شاهددانشگاهدانشکده فني و مهندسي

پايان نامه دوره کارشناسي ارشد مهندسي برق-کنترل

طراحی خلبان خودکارمقاوم به پدیدهفالینگ لیف

استاد راهنمادکترسعید سید طبایی

دانشجومحمد رمضانی سادات محله

1393تابستان

اظهار نامه دانشجوشماره:

تاريخ:

اينجانب محم55د رمض55انی س55ادات محل55ه دانش55جوي كارشناس55ي ارش55د رشته برق گرايش کنترل دانش55كده ف55نی و مهندس55ی دانش55گاه ش55اهد، گواهي مي دهم كه پايان نامه/ رساله تدوين ش55ده حاض55ر ب5ا عن55وان؛ " طراحی خلبان خودک55ار مق55اوم ب55ه پدی55ده فالین55گ لی55ف " ب55ه راهنم55ايي استاد محترم جن55اب آق55اي دكترس55ید طب55ایی، توس55ط ش55خص اينج55انب انجام و صحت و اصالت مطالب تدوين شده در آن، مورد تأييد است و چنان چه هر زمان، دانشگاه كسب اطالع كند كه گ55زارش پاي55ان نام55ه/ رساله حاض55ر ص55حت و اص55الت الزم را نداش55ته، دانش55گاه ح55ق ن55دارد، مدرك تحصيلي اينجانب را مس5ترد و ابط5ال نماي5د هم چ5نين اعالم مي دارد در ص55ورت به55ره گ55يري از من55ابع مختل55ف ش55امل؛ گ55زارش ه55اي تحقيقاتي، رساله، پايان نامه، كتاب، مقاالت تخصصي و غيره، ب55ه منب55ع مورد استفاده و پديد آورنده آن به طور دقيق ارج5اع داده نش5ده و ن5يز مطالب مندرج در پايان نامه/ رساله حاض5ر ت5اكنون ب5راي دري5افت هيچ نوع مدرك يا امتيازي توسط اينجانب و يا ساير افراد به هيچ كج55ا اراي5ه نش55ده اس55ت. در ت55دوين متن پاي55ان نام55ه/ رس55اله حاض55ر، چ55ارچوب )ف55رمت( مص55وب ت55دوين گ55زارش ه55اي پژوهش55ي تحص55يالت تكميلي دانشگاه شاهد به طور كامل مراعات شده و نهايتاً اين كه، كليه حقوق مادي ناشي از گزارش پايان نامه/ رس5اله حاض5ر، متعل5ق ب5ه دانش5گاه

شاهد مي باشد.

ن55555555ام و ن55555555ام خ55555555انوادگي دانش55555555جو)دس55555555تنويس(:.........................................

امضاء دانشجو: تاريخ:

صورتجلسه دفاع از پایان نامه تحصیلی کارشناسی ارشد

با تاییدات الهی و با استعانت از ولی عصر)عج( دفاع از پایان نامه خانم/ .. ب55ه…………………انشجوی کارشناسی ارش55د ………… دآقای

.…………………………… شماره دانشجوشماره دانشجوییتحت عنوان:

……………………………………………………….. واح555555د، راس س555555اعت روز م555555ورخ4ب555555ه ارزش

در مح55ل س55الن دف55اع دانش55کده عل55وم انس55انی تش5کیل گردی55د. هی55ات داوران که قبالً پایان نامه را مطالعه نموده ان55د، پس از ش55نیدن گ55زارش دانش55جو و دفاعی55ات و پرس55ش های الزم در زمین55ه علمی و تحقیق55اتی

ایشان نتیجه را به شرح ذیل اعالم می دارند:پایان نامه نامبرده با نمره:

به عدد و نمره به حروف و با امتی55از م55وردتأیید قرار گرفت.

امتیازات: - ت55ا14 قب55ل قب55ول: – 17.99 ت55ا 16خ55وب: 18.99 تا 18- بسیار خوب: 20 تا 19عالی: 14 غیر قابل قبول: نمره کم تر از – 15.99

امضاتخصصمرتبه دانشگاهیاعضای هیات داوران

نام استاد راهنمااستاد راهنما

نام استاد مشاوراستاد مشاور

اس555اتید ی555555555ا

محققا ن

مدعو

نام داورداور

نام داورداور

:تقدیم به پدرو مادرم بزرگوارم که اگر تمام عمر را صرف خدمت به ایشان کنم

، قطره ای از دریای بیکران لطف ایشان را جبران نتوانم نمود.

تشکر و قدرداني بدينوسيله مراتب احترام و تشكر خود را از تمامي عزيزاني كه مرا در

دك)))تر آق555اي جن5555ابتهي555ه اين پايان نام555ه ي555اري نمودن555د، به وي555ژه ه5اي دلس5وزانه و ص5بورانهها و راهنمايي، که با حمايتسعيدسيدطبايي

ايشان بود که توانستم اين پایان نامه را به سرانجام برسانم. كهدكتر صورتگر و دکتر کاظمیهمچنين از اساتيد بزرگوار آقايان

داوري اين رساله را تقبل فرمودند سپاسگزارم.

چکيده ( بي ش55ك يكي از بخش ه55اي ب55ا1سيستم كنترل پرواز )خلبان خودک5ار

و دس55تيابي ب55ه2اهميت اجسام پرنده است كه وظيفه آن ايجاد پايداري اس5ت. ب5ا توج5ه ب5ه3عملكرد مناسب در اج5راي ف5رامين بخش ه5دايت

ديناميك غيرخطي و متغ55ير ب55ا زم55ان ، ع55دم قطعيت ه55اي س55اختاري و (، در كن5ترل پ5رواز رويك5رد4پارامتري اجسام پرنده )هواپیم5ای جنگن5ده

هاي كنترلي متنوعي در راستاي نيل به پايداري، عملكرد مناس55ب و كم وخطاي مدل س55ازي و غ55یره اس55تفاده مي5اثر نمودن عدم قطعيت ها

گردد

خلب55ان خودک55ار،پای55داری س55متی- ج55انبی ، فالین55گ لی55فکلي))د واژه: مد،الگوریتم ژنتیک،تحلیل رباست

1Automatic-Pilot (Autopilot)2 Stability3 Guidance

4 Fighter Aircraft5 Uncertainties

فهرست مطالبصفحهعنوان

........................................................................................تقدیم به ه............................................................................تشکر و قدرداني ه.............................................................................................فهرست شکل ها ط...........................................................................................فهرست جدول ها

ي.................................................................................فهرست عاليم و نشانه هامقدمه.......................................................................................-1فصل

11.............................................................................................پیشگفتار-1-11.....................................مروری برپیشینه پیدایش و توسعه خلبان های خودکار-1-24........................................مروری بر الگوریتم های کنترلی خلبان های خودکار-1-3

6............................................الگوریتم های کنترلی خلبان های خودکار-1-3-116......................................................................................هدف تحقيق-1-416.........................................................نواوری ارائه شده در این پایان نامه-1-517............................................................................فصل بندي پايان نامه-1-6معادالت سیستم پرواز..................................................................-2فصل

1818..............................................................................................مقدمه-2-119..............................................................................محورهای مختصات-2-220......................................................................نیروهای وارده بر هواپیما-2-3F...................................................................................22-18هواپیمای -2-4

F..........................................................23-18سطوح کنترل هواپیما -2-4-1F.................................................25-18پارامترهای فیزیکی هواپیمای -2-4-226.........................................................................معادالت حرکت-2-4-3

F............................26-18معادالت دینامیکی و سینماتیکی حاکم بر هواپیمای -2-4-3-127........................................................................معادالت ایرودینامیکی-2-4-3-229................................................................................معادالت حرکت-2-4-3-329...................................................................................زوایای اولر-2-4-3-430..................................................................................معادالت نیرو-2-4-3-530.............................................................................معادالت گشتاور-2-4-3-6

30...............................................................................................تعادل-2-531.............................................................................تعادل طولی-2-5-132.............................................................................تعادل جانبی-2-5-233............................................................................تعادل سمتی-2-5-3

34.........................................................پایداری و مدهای ناپایدار ساز پرواز-2-636.....................تحلیل پایداری دینامیکی طولی با معادله مشخصه طولی-2-6-1

