديناميك پرواز و كنترل

فني و مهندسي

1402/06/28

111 ص.

غلامرضا انصاري فر

وسيله پروازي، كنترل¬كننده حدف اغتشاش فعال، كنترل مد لغزشي مرتبه بالا، رويتگر حالت توسعه يافته

هنگامي كه وسايل پروازي در ارتفاع بالا پرواز مي¬كنند، پارامتر¬هاي ديناميكي آن¬ها مي¬تواند تغيير كند. وسايل نقليه هوايي به شرايط پرواز، پارامتر¬هاي فيزيكي و اختلالات جوي بسيار حساس هستند. با توجه به وجود پارامتر¬هاي پرواز نامشخص، نويز حسگر¬ها، كاهش گشتاور اينرسي و جرم در حين پرواز و تغييرات چگالي هوا، طراحي كنترل¬كننده مناسب كه توانايي مقابله با اغتشاشات خارجي را داشته باشد، يكي از اساسي¬ترين بخش¬ها در زمينه تحقيقات كنترل پرواز است. در اين پايان¬نامه، كنترل¬كننده حذف اغتشاش فعال مبتني بر الگوريتم فوق پيچشي با هدف كنترل مدل شش درجه آزادي يك هواپيما در حضور عدم قطعيت¬ها و اغتشاشات خارجي، طراحي شده¬است. توسط يك رويتگر حالت توسعه يافته غيرخطي اغتشاشات و عدم قطعيت¬ها تخمين زده مي¬شوند و با بازخورد كردن آن به قانون كنترلي جبران خواهند شد. يك دقت رديابي براي افزايش سرعت همگرايي و كاهش بالازدگي پيشنهاد شده¬است. عملكرد اين كنترل¬كننده، در حضور عدم قطعيت¬هاي تركيبي از جمله اختلافات آيروديناميكي، جرم، ممان اينرسي، اغتشاشات سنسور، اغتشاش عملگر و عدم قطعيت¬هاي پارامتريك تحليل مي¬شود. اغتشاش باد وارده بر هواپيما، به وسيله مدل باد توربولانسي درايدن مدل شده¬است. پايداري رويتگر حالت توسعه يافته غير¬خطي و كنترل¬كننده حذف اغتشاش فعال به صورت تئوري تجزيه و تحليل شده¬است و پايداري حلقه بسته اثبات مي¬شود. در نهايت نتايج بدست آمده با نتايج حاصل از كنترل¬كننده حذف اغتشاش فعال خطي و كنترل¬كننده حالت لغزشي فوق پيچشي مقايسه شده¬است. نتايج اثر¬بخشي روش پيشنهادي تحت اغتشاشات شديد را تائيد مي¬كنند. در فصل آخر روش كنترلي پيشنهاد¬ شده بر روي دستگاه شبيه¬ساز زير¬سيستم كنترل وضعيت ماهواره موجود در دانشگاه اصفهان پياده¬سازي شده¬است. نتايج شبيه¬سازي و آزمايشگاهي مقايسه شده-اند.

Air Vehicle, Active Disturbance Rejection Control, Higher-Order Sliding Mode Control, Extended State Observer

Super-Twisting Active Disturbance Rejection Control for an air vehicle

مهندسي مكانيك

When air vehicles are flying at a high altitude, their dynamic parameters can change. Air vehicles are very sensitive to flight conditions, physical parameters, and atmospheric disturbance. At this time, attitude control is very important. Attitude must be adjusted repeatedly during the flight. Due to the existence of uncertain flight parameters, noise of sensors, reduction of moment of inertia and mass during flight, air density changes, designing a suitable controller that has the ability to deal with external disturbances, changes dynamic of the model and physical parameter of the system, is one of the most basic parts in the field of flight control research. In this thesis, an Active disturbance rejection control (ADRC) based on the super twisting algorithm for attitude control of 6 degree-of-freedom nonlinear air vehicle is proposed. In the first step, the non-linear air vehicle model is introduced and converted to coupled equations. Then, the non-linear extended state observer is applied to estimate system uncertainties and system disturbance. Super-twisting sliding mode controller is designed and ADRC methodology is applied based on it. The Tracking differentiator to reduce overshoot and speed of convergence is proposed. The performance is tested under the Dryden turbulence disturbance, noise of sensor and actuators disturbance. Stability of the ESO and ADRC are theoretically analyzed and Close loop stability is proved. Finally, the results are compared with the Super twisting algorithm-based controller and Linear Active Disturbance Rejection. Simulation results confirm high performance of the proposed ADRC for control the aircraft to track the desired path and states estimation under strong disturbances. In last part, this control methodology is designed for the rigid spacecraft to perform attitude maneuvers. In the design and tuning of the controller, constraints on the reaction wheels torque and angular momentum are considered. the proposed controller is implemented on the spacecraft attitude control subsystem simulator to study the effectiveness of the controller in close-to-reality situations in the presence of uncertainties and internal/external disturbances.

6

33544