رفتن به محتوای اصلی
x
مدلسازی، ساخت و كنترل كوادروتور با قابلیت مكاندهی به روتورها
تاریخ دفاع
استاد

محمد دانش

دانشکده
مهندسی مكانیك

چکیدهمولتی‎روتورها علیرغم مزایای قابل‎توجه شامل ساختار ساده و کنترل آسان دارای معایب و محدودیت‎هایی هستند که از جمله آن‎ها می‎توان به مداومت پروازی پایین، پایداری ضعیف‎تر در مواجهه با باد و اغتشاش و همچنین تحمل‎پذیری کمتر در برابر عیب اشاره نمود. به‎منظور کم‎رنگ‎تر نمودن عیوب مورد اشاره، در پژوهش حاضر کوادروتوری با قابلیت مکان‎دهی به روتورها معرفی گردیده‎است که هر کدام از روتورها را می‎توان در راستای محور بازوی آن روتور و به‎صورت خطی مکان‎دهی نمود. این ویژگی باعث می‎شود بتوان تغییرات بیشتری را بر ورودی‎های کنترلی نسبت به حالت معمول که فقط از تغییرات سرعت دورانی روتورها استفاده می‎شود اعمال کرد. در ابتدا معادلات مدل دینامیکی کوادروتور با در نظر گرفتن متغیر بودن مکان روتورها و با استفاده از محاسبه مشتق مومنتوم‎های خطی و زاویه‎ای استخراج شده است. در ادامه نیز دو نوع کنترل‎کننده‎ی مود لغزشی زمان محدود تطبیقی و فازی برای این پهپاد توسعه داده شده و در شرایط مختلف مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته‎است. در کنترل‎کننده‎ی تطبیقی مکان‎دهی به روتورها به‎وسیله نگاشت و چهار مرحله فیلتر سیگنال اولیه صورت گرفته‎است. نگاشت پیشنهادی بر ورودی‎های کنترلی غلتش و پیچش کنترل‎کننده اعمال شده و مکان اولیه‎ای را برای هر روتور پیشنهاد داده‎است. با اصلاح چهار مرحله‎ای این سیگنال مکان و سرعت هر روتور منطبق با محدودیت‎های عملگرها محاسبه شده و تنظیم گردیده‎شدهاند. در کنترل‎کننده دوم که بر اساس قانون فازی توسعه داده شده‎است مکان‎دهی به روتورها براساس رهیافت تخصیص کنترل و با روش بهینه‎سازی محدب با تشکیل تابع لاگ برییر انجام گرفته‎است. علاوه‎ براین در این بخش تحمل عیب نیز مورد توجه قرار گرفته و با بهره‎گیری از روش فازی، در صورت وجود عیب، از قابلیت مکان‎دهی به روتورها استفاده‎شده و عیوبی که منجر به کاهش نیروی پیشرانش ملخ گردند به نحو مناسبی تحمل شده‎اند. در شبیه‎سازی انجام شده تاثیر مکان‎دهی بر مصرف انرژی و پایداری کوادروتور در برابر اغتشاشات نسبت به کوادروتورهای متداول ارزیابی‎های شده‎ و تاثیر مثبت آن در این موارد نشان داده‎شده‎است. علاوه بر این، در شبیه‎سازی های انجام شده اثر مثبت مکان‎دهی به روتورها در استفاده از این قابلیت برای تحمل پذیری بالاتر هنگام رخداد عیب نشان داده‎شده‎است. همچنین با ساخت نمونه آزمایشگاهی از کوادروتور با قابلیت مکان‎دهی به روتورها، آزمون های عملی نیز انجام شده و در آنها نتایج شبیه‎سازی‎ها در زمینه مصرف انرژی و پایداری هنگام حضور اغتشاش تایید شده‎است.کلمات کلیدی: کوادروتور، مکان‎دهی به روتورها، کنترل تطبیقی، کنترل مود لغزشی، کنترل فازی، بهینه‎سازی محدب، تخصیص کنترل، تابع لاگ برییر، تحمل عیب


تحت نظارت وف ایرانی