PSO............................................................................36 و LPOمدهای -2-6-1-138.........................................................................................مد تاک-2-6-1-238.............................................................................مد نوسانی سوم-2-6-1-339.................................................................پایداری سرعت )رو به جلو(-2-6-1-4

39.........تحلیل پایداری دینامیکی سمتی - جانبی با معادله مشخصه عرضی-2-6-2Dutchroll................................................39و Spiral ، Roll Subsidenceمدهای -2-6-2-143.................................................................................پایداری جهت-2-6-2-243.......................................................................پایداری زاویه چرخش-2-6-2-344......................................................................نیروی پیشران نامتقارن-2-6-2-4

44...................................................................................فالینگ لیف مد-2-744....................................................................................مقدمه-2-7-1

ا

45..............................................................................فالینگ-لیف-2-7-247..........................................................شبیه سازی فالینگ لیف مد-2-7-348.............................................................کالسه بندی فالینگ- لیف-2-7-4

لیف–کنترل فالینگ ....................................................................-3فصل 52

52..............................................................................................مقدمه-3-152............................................سیستم کنترل پرواز اتوماتیک )خلبان خودکار(-3-2

53.................................................(SASسيستم هاي افزايش پايداري)-3-2-154............................................................قابلیت های خلبان خودکار-3-2-2 تقسیم بندی خلبان های خودکار را بر اساس مدهای سیستم-3-2-3

55.......................................................................................ومحورهای مانور55.........................................................خلبان خودکار طولی)جابه جایی(-3-2-3-156.................................................. جانبی(–خلبان خودکار عرضی)سمتی -3-2-3-2

57............بررسی عملکردکنترلرهای پایه و بازبینی شده در مواجهه با فالینگ-لیف-3-3F.......................................................57-18کنترلرهای پایه هواپیمای -3-3-1

57......................................................................ساختار کنترلر طولی:-3-3-1-158.......................................................................ساختار کنترلر جانبی:-3-3-1-258........................................................................ساختار کنترلر سمتی:-3-3-1-3

F................................................58-18شده هواپیمای بازبینی کنترلر-3-3-260.......................................................................................تحلیل خطی-3-4

63.....................................................................تحلیل حاشیه حلقه-3-4-164...........................................................................تحلیل رباست-3-4-2

65..................................................دینامیک های مدل نشده )غیرساختاری(-3-4-2-165..................................................................الف- عدم قطعیت قطری ضرب در ورودی

66.............................................................ب- عدم قطعیت بلوکی کامل ضرب در ورودی67.....................تحلیل رباست مدل با عدم قطعیت های پارامتری )ساختاری(-3-4-2-268..........................................تحلیل قوانین کنترل پرواز در بدترین شرایط-3-4-2-3

69.........................................مقایسه قوانین کنترل با شبیه سازی غیر خطی-3-5 شبیه سازی غیرخطی سیستم با اعمال اغتشاش بر ورودی محرک-3-5-170ایلرون70.......................................................تحلیل غیر خطی : ناحیه جذب-3-5-2

71.............................................................تخمین باند فوقان ناحیه جذب-3-5-2-172..............................................................تخمین باند تحتانی ناحیه جذب-3-5-2-2

کنترل کننده های پیشنهادی..........................................................-4فصل 75

75..............................................................................................مقدمه-4-175......................................................................مروري بر الگوريتم ژنتيك-4-2 طراحی کنترلرهای جدید جهت تخفیف فالینگ-لیف با استفاده از الگوریتم-4-3

83ژنتیک83..................................................طراحی کنترلر پایدارساز چرخش-4-3-1

88...........................مروری بر الگوریتم هوشمند ژنتیک با بهینه سازی چند هدفه-4-4MOGA..........................................................89تعاریف پایه الگوریتم -4-4-1

MOGA.............................................................................92الگوریتم -4-4-1-1 طراحی کنترلر پایدارساز چرخش-گردش با استفاده از الگوریتم-4-4-2

..............................................................هوشمند ژنتیک با بهینه سازی چند هدفه94

شبیه سازی................................................................................-5فصل 97

97.........................نتایج مربوط به طراحی پایدارساز چرخش با الگوریتم ژنتیک-5-1

ب

MOGA.........................101نتایج مربوط به پایدارساز چرخش-گردش با الگوریتم -5-2106.................................................................................پیوست ها خطی سازی سیستم های غیرخطی و معادالت خطی شدهضميمه أ -

107....................................................................................هواپیما114.....................................مشتقات و ضرایب پایداری و کنترل ضميمه ب -

117.......................................................................ضميمه ج -پایداری120...............................................................ضميمه د -کنترل هواپیما

124..........................................................................فهرست مراجع132........................................................واژه نامه فارسي به انگليسي136........................................................واژه نامه انگلیسی به فارسی

ABSTRACT......................................................................................

ج

فهرست شکل هاصفحهعنوان

1................................میالدی1903 دسامبر 17: نخستین پرواز پرنده رایت - 1-1شکل خودکار2-1شکل خلبان چپ کرتیس. شکل سمت پرنده قایق راست : شکل سمت

3.........................................................................................ژایروسکوپیک آ سپری4...........................................................- با پیکربندی متغیر 14F:هواپیمای 3-1شکل 18.................................................................:سطوح کنترل اصلی هواپیما1-2شکل 19.......................................................:گردش-یاو، چرخش-رول، پیچش-پیچ2-2شکل 20...............................................................................: محورهای دروان3-2شکل 21....................................................................: نیروهای وارده بر هواپیما4-2شکل 21..........................................: فشار هوادر زیر و روی بال و ایجاد نیروی برا5-2شکل F.................................................................................22-18: هواپیمای 6-2شکل F.................................................................23-18: روند تکامل هواپیمای 7-2شکل F........................................................................23- 18: مدلهای مختلف 8-2شکل A /18- F.......................................................24:سطوح کنترل و ابعاد هواپیما9-2شکل 25........................................: شکل راست مکانیزم فرمان به سطوح کنترل10-2شکل 34............: وضعیت گوی در سه حالت )از چپ به راست(، پایدار، خنثی،ناپایدار11-2شکل استاتیکی،12-2شکل پایدار ب:هواپیما دینامیکی پایداراستاتیکی،ناپایدار هواپیما :الف-

35............................................خنثی دینامیکی ج:هواپیما پایدار استاتیکی،پایداردینامیکی :مدهای طولی : نوسان کوتاه مدت )پیوسته( و نوسان بلند مدت - فیوگید13-2شکل

37.....................................................................................................)خط چین(S..................................................................38:مدهای طولی،در صفحه 14-2شکل 39...........................................: اغتشاش خارجی-وزش باد از پشت هواپیما15-2شکل 40......................................................:تاثیر مد مارپیچی)حلزونی( بر پرواز16-2شکل 41..................................:پایدارساز خلبان خودکار برای مقابله با مد مارپیچی17-2شکل نمودار18-2شکل راست(. پروازهواپیما)شکل سمت بر فروکش چرخشی مد تاثیر :

41.......نرخ چرخش و زاویه چرخش در زمان وقوع مد فروکش چرخشی )شکل سمت چپ(42................................................................:تاثیر مد گهواره ای بر پرواز19-2شکل S ......................................................42: مدهای سمتی-جانبی، در صفحه20-2شکل S..................................44 در صفحه 747 عرضی هواپیمای –:مدهای طولی 21-2شکل 44............................................................................: پیشران نامتقارن22-2شکل 45..............................................................:شمایی از رخداد فالینگ-لیف23-2شکل 46....................................:نرخ چرخش و گردش در زمان رخداد فالینگ لیف24-2شکل 47..............................:زاویه حمله و لغزش جانبی درزمان رخداد فالینگ لیف25-2شکل 49......................................................... مد اهسته–:فالینگ لیف نوع اول 26-2شکل 50.............................................................:فالینگ لیف نوع دوم-مد سریع27-2شکل 51........................................:فالینگ لیف نوع سوم، مد با زاویه حمله بزرگ28-2شکل 54..................................................................سیستم کنترل پروازاتوماتیک1-3شکل 55...................................... : خلبان خودکار طولی اولیه )کنترل زاویه پیچش(2-3شکل 56.................................................................: خلبان خودکار کنترل ارتفاع3-3شکل 56....................: خلبان خودکار عرضی مقدماتی )کنترل زاویه چرخش و هدینگ(4-3شکل

