چکیده

این پژوهش، کنترل اکتاروتور هم‌محور برای ردیابی مسیردر حضور اغتشاشات خارجی و جرم متغیر با زمان را مورد بررسی قرار می‌دهد. ابتدا مدلدینامیکی سیستم با در نظر گرفتن عوامل اغتشاش مختلف و جرم متغیر با زمان بااستفاده از روابط نیوتن اویلر استخراج می­شود. سپس ساختار کنترلی دو حلقه­ای به‌صورتتودرتو برای حل مسئله ردیابی مسیر ارائه می­گردد. در طرح کنترلی ارائه‌شده، کنترل­کنندهپیش­بین برای دینامیک وضعیت و موقعیت سیستم طراحی می­شود. برای بهبود عملکردسیستم، رویت‌گر اغتشاش توسعه‌یافته طراحی می‌شود که با استفاده از آن، جبران­سازیپیش­خور برای بهبود قابلیت دفع اغتشاش در هر دو حلقه انجام می­گیرد. اثر جرم متغیربا زمان که منجر به تغییر ممان‌اینرسی و مرکز جرم کلی سیستم اکتاروتور می­شود،همراه با اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت­های پارامتری، بر روی شش درجه آزادی سیستم درنظر گرفته می­شوند و این عوامل توسط رویت­گر اغتشاش توسعه‌یافته به‌صورت هم­زمانتخمین زده می­شوند. در این حالت کنترل­کننده پیش­بین با کمک رویت‌گر اغتشاش توسعه‌یافته،این اغتشاشات را جبران می­نماید. جهت محاسبه سرعت‌‌های زاویه‌ای روتورها، الگوریتمتخصیص کنترل مبتنی بر بهینه‌سازی با قابلیت در نظر گرفتن محدودیت سرعت روتورهاارائه می‌گردد. سپس روش کنترلی دیگری برای اکتاروتور هم‌محور پیشنهاد می‌شود که درحلقه خارجی کنترل پیش‌بین موقعیت سیستم را کنترل می­کند و در حلقه داخلی کنترل پس‌گامزوایای وضعیت را پایدار می‌سازد. علاوه بر این، طراحی رویت‌گر اغتشاش دیگری مبتنیبر الگوریتم مد لغزشی مرتبه دو ابرپیچشی انجام می‌گیرد که قابلیت سیستم را برایمقابله با عوامل اغتشاش داخلی و خارجی افزایش می‌دهد. در نهایت، این رویت‌گر اغتشاشبا روش‌کنترلی ارائه‌شده پیش‌بین-پس‌گام برای کنترل دینامیک شش درجه آزادیاکتاروتور هم‌محور مورد بررسی قرار می‌گیرد. از سوی دیگر، با توجه به وجود قیدهایحرکتی در سامانه­های واقعی، برای محدود کردن حرکت سیستم قید‌هایی در نظر گرفته می‌شوند.اعمال قید بر روی وسیله هوایی می‌تواند منجر به افزایش بار محاسباتی روش کنترلیشود. برای این منظور، طراحی کنترل‌کننده در این حالت به نحوی صورت می‌گیرد کهبتوان با انجام محاسبات کمتر به این هدف دست یافت. در ادامه کار، طرح کنترلی مبتنیبر کنترل پس‌گام با روش پس‌گام انتگرالی در حلقه خارجی و روش پس‌گام ابرپیچشی برایهمگرایی سریع پاسخ در حلقه داخلی ارائه می‌گردد. طرح‌های کنترلی ارائه‌شده در حضوراغتشاشات خارجی و داخلی کلی با استفاده از شبیه­سازی مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.نتایج شبیه­سازی­ها توانایی راهبرد‌های کنترلی ارائه‌شده را در ردیابی دقیق وپرواز پایدار در شرایط مختلف حمل بار همراه با مقاوم بودن نسبت به عدم قطعیت واغتشاش برای ردیابی مسیرهای مختلف نشان می­دهند.

کلمات کلیدی:کنترل پیش­بین، دینامیک اکتاروتور هم‌محور، مرکز جرم متغیر بازمان، ردیابی مسیر، رویت‌­گر اغتشاش، قید حرکتی، مد لغزشی ابرپیچشی، کنترل پس‌گام