د

57................................................................ : خلبان خودکار کنترل هدینگ5-3شکل F...................................................................57-18: کنترلرپایه هواپیمای 6-3شکل F.......................................................59-18:کنترلر بازنگری شده هواپیمای 7-3شکل 60......................................................: نمودارتحلیل های خطی و غیر خطی8-3شکل 64.....................:تحلیل حاشیه دیسک چند متغیره کنترلرهای پایه وبازنگری شده9-3شکل 65..................................................:تحلیل رباست دینامیک های مدل نشده10-3شکل 66.............. دور زدن هماهنگ ، عدم قطعیت قطری ضرب در ورودیμ: نمودار 11-3شکل 66............. دور زدن ناهماهنگ ، عدم قطعیت قطری ضرب در ورودیμ:نمودار 12-3شکل ، عدم قطعیت بلوکی کامل ضرب در ورودی . مقایسه کنترلرهایμ:نمودار 13-3شکل

پایه وبازبینی شده در درورزدن ناهماهنگ)شکل سمت راست(.مقایس55ه کنترلره55ای پای55ه67...............................................وبازبینی شده در دور زدن هماهنگ)شکل سمت چپ(

پایهμ:نمودار 14-3شکل کنترلرهای مقایسه مدل. پارامتری های قطعیت ،عدم وبازنگری شده در درورزدن ناهماهن55گ)ش55کل س55مت راس55ت(.مقایس55ه کنترلره55ای پای55ه

68...............................................وبازبینی شده در دور زدن هماهنگ)شکل سمت چپ(69...................................................:ساختار مدل در تحلیل بدترین شرایط15-3شکل شدهμ:نمودار16-3شکل وبازنگری پایه کنترلرهای مقایسه شرایط. بدترین ،تحلیل

دردورزدن ناهماهنگ)شکل سمت راست(.مقایسه کنترلرهای پایه وبازنگری شده در دور69...........................................................................زدن هماهنگ)شکل سمت چپ(

)مقایسه17-3شکل محرک ورودی بر وارده اغتشاش به غیرخطی سیستم :پاسخ 70..........................................................................کنترلرهای پایه و بازنگری شده(

..........:پاسخ ناپایدار سیستم به ازای شرایط اولیه بازگشتی از روش مونته کارلو18-3شکل 72

:ناحیه جذب تخمینی از روش های مونته کارلو و لپانوف)مقایسه کنترلرهای19-3شکل گردش.ش55کل س55مت–پایه و بازبینی(.نمودار سمت راست ناحیه جذب نرخ های چرخش

73.............................................................چپ ناحیه جذب زاویه حمله ولغزش جانبیکنترلرهای20-3شکل بررسی جهت غیرخطی و خطی تحلیل از انتخابی های :روش

74.......................................................................................................پیشنهادی84...............................................: ضریب نرخ چرخش بر حسب زاویه حمله1-4شکل 84..................................................:ضریب نرخ گردش بر حسب زاویه حمله2-4شکل 85.........................................:ضریب زاویه لغزش جانبی برحسب زاویه حمله3-4شکل 85..............................................: ضریب انحراف شهپر برحسب زاویه حمله4-4شکل 85..............................................:ضریب انحراف گردان برحسب زاویه حمله5-4شکل 88.........:کنترلر پیشنهادی تثبیت کننده چرخش هواپیما در زمان رخداد فالینگ-لیف6-4شکل 91.........................................: رابطه بین راه حل ها در بهینه سازی چندهدفه7-4شکل 91.......................................................................: شمای پاسخ های پیرتو8-4شکل : کنترلر پیشنهادی تثبیت کننده چرخش-گردش هواپیما در زمان رخداد فالینگ-9-4شکل

96..............................................................................................................لیف97.............................................................:نمودارهمگرایی الگوریتم ژنتیک1-5شکل :مقایسه عملکرد کنترلرپیشنهادی با کنترلرهای پایه و بازنگری شده در زمان2-5شکل

98.............................................................رخداد فالینگ-لیف )شبیه سازی غیرخطی(99...................:بزرگنمایی پاسخ نرخ چرخش خروجی هواپیما )مقایسه کنترلرها(3-5شکل

ه

کنترلرپایه )خطچین(،کنترلربازنگریμ:تحلیل رباست بدترین شرایط .نمودار 4-5شکل 99.................................................................شده )نقطه چین(،کنترلرجدید )پیوسته(

بازنگری شده به ازای5-5شکل پایه و با کنترلرهای :مقایسه عملکرد کنترلرپیشنهادی اغتش55اش ب55ر وروردی مح55رک ش55هپر از ش55رایط تع55ادل، کن55ترلر پای55ه) خطچین(،کن55ترلر

100..............................................بازنگری شده) نقطه چین(،کنترلر پیشنهادی)پیوسته( :پاسخ های پیرتو )شکل باال( و پراکندگی متوسط پاسخ ها)شکل پایین( پس از6-5شکل

MOGA...................................................................................101اجرای الگوریتم زمان 7-5شکل در فالینگ-لیف از ،بازیابی هواپیما چرخش کنترلر19:نرخ ثانیه.

102..................پایه) خطچین(،کنترلر بازنگری شده) نقطه چین(،کنترلر پیشنهادی)پیوسته()نرخ8-5شکل و گردان بر محرک شهپر اغتشاش با وجود کنترلرها پاسخ :بزرگنمایی

103......................................................................................................چرخش(زمان 9-5شکل در فالینگ-لیف از ،بازیابی هواپیما گردش نرخ کنترلر19: ثانیه.

103..................پایه) خطچین(،کنترلر بازنگری شده) نقطه چین(،کنترلر پیشنهادی)پیوسته( : بزرگنمایی پاسخ کنترلرها با وجود اغتشاش بر محرک شهپر و گردان )نرخ10-5شکل

104.......................................................................................................گردش( ثانیه. کنترلر پایه)19: لغزش جانبی هواپیما ،بازیابی از فالینگ-لیف در زمان 11-5شکل

104.........................خطچین(،کنترلر بازنگری شده) نقطه چین(،کنترلر پیشنهادی)پیوسته(.نمودار 12-5شکل شرایط بدترین رباست تحلیل :μکنترلرپایه

MOGA....................105)خطچین(،کنترلربازنگری شده )نقطه چین(،کنترلرجدید )پیوسته(-

و

فهرست جدول هاصفحه عنوان

25........................................................: ساختار سطوح کنترل و محرک ها1-2جدول 26............................................................................: مشخصات هواپیما2-2جدول 47..................................................: مقایسه مدهای فالینگ لیف و مارپیچی3-2جدول 48....................................................................: کالسه بندی فالینگ- لیف4-2جدول 61....................................]2:اشنایی با دور زدن هماهنگ وناهماهنگ هواپیما[ 1-3جدول 62.................... متر بر ثانیه107متری و 7500: مقادیر تریم مدل ها در ارتفاع 2-3جدول 63.........................................:مقایسه مقادیر ویژه مدل کامل و کاهش یافته3-3جدول 76...............................................................[ ] کاربردهای الگوریتم ژنتیک:1-4جدول 82.........................................................................:الگوی الگوریتم ژنتیک2-4جدول 87..........................................................:تنظیم پارامترهای الگوریتم ژنتیک3-4جدول 92...............................................................................:الگوریتم گلدبرگ4-4جدول MOGA................................................................................93:الگوریتم 5-4جدول MOGA...................................................................95:تنظیمات الگوریتم 6-4جدول

111...................................................:جدول مشتقات پایداری1-جدول أ115...............................................:ترکیبات مشتقات پایداری2-جدول ب

ز

فهرست عاليم و نشانه هاعالمت اختصاريعنوان

αزاویه حمله β لغزش جانبی

β̇ مشتق لغزش جانبی تحلیل میو

نرخ چرخش نرخ گردشنرخ پیچش

گشتاور چرخشی،نیروی برا )لیفت(گشتاور گردشیگشتاور پیچشی

نیروی جانبینیروی پسا)دراگ(

Tنیروی پیشران)تراست(زاویه چرخشزاویه گردشزاویه پیچش شتاب جانبی

ح

مقدمه1فصل

نکات مهم که در تایپ رعایت کنید1-1

منحصرا از این طرح برای پایان نام55ه س55مینار ک55اراموزی اس55تفاده کنید. متناسبا می توانید بخشهای غیر ضرور را حذف نمایید.

استایل متنBody textاست اگر دو رو چاپ می کنید درpage layout انتخاب mirrorرا بر گزینیید هرجا به اشکالی برخورد کردید بپرسیدبعد از کاما فاصله بگذارید و نه قبل از آن ه55اsymbol از نکنید استفادهequationبرای نوشتن فرمول داخل متن از (1

را بکار بگیریید هر استایل اس55می دارد ک55ه در پنج55ره ن55وار ورد می توانی55د ببینی55د. مثال(2

استBody textاستایل متن بنویسیدequation 3فرمولها را فقط با (3IEEEفرمت مرحع دهی م55ا (4 reference order اس55ت ک55ه WORDوی55رایش

آنرا ندارد برای این منظور به سایت زیر رجوع کنی55د. بین2007; قرار دهییدsemicolonاسامی نویسندگان

http://mrproofread.com/content/how-add-harvard-referencing-word

برای جا دان فرمولها آنها را در جدول قرار ندهی55د. ب55رای همراس55تا در ادیت55ور فرم55ولinlineکردن شماره فرمول و فرم55ول در متن از

استفاده کنید اشکالی کهcopy paste.می کنید باید خوانا باشد

9

.درشتی و پررنگی شکلها با متن همخوانی داشته باشدcaptionشکل در پایین و برای جداول در باالست .فرم نگارش مراجع را رعایت کنید ازspace وهمچنین خط balnk.در متن استفاده نکنید به فرمت فرمولها دقت کنیید

بی ش55ک یکی از بخش ه55ای مهم اجس55ام پرن55ده سیس55تم کن55ترل مروری )خلب55ان خودک55ار( ان اس55ت ک55ه وظیف55ه ایج55اد پای55داری1پ55رواز

برپیشینه پیدایش و توسعه خلبان های خودکار پرواز از دیرباز همراه یکی از ارزوهای بشر بوده اس55ت ک55ه ب55رای

دست یافتن به این مهم سعی و تالش فراوانی انجام داده است.

12میالدی 1903 دسامبر 17نخستین پرواز پرنده رایت - :1شکل

3 گلن .ایچ.کرتیس2 در قایق پرنده3خلبان خودکاری با این هدف م55ورد ازم55ایش ق55رار1912نصب گردی55ده و ب55رای اولین ب5ار در س55ال

ب55رای حس ک55ردن 5 4از ژیروس55کوپ 4گ55رفت. این خلب55ان خودک55ار انح5555راف هواپیم5555ا از وض5555عیت وازس5555روموتورها ب5555رای تحری5555ک

استفاده می کرد که توسط ش55رکت8 و ایلرون)شهپر(7 6الویتور)باالبر( 9ژیروسکوپ اسپری واقع در نیوی55ورک ب55ه م55دیریت دک55تر ای آ اس55پری

..2-1طراحی و تولید می شد شکل

1 Flight Control System (FCS)2 3 4

5 Gyroscope6

7 Elevator8 Aileron

9 E.A.Sperry

10

هواپیما اسپری نام گ55رفت در ق55ایق 5این وسیله که پایدار کننده برن55ده ج5ایزه وی55ژه1914پرنده کرتیس نصب ش55د ودر هج55دهم ژوئن

که الرنس اسپری فرزند دکتر اسپری هدایتش را برپرندهشد.این قایق عه55ده داش55ت ج5ایزه پنج ه55زار ف55رانکی ایم55نی را ب55ه خ5اطر بیش55ترین

میزان پایداری از باشگاه هوایی فرانسه دریافت نمود.

: شکل سمت راست قایق پرنده کرتیس. شکل سمت چپ خلبان1-1شکل :2شکل 4خودکار ژایروسکوپیک آ سپری

این واقعه تنه55ا ی55ازده س55ال پس از پ55رواز ت55اریخی ب55رادران رایت اتفاق افتاد.در طی این نمایش ک55ه پ55روازی ب55ا ارتف55اع کم و نزدی55ک ب55ه سطح زمین و تحت کنترل خودکار انجام می شد،در حالی ک55ه خلب55ان

و و دستانش را5الرنس اسپری در کابین مخصوص خود سرپا ایستاده باالی سر بلند کرده بودوتکنسینی بر روی بال ایستاده ب55ه جل55و و عقب حرکت می کرد.علیرغم میزان باالی گش55تاور غلتش55ی و س55متی ب55زرگ ایجاد شده ناشی از حضور تکنسین روی بال ، هواپیم55ا وض55عیت تع55ادل

]4خود را حفظ می کرد.[

11

3- با پیکربندی متغیر 14F:هواپیمای 2-1شکل

مروری بر الگوریتم های کنترلی خلبان های1-2 خودکار

از يكي عنوان به همچنان هواپيما براي پرواز كنترل سيستم طراحي .باشد مي خودك55ارمطرح كن55ترل دني55اي در مس55ائل برانگيزترين چالش

ديناميک ب5555ودن ن5555امعين و غ5555يرخطي ط5555بيعت در مس5555ئله ميتاه است هواپيماوموشک

سیس55تم هواپیم55ا و موش55ک دارای دینامی55ک غ55یرخطی پیچی55ده ای است.وج5ود ع5دم قطعیت درم5دل ون5یز اش55فتگی دین55امیکی ی5ک م5دل پروازی مانند موشک و هواپیم55ا س55بب ش55ده اس55ت ک55ه ب55رای ح55ل این مشکل ساده سازی وتقریب های اولیه انج55ام ش55ود ک55ه م55دل درس55ت هواپیما و موش55ک را بی55ان نمی کنن55د.در نتیج55ه صددرص55د نمی ت55وان از

ت555رین ق555انون ه555ای1نت555ایج ط555راحی مطمئن ش555د.یکی از ش555ناخته کنترل بهینه کالسیک می باشد که پیچیدگی شکل مس55یر2کنترل،قانون

را بیان می کن55د.این خ55ود ب55اعث ایج55اد مس55ائل پیچی55ده دیگ55ری می5ه پیشرفته در سیستم ه55ای ه55دایت شود.به همین دلیل باید تئوری کنترل

و کنترل به منظور بهبود ماموریت هواپیما و موشک بکار گرفت55ه ش55ود. کاربرد سیستم ها

12

xx

کنترلی هوشمند در جهان مدرن گسترش یافته است این سیس55تم ه55555ا توان55555ایی تص55555میم گ55555یری،تط55555بیق پ55555ذیری باش55555رایط

.روش ه55ایباش55ندو برنام55ه ری55زی رادارامی 1ینامعلوم ،خودسازمانده در این زمین55ه مناس55ب می3 و ف55ازی2کنترل تطبیقی،شبکه های عصبی

باشند.از انجاکه مباحث کنترل و هدایت موشک و هواپیما ج55زء مب55احث.675روز دنیا می باشد و تحقیقات زیادی درحال انجام می باشد

الگوریتم های کنترلی خلبان های خودکار1-2-1 دردهه های گذشته ، روش ه55ای کن55ترل کالس55یک غ55الب ت55رین روش های طراحی خلبان خودک55ار ب55وده اس55ت ک55ه خلب55ان ه55ای خودک55ار ت55ک

کنترلره55ا از جمل55ه زیرمجموع55هPID5، دو و چند محور، خ55انواده 4محور های ان می باشند که به دلیل سادگی و ک55ارایی ب55اال ب55ه ط55ور وس55یعی م55ورد اس55تفاده ق55رار گرفت55ه و می گیرن55د.از نق55اط ض55عف این ن55وع از

نبودن این ن55وع از کنترلره55ا2کنترلر ها می توان به طورکلی به مقاوم کاربرد وسیعی در صنعت دارند.ی55ک PIDکنترل کننده های اشاره نمود. با تغییر در سیگنال خروجی خود سعی می کند تا خطا PIDکنترل کننده

بین متغییر قابل اندازه گیری خ55روجی و مق55دار مطل55وب م55ورد نظ55ررا کاهش می دهد.ساختاراین نوع کنترل کننده شامل س55ه عب55ارت تع55یین

کننده می باشدکه عبارتنداز:عبارت تناسبی،انتگرال گیر و مشتق گیر.

هدف تحقيق1-3 استفاده از خلبان خودکار راهکاری است ب55رای ک55اهش دادن دخ55الت انسان در کنترل و هدایت وسیله پرنده تا به این وس55یله و ب55ا اس55تفاده از نرم افزارها و س55خت افزاره55ای ایمن از ب55روز خط55ای سیس55تمی و انسانی در فرایندکنترل و هدایت هواپیما که ممکن اس55ت ب55اعث ب55روز

1 Reconfiguration2 Neural Network

3 Fuzzy4 Single Axes

5 Proportional-Integrative-Derivative(PID)

13

خطرات جبران ناپذیر مالی و جانی گردد ، جلوگیری گ55ردد. جهت نی55ل ب55ه این اه55داف در اين پايان نام55ه، ب55ه تق55ویت و بهبودک55ارایی سیس55تم

در مقابل55ه ب55ا پدی55ده F-18 خلبان خودکار هواپیمای جنگنده1پایدارساز فالینگ لیف ، که پدیده ای خطرن55اک در ثب55ات پای55داری و کن55ترل پ55رواز

6محسوب می شود، می پردازیم.

نواوری ارائه شده در این پایان نامه1-4 بهب55ود ک55ارایی کن55ترلر4در این پایان نامه با توج55ه ب55ه م55وارد زی55ر به

پرداخته شده است . م55وارد انج55ام گرفت55ه را F-18 هواپیمای جنگنده می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:

کنترلر جدیدی برای تثبیت نرخ رول هواپیما پیشنهاد می گ55ردد ب55ه-1 این ترتیب که با توجه به معادالت دینامیکی ح55اکم ب55ر سیس55تم از

( هواپیم5ا ب5ه کن5ترلر ج5انبی هواپیم5ا ک5ه س5یگنالr )2نرخ گ5ردش گرفته می شودو سپس با3تغذیه شهپرراتولید می نماید بازخوری

از الگ55وریتم ژنتی55ک پارامتره55ای مهم تاثیرگ55ذار ب55ر1اس55تفاده پایدارسازی چرخش هواپیما تنظیم می گردد.

کنترلر جدیدی برای تثبیت نرخ رول هواپیما پیشنهاد می گ55ردد ب55ه-2 این ترتیب که با توجه به معادالت دینامیکی ح55اکم ب55ر سیس55تم از نرخ های )( و )( هواپیما ب55ه کنترلره55ای )( و )( ک55ه س55یگنال ه55ای تغذیه )( و )( را تولید می نماین55د بازخوره55ایی گرفت55ه می ش55ود و

توس55ط الگ55وریتم ژنتی55ک4سپس با روش بهینه س55ازی چن55د هدفه بر پایدارسازی چ55رخش و گ55ردش هواپیم55ا7پارامترهای تاثیرگذار

پس از مواجهه بااین پدیده تنظیم می گردند. از دیگر مواردی که در این تحقیق انجام گردی55ده اس55ت ، در نظ55ر-3

% عدم قطعیت در ضرایب مشتق نرخ چ55رخش هواپیم55ا1گرفتن می باشد و بدست اوردن ضرایب ن55رخ چ55رخش و لغ55زش ج55انبی بدون بازخور مشتق لغ55زش ج55انبی و بررس55ی کن55ترلر حاص55له در

مواجهه با عدم قطعیت های ضرایب می باشد. و نهایتا پارامترهای کنترلر بررسی شده در مورد سوم با استفاده-4

از کنترلر فازی ب5ا روش تنظیم به5ره ب55ا روش ب55رش-الف55ا تنظیممی گردد.

1Stability Augmentation System2Yaw Rate3Feedback

4Multi Objective

14

فصل بندي پايان نامه1-5

15

معادالت سیستم پرواز2فصل

مقدمه2-1 و نس55بتاتخصصیمبحث طراحی کنترلر )خلبان خودکار( موضوعی

پیچیده می باش5د.ب5رای ورود ب5ه این مبحث ب5ه اختص55ار ب5ه اش5نایی ب5ا مفاهیم اساسی، تعاریف اولیه،واژه ه55ای کلی55دی و نقش اج55زاء اص55لی

هواپیم55ا دارای ش55شهواپیما در پایداری و کنترل هواپیما می پ55ردازیم. است. سه درجه ازادی مرتب55ط ب55ا ح55رکت انتق55الی مرک55ز1درجه ازادی

و سه درجه مرتبط با حرکت زاوی55ه ای ح55ول مرک55ز ثق55ل ب55ر این2ثقل اساس کنترل هواپیما معموال مبحثی پیچیده می باش55د. کن55ترل هواپیم55ا ازطریق سطوح کنترل اعمال می گردد.هواپیماه55ای ع55ادی دارای س55ه سطح کنترل هستند، اما در هواپیماهای پیشرفته چن55دین س55طح کن55ترل

Error: Reference source not foundبرای هواپیما در نظر گرفته می شود.

سطوح کنترل یک هواپیمای عادی عبارتنداز:شهپر.1باالبر یا سکان افقی متحرک.2سکان عمودی متحرک.3

این سطوح با چرخش خود ن55یرو تولی55د ک55رده و ب55ه علت وج55ود فاص55له می55ان مرک55ز این ن55یرو ه55ا و مرک55ز ثق55ل هواپیم55ا گش55تاور تولی55د می

1 Six Degree of Freedom2Center of Gravity

16

گردد.گشتاور نیز سبب دوران)چرخش،پیچش وگ55ردش( هواپیم55ا ح55ولError:محورهای دوران گردیده وتغییر جهت هواپیما را س55بب می گ55ردد.

Reference source not found.

: ساختار سطوح کنترل و محرک ها1-2جدول مدلمحدودیت مکانیمحدودیت نرخیمحرک

δشهپر ، ail±100°

s+45° 48°25−الی

s+48δگردان ، rud±61°

s+30° 40°30−الی

s+40δپایدارساز ، stab± 40°

s+10.5° 30°24−الی

s+30

هواپیمامشخصات: 2-2جدول مقدار عالمت پارامتر37.2 (m2) S مساحت بال11.5 (m) B پهنای بال3.51 (m) c متوسط وتر ایرودینامیکی بال15104 (kg) M جرم31238 (kg .m¿¿2)¿ Ixx ممان اینرسی حول محور طولی205480 (kg .m¿¿2)¿ Iyy ممان اینرسی حول محور عرضی230813 (kg .m¿¿2)¿ Izz ممان اینرسی حول محور نرمال-2971 (kg .m¿¿2)¿ Ixz ممان اینرسی متقاب55ل تولی55دی ح55ول

محور عرضی9.75 (m/s) G

ftگرانش زمینs2

0.55 (kg /m¿¿3)¿ @ 25(° C) &7625 (m) Ρ چگالی هوا141700 (N) T نیروی پیشران )تراست(

معادالت حرکت2-1-1 تحلیل پرواز هواپیما وابس5ته ب55ه مع5ادالت ح55رکت ان اس5ت.ب55رای بررس55ی تع55ادل ، پای55داری وکن55ترل ابت55دا الزم اس55ت مع55ادالت ح55رکت هواپیما را استخراج کنیم. این معادالت شروعی ب55رای ی55افتن مشخص55ه

17

،مدل1دینامیکی هر وسیله پرنده می باشند، در حقیقت معادالت حرکت ریاض55ی دین55امیکی هواپیم55ا می باش55ند.محاس55به ی س55رعت خطی ، سرعت زاویه ای ، نیروهای وارده ، گش55تاروهای بوج55ود ام55ده ، مس55یر پ55رواز و عکس العم55ل هواپیم55ا در مقاب55ل ن55یرو ه55ا واغتشاش55ات وارده مس55تلزم تحلی55ل مع55ادالتی پای55ه اس55ت ک55ه مبن55ای محاس55بات ق55رار گیرند.معادالت حرکت هواپیما بر اس55اس ق55انون ح55رکت نیوت55نی بعالوه

معادالت اولر بنا می شوند.

1 Equation of Motion

18

معادالت دینامیکی و سینماتیکی حاکم بر هواپیمای 18-F

جهت سهولت تحلیل حرکت یک هواپیما ، ابتدا هواپیم55ا را ب55ه عن55وان ی55ک جس55م ص55لب در نظ55ر می گیرندک55ه در مرک55ز ثق55ل خ55ود متمرک55ز است.معادالت حرکت یک جسم صلب ازق55انون دوم نی55وتن بدس55ت می اید.این ق5انون بی5ان می کن5د ک5ه در ح5رکت خطی جم5ع ب5رداری تم5ام نیروهای خارجی وارده بر هر جسم برابر است با تغی55یر ان55دازه ح55رکت ان جسم در واحد زمان.تفسیر این قانون در حرکت چرخشی ان است که جمع گشتاورهای وارده بر هر جس55م براب55ر اس55ت ب55ا ن55رخ تغی55یرات

اندازه حرکت زاویه ای در واحد زمان. )پیوست(

19

زوایای اولر

مع5ادالت اول55ر ح55اکم ب55ر این سیس55تم را می ت55وان ب55ه ص55ورت ف55رم بیان نمود:Error: Reference source not foundماتریسی

20

21

کنترل کننده های پیشنهادی3فصل

مقدمه3-1 ام55روزه یکی از مهم ت55رین زمین55ه ه55ای تحقی55ق و پ55ژوهش ، توس55عه روش ه55ای جس55تجو برمبن55ای اص55ول تکام55ل ط55بیعی می باش55د.در محاسبات تکاملی ب55ه ص55ورت ان55تزاعی از مف55اهیم اساس55ی تکام55ل در راستای جستجو برای یافتن راه حل بهینه ب5رای مس5ائل مختل5ف اله5ام گرفته می شود.روش های بهینه سازی رامی ت55وان ب55ه ف55رم ه55ای زی55ر

:]9[دسته بندی نمود1بهینه سازی مبتنی بر گرادیان

بهینه سازی هوشمند؛ که خود شاملالگوریتم ژنتیک(5الگوریتم اجتماع ذرات(6الگوریتم کلونی مورچه ها(7الگوریتم کلونی زنبورها(82تکامل تفاضلی(9

و غیره می باشد.3ریتم رقابت استعماریالگو(10

]12 کاربردهای الگوریتم ژنتیک [:3-4جدول کاربردزمینه

1 Gradient-Based2 Differential Evolution3 Imperialist Competitive Algorithms

22

ه55ایخط55وط انتق55ال گ55از- پرت55اب موش55ک- سیس55تمکنترلتعادلی- رهگیری و ...

ه55ای و ش55بکهVLSIطراحی هواپیما- طراحی م55دارات طراحیارتباطی و ...

م555دیریت و برنام555هریزی

ریزی تولید- زمانبندی- تخصیص منابع و ...برنامه

مسیر حرکت روبات و ...روباتیک ه55ای طبق55ه بن55دیهای عصبی- الگ55وریتمطراحی شبکهیادگیری ماشین

و ...طراحی فیلتر و ...پردازش سیگنال

هنر و موسیقی- مسئله فروشنده دورگرد- مسیریابیسایر موارددر شبکه و ...

23

شبیه سازی4فصل

در این فصل نتایج حاصل از شبیه سازی کنترلرهای بررسی ش5ده در کنترلرهای 6فصل چهارم ارائه می گردد.جهت بررسی صحت عملکرد

پیشنهادی،این کنترلرها در شرایط اولیه ، زمان ه55ای مختل55ف وب55دترین شرایط مورد ارزیابی قرار گرفته اند و نتایج زیر گزیده ای از این شبیه

سازی ها می باشند.

24

پیوست ها5فصل

خطی سازی سیستم های غیرخطی و معادالتضميمه ا -خطی شده هواپیما

معادالت حرکت هواپیما )مدل دینامیکی( اصوال معادالت دینامیکی غیر خطی هستند .تحلیل سیستم های غیرخطی ام55ری وقت ب55ر اس55ت و نیاز ب55ه مق55دمات زی55ادی دارد.از ط55رفی تع55داد مح55دودی روش ه55ای

تحلیل سیستم های غیر خطی وجود دارند. رو ش ه55ایی وج55ود دارن55د ک55ه می ت55وان ب55ه وس55یله ی ان ه55ا این مع5ادالت غ55یر خطی را تب55دیل ب55ه مع55ادالت خطی نم55ود و از ابزاره55ای

فراوانی که برای تحلیل سیستم های خطی وجود دارد بهره برد. تب55دیل مع55ادالت دیفرانس55یل غ55یر خطی ب55ه مع55ادالت دیفرانس55یل خطی را خطی سازی گویند.اولین گام در خطی س55ازی ، تع55یین نقط55ه تعادل است.معموال هر سیستم دینامیکی دارای بینهایت نقط55ه تع55ادل

است . معموال معادالت خطی یک سیس55تم دین55امیکی ح55ول نقط55ه تع55ادل اول با معادالت خطی هم55ان سیس55تم ح55ول نقط55ه تع55ادل دوم یکس55ان نیست.لذا هردسته مع5ادالت خطی فق5ط در اط55راف و ن5زدیکی نقط5ه

تعادل صادق است.

25

هنگامی که نقطه تعادل انتخاب شود دو روش برای خطی س55ازیمعادالت دیفرانسیل غیر خطی وجود دارد:

سری تیلور(1جایگزینی مستقیم(2

26

فهرست مراجعx[1] K. david, approach, 2009, In press or unpublished.[2] J. Smith, "On the future of the world," in 8th conference on electrical engineering, A

Treatise on Electricity and Magnetism, 2012, pp. 50-60.[3] G. Eason, B. Noble, and I.N. Sneddon, "On certain integrals of Lipschitz-Hankel type

involving products of Bessel functions," Phil. Trans. Roy. Soc. London, vol. , pp. ,., vol. A247, pp. 529-551, April 1955.

[4] H. Pete, "fault diagnosos," Automatic control, vol. 7, no. 2, pp. 100-110, April 2010.[5] J. Clerk Maxwel, A Treatise on Electricity and Magnetism. London: Oxford, 1892.[6] S. man. (2010, April) [Online]. http:\\www.dam.com[7] K. Bellman, H. Omar, and H. Tav, "Speech," 72379012843-1734, 2012.x

27

یواژه نامه فارسي به انگليس

Dihedral Effectاثر فراز

Wing Levelerافقی نگه دارنده بال

Evolutionary algorithmالگوريتم هاي تكاملي

Particle Swarm Optimization

الگوریتم بهینهسازی

اجتماع ذراتImperialist Competitive Algorithms

الگوریتم رقابت استعماری

Bee Algorithmالگوریتم زنبورعسل

Genetic Algorithmالگوریتم ژنتیکVector Evaluated Genetic Algorithm

الگوریتم ژنتیک با ارزیابی برداری

Multi Objective Genetic Algorithm Optimization (MOGA)

الگوریتم ژنتیک با بهینه سازی

چند هدفهNon-Dominataed Sorting Genetic Algorithm

الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی

غیر مغلوبRandom Weighted Genetic Algorithm

الگوریتم ژنتیک با وزنه تصادفی

Ant Colony Algorithmالگوریتم کلونی مورچه ها

Alleleالل

Elevator )الویتور)باالبر

Selectionانتخاب

E.A.Sperry ای آ اسپری

Aileron )ایلرون)شهپر

Buttrillبارتیل

Feedbackبازخوری

Lower bandباند تحتانی

Upper bandباندفوقانی

Fuselegeبدنه

Lift (L)براWright Brothersبرادران رایت

Fitnessبرازندگي

Leading-Edge Flaps (LEF)

برافزا در لبهحمله بال

Trailing-Edge Flaps (TEF)

برافزا در لبه فراربال

Flapsبرافزارها

Slatsبراگیرها

Bankبنک

Optimalبهینه

Indifferentبی اثر

ParetoپارتوStabilityپايداريStabilatorپایدارسازStatic Stabilityپایداری استاتیکیDynamic Stabilityپایداری دینامیکیOut of control Falling-Leaf mode phenomenon

پدیده غیر قابل کنترل فالینگ لیف

مدDrag (D)پساUnmanned Aerial Vehicle (UAV)پهباد

Pitch Upپیچ اپ

Pitchپیچش

Thrust (T)پیشرانControl-Configured Vehicle (CCV)پیکربندی کنترلی

Pilcherپیلچر

Fitness Functionتابع برازش

Tuckتاک

Worst Case Analysisتحلیل بدترین شرایط

Control Allocationتخصیص کنترل

Adaptiveتطبیقی

Trimتعادل

Lateral trimتعادل جانبی

Directional trimتعادل سمتی

28

Longitudinal trimتعادل طولی

One Axesتک محور

Single Objectتک هدفه

Differential Evolutionتکامل تفاضلی

CrossOverژني تلفيق

)ادغام-جفتگیری(

Proportional-Integrative-Derivative

تناسبی-انتگرالگیر-

مشتقگیرGustتندباد

Objective Functionsتوابع هدف

Turbulanceتوربوالنس

Fuzzy Gain Schedulingجدول بندي بهره فازي

Gain Schedulingجدول بندی

Alternative Current-Direct Current

–جریان متناوب جریان

مستقیمQuarticجمع مربعات

Heading)جهت )هدینگ

Mutationژني جهش

Chanuteچانوت

Rollچرخش

Dutch rollچرخش گهواره ای یا اسکیتی

Multi Input Multi Out Put (MIMO)چند متغیره

Multiple Model Baseچند مدله

Multi Objective چند هدفه

Disk Marginحاشیه دیسکMultivariable Disk Margin

حاشیه دیسک چند متغیره

OverShootحداکثرفراجهش

Disturbance Rejectionحذف اغتشاش

Outer Loopحلقه خارجی

Inner Loopحلقه داخلی

Linearizationخطي سازيFeedback Linearization خطی سازی

(FL)فیدبکAutomatic-Pilot (Autopilot)خلبان خودکار

Displacement Autopilotخلبان خودکار جابه جایی

Reconfigurationخودسازماندهی

Autonomousخودگردان

Interpolationدرون يابي

Doubletدوبلت

Uncoordinated Turnدور زدن ناهماهنگ

Coordinated Turnدورزدن هماهنگ

Unstructured(Un modeled) Dynamics

دینامیک های مدل نشده )غیرساختاری(

TrackingردیابیLinear Quadratic Regulator

رگوالتور درجه دوخطی

Angle of Attackزاویه حمله

Rise Timeزمان صعود

Settling Timeزمان نشست

Markov Stringزنجیره مارکوف

Ziegler - Nicholsزيگلر -نيکولز

Directional Gyroscopeژایروسکوپ سمتی

Vertical Gyroscopeژایروسکوپ عمودی

Gyroscopeژیروسکوپ

Control Surfacesسطوح کنترل

Lateral-Directionalسمتی- جانبی

Bang-Bang-سوئچینگ)بنگبنگ(

Super HornetسوپرهورنتStability Augmentation Systemسیستم پایدارسازFlight Control System (FCS)

سیستم کنترلپرواز

Reconfigurable Flight Control System

سیستم کنترلپرواز با

تجدید ساختارAutomatic Flight Control System (AFCS)

سیستم کنترلپرواز

خودکار

29

Neural Networkشبکه های عصبی

Lateral Accelerationشتاب جانبی

Stopping Conditionشرایط توقف

Six Degree of Freedom شش درجه ازادی

System Identificationشناسایی سیستمFault Detection and Isolation

شناسایی و ایزولهسازی خطا

Stickingعدم پیشرفت

Uncertaintiesعدم قطعيت هاFull Block Input Multiplicative Uncertainty

عدم قطعیتبلوکی کامل

ضرب در ورودیDiagonal Input Multiplicative Uncertainty

عدم قطعیت قطری ضرب در

ورودی

Structured (Modeled-Parametric) Uncertainty

عدم قطعیت های

پارامتری)ساختاری(

Non dominantمغلوب غير

Passiveغیرفعال

Fuzzyفازی

Roll subsidence فروکش چرخشی

Objective Spaceفضای هدف

Activeفعال

Flareفلر

Flemingفلمینگ

Fonsekaفونسکا

Kalman Filterفیلتر کالمن

Phugoid فیوگید

Mushroom Shapeقارچ شکل

Flying Boat قایق پرنده

Peakقله

Kitamoriكيتاموري

Explorationکاوش

Codingکدگذاری

Altitude Holdingکنترل ارتفاعModel Predective Control

کنترل پیش بینمبتنی بر مدل

Indirect Adaptive Control(AIC)

کنترل تطبیقی غیر مستقیم

Direct Adaptive Control(DAC)

کنترل تطبیقیمستقیم

Linear Quadratic Gaussian Controller

کنترل کننده درجه دو خطی

Fault Tolerant Controlکنترل متحمل نقص

Revised Controllerکنترلربازنگری شده

Baseline Controllerکنترلرپایه

Approach Couplerکوپلرهای تقربی

Kilogram(K.g)کیلوگرم

Back Steppingگام به عقب

Yawگردش

Glideگالید

Goldbergگلدبرگ

Glen.H.Curtisگلن .ایچ.کرتیس

SideSlipلغزش جانبی

Lilienthalلیلینتال

Machماخ

Gradient-Basedمبتنی بر گرادیان

Decision Variableمتغیرهای تصمیم

Natural Computingمحاسبات تکاملی

Longtidutional Axesمحور طولی

Wind Axesمحورهای باد

Body Axesمحورهای بدنه

Fixed Axesمحورهای ثابت )زمینی(

Rotational Axesمحورهای دوران

Sliding Modeمد لغزشی

Spiral Mode مد مارپیچی

Quadraticمربعی

Rank مرتب نمودن)از باال به پایین(

30

Center of Gravityمرکز ثقلStability Derivatives or Coefficient

مشتقات وضرایب پایداری

Equation of Motionمعادالت حرکت

Robustمقاوم

Robustمقاوم

MC Donnell Douglas (Boeing)

مک دانل داگالس)شرکتبوئینگ کنونی(

Monte Carloمونته کارلو

Pareto Spaceناحیه پیرتوRegion Of Attraction (ROA)ناحیه جذب

Linear Matrix Inequalityنامعادله خطي ماتريسي

Navigationناوبري

Yaw Rateنرخ گردش

Long Period Oscillation نوسان بلند مدت

Limit Cycleنوسان حدیShort Period Oscillation (PSO)نوسان کوتاه مدت

Nichingنیچینگ

Guidanceهدايت

Guidanceهدایت

Exploitationهمراه استثمار

Convergenceهمگرایی

Fighter Aircraftهواپیمای جنگنده

Hornetهورنت

Intelligentهوشمند

Model Inversionوارون ديناميک مدل

Washout Filtersواش اوت

Spiral Divergenceواگرایی مارپیچی

)حلزونی( Stallواماندگی

Winnie May وینی می

Loop Transfer Recoveryبازيافت انتقال حلقه

31

واژه نامه انگلیسی به فارسی

32

6فصل

ActiveفعالAdaptiveتطبیقیAileron )ایلرون)شهپرAlleleاللAlternative Current-Direct Current

–جریان متناوب جریان مستقیم

Altitude Holdingکنترل ارتفاعAngle of Attack (AOA)زاویه حملهAnt Colony Algorithmالگ))وریتم کل))ونی

مورچه هاApproach Couplerکوپلرهای تقربیAutomatic Flight Control System (AFCS)

سیستم کنترل پرواز خودکار

Automatic-Pilot (Autopilot)

خلبان خودکار

AutonomousخودگردانBack Steppingگام به عقبBang-Bang-س))وئچینگ)بن))گ

بنگ(BankبنکBaseline ControllerکنترلرپایهBee Algorithmالگ)))))))))))))وریتم

زنبورعسلBody Axesمحورهای بدنهButtrillبارتیلCenter of Gravityمرکز ثقلChanuteچانوتCodingکدگذاریControl Allocationتخصیص کنترلControl Surfacesسطوح کنترلControl-Configured پیکربندی کنترلی

Vehicle (CCV)ConvergenceهمگراییCoordinated Turnدورزدن هماهنگCrossOverژني تلفيق

)ادغ)))))))ام-جفتگیری(

Decision Variableمتغیرهای تصمیمDiagonal Input Multiplicative Uncertainty

ع)))))))دم قطعیت قط))ری ض))رب در

ورودیDifferential Evolutionتکامل تفاضلیDihedral Effectاثر فرازDirect Adaptive Control(DAC)

کن))ترل تط))بیقیمستقیم

Directional Gyroscopeژایروس))))))))کوپ سمتی

Directional trimتعادل سمتیDisk Marginحاشیه دیسکDisplacement Autopilotخلب)))ان خودک)))ار

جابه جاییDisturbance Rejectionحذف اغتشاشDoubletدوبلتDrag (D)پساDutch rollچ))رخش گه))واره

ای یا اسکیتی

Dynamic Stabilityپایداری دینامیکیE.A.Sperry ای آ اسپریElevator )الویتور)باالبرEquation of Motionمعادالت حرکتEvolutionary algorithmالگ)))وريتم ه)))اي

33

تكامليExploitationهمراه استثمارExplorationکاوشFault Detection and Isolation

شناس)))))))))ایی و ایزول))))ه س))))ازی

خطاFault Tolerant Controlکن)))ترل متحم)))ل

نقصFeedbackبازخوریFeedback Linearization (FL)

خطی س))))))))ازیفیدبک

Fighter Aircraftهواپیمای جنگندهFitnessبرازندگيFitness Functionتابع برازشFixed Axesمحوره))ای ث))ابت

)زمینی(FlapsبرافزارهاFlareفلرFlemingفلمینگFlight Control System (FCS)

سیس)))تم کن)))ترلپرواز

Flying Boat قایق پرندهFonsekaفونسکاFull Block Input Multiplicative Uncertainty

ع)))))))دم قطعیتبلوکی

کام)))ل ض)))رب درورودی

FuselegeبدنهFuzzyفازیFuzzy Gain Schedulingبهره بندي جدول

فازيGain Schedulingجدول بندیGenetic Algorithmالگوریتم ژنتیکGlen.H.Curtisگلن .ایچ.کرتیسGlideگالیدGoldbergگلدبرگGradient-Basedمبتنی بر گرادیانGuidanceهدايتGuidanceهدایتGustتندبادGyroscopeژیروسکوپHeading)جهت )هدینگHornetهورنتImperialist Competitive Algorithms

الگ))وریتم رق))ابتاستعماری

Indifferentبی اثرIndirect Adaptive Control(AIC)

کنترل تطبیقی غیر مستقیم

Inner Loopحلقه داخلیIntelligentهوشمند

Interpolationدرون يابيKalman Filterفیلتر کالمنKilogram(K.g)کیلوگرمKitamoriكيتاموريLateral Accelerationشتاب جانبیLateral trimتعادل جانبیLateral-Directionalسمتی- جانبیLeading-Edge Flaps (LEF)

براف))))زا در لب))))هحمله بال

Lift (L)براLilienthalلیلینتالLimit Cycleنوسان حدیLinear Matrix Inequalityنامعادل)))))ه خطي

ماتريسيLinear Quadratic Gaussian Controller

کن))))ترل کنن))))دهدرجه دو خطی

Linear Quadratic Regulator

رگوالت)))ور درج)))هدو خطی

Linearizationخطي سازيLong Period Oscillation نوسان بلند مدتLongitudinal trimتعادل طولیLongtidutional Axesمحور طولیLoop Transfer Recoveryبازي))افت انتق))ال

حلقهLower bandباند تحتانیMachماخMarkov Stringزنجیره مارکوفMC Donnell Douglas (Boeing)

مک دانل داگالس )ش))رکت بوئین))گ

کنونی(Model Inversionوارون دينامي))))ک

مدل Model Predective Controlکن)))ترل پیش بین

مبتنی بر مدلMonte Carloمونته کارلوMulti Input Multi Out Put (MIMO)

چند متغیره

Multi Objective چند هدفهMulti Objective Genetic Algorithm Optimization (MOGA)

الگ))وریتم ژنتی))کبا

بهینه سازی چندهدفه

Multiple Model Baseچند مدلهMultivariable Disk Margin

حاش)))یه دیس)))کچند متغیره

Mushroom Shapeقارچ شکلMutationژني جهشNatural Computingمحاسبات تکاملیNavigationناوبريNeural Networkش)))))بکه ه))))))ای

عصبی

34

NichingنیچینگNon dominantمغلوب غيرNon-Dominataed Sorting Genetic Algorithm

الگ))وریتم ژنتی))کبا

مرتب سازی غیرمغلوب

Objective Functionsتوابع هدفObjective Spaceفضای هدفOne Axesتک محورOptimalبهینهOut of control Falling-Leaf mode phenomenon

پدیده غیر قابل کن)))ترل فالین)))گ

لیف مدOuter Loopحلقه خارجیOverShootحداکثرفراجهشParetoپارتوPareto Spaceناحیه پیرتوParticle Swarm Optimization

الگ)))وریتم بهین)))ه س)))ازی اجتم)))اع

ذراتPassiveغیرفعالPeakقلهPhugoid فیوگیدPilcherپیلچرPitchپیچشPitch Upپیچ اپProportional-Integrative-Derivative

تناس)))))))))))))بی-انتگرالگ))))))))))یر-

مشتقگیرQuadraticمربعیQuarticجمع مربعاتRandom Weighted Genetic Algorithm

الگ))وریتم ژنتی))کبا

وزنه تصادفی

Rankمرتب نمودن

)از باال به پایین(Reconfigurable Flight Control System

سیس)))تم کن)))ترلپرواز

با تجدید ساختارReconfigurationخودسازماندهیRegion Of Attraction (ROA)

ناحیه جذب

Revised Controllerکنترلرب)))))ازنگری شده

Rise Timeزمان صعودRobustمقاومRobustمقاومRollچرخشRoll subsidence ف))))))))))))))روکش

چرخشیRotational Axesمحورهای دوران

35

SelectionانتخابSettling Timeزمان نشستShort Period Oscillation (PSO)

نوس))))ان کوت))))اهمدت

SideSlipلغزش جانبیSingle Objectتک هدفهSix Degree of Freedomشش درجه ازادی SlatsبراگیرهاSliding Modeمد لغزشیSpiral Divergenceواگ))))))))))))))رایی

م)))))))))))))ارپیچی)حلزونی(

Spiral Mode مد مارپیچیStabilatorپایدارسازStabilityپايداريStability Augmentation System

سیس))))))))))))))تمپایدارساز

Stability Derivatives or Coefficient

مش))))))))))تقات وضرایب پایداری

StallواماندگیStatic Stabilityپای)))))))))))))))داری

استاتیکیStickingعدم پیشرفتStopping Conditionشرایط توقفStructured (Modeled-Parametric) Uncertainty

ع)))))))دم قطعیت ه)))ای پ)))ارامتری

)ساختاری(Super HornetسوپرهورنتSystem Identificationشناس))))))))))))ایی

سیستمThrust (T)پیشران

TrackingردیابیTrailing-Edge Flaps (TEF)

براف))))زا در لب))))هفرار بال

TrimتعادلTuckتاکTurbulanceتوربوالنسUncertaintiesعدم قطعيت هاUncoordinated Turnدور زدن

ناهماهنگUnmanned Aerial Vehicle (UAV)

پهباد

Unstructured(Unmodeled) Dynamics

دینامی))))ک ه))))ایمدل نشده

)غیر ساختاری(Upper bandباندفوقانیVector Evaluated Genetic Algorithm

الگ))وریتم ژنتی))ک ب))))))ا ارزی))))))ابی

برداریVertical Gyroscopeژایروس))))))))کوپ

عمودیWashout Filtersواش اوتWind Axesمحورهای بادWing Levelerدارنده نگه افقی

بالWinnie May وینی میWorst Case Analysisتحلی)))ل ب)))دترین

شرایطWright Brothersبرادران رایتYawگردشYaw Rateنرخ گردشZiegler – Nichols نيکولز–زيگلر

36

ABSTRACT

Appropriate structure and tuned controller for aircraft control surfaces is

essential in achieving agile (desirable transient) and safe operation. Traditionally

gain scheduling is employed for aircraft automatic control design which couplings

among variables are usually undermined. This is adequate for conventional

maneuvers; however, (fighter) planes which may undertake aerobatic or sharp

maneuvers, due to the nonlinear nature of the aircraft dynamics, may be faced

with nonlinear phenomena such as the falling leaf mode. In this paper, a modified

structure for roll controller is suggested and its parameters are tuned using genetic

algorithm which outperforms the one that has already been employed in the

system. Comparative simulations are provided to support the idea.

Keywords: Flight control, Falling leaf, Lateral stabilization

Falling-Leaf Suppressor Autopilot System design

Thesis

Submitted in Partial Fulfillment of the

Requirements for the Degree of Master of Science (M.Sc.)

In Electrical Engineering، Electronic Systems

Department of Electrical Engineering

Shahed University

By:

Mohammad Ramezani Sadat Mahalleh

Supervisor:

Dr.Saeed Seyedtabaii

1