طراحي خلبان خودكار با استفاده از كنترل مد لغزشي مرتبه كسري هموار

Autopilot Design Using Smooth Fractional Order Sliding Mode Control

در اين مقاله، تركيب جديدي از محاسبات مرتبه كسري با كنترل مد لغزشي زمان‌محدود، براي طراحي خودخلبان يك جسم پرنده بكار گرفته مي‌شود. اين تركيب با هدف كاهش اثرات نامطلوب پديده زيگزاك و هموارتر شدن سيگنال كنترلي روش مد لغزشي صورت مي‌گيرد. در روش كنترل مرتبه كسري از مشتق‌گير و انتگرال‌گير مرتبه كسري براي ايجاد بهبود در روش‌هاي كنترل مرتبه صحيح استفاده مي‌شود. ساختار سطح لغزش و قانون كنترل مد لغزشي به نحوي پيشنهاد داده مي‌شود، كه ضمن كاهش اثرات نامطلوب پديده زيگزاك، پايداري حلقه‌بسته نيز تضمين شود. با استفاده از اين الگوريتم يك خودخلبان مقاوم در برابر نامعيني ضرايب آيروديناميكي، براي مدل يك جسم پرنده طراحي مي‌شود و پايداري سيستم حلقه‌بسته با استفاده از تئوري پايداري لياپانوف اثبات مي‌گردد. خلبان خودكار طراحي شده توسط روش پيشنهادي، به مدل ديناميكي جسم پرنده اعمال شده و نتايج شبيه‌سازي، كاهش پديده زيگزاك روش پيشنهادي نسبت به معادل مرتبه صحيح آن را نشان مي‌دهد

In this paper, a new combination of fractional order calculus and finite time sliding mode control, used to design an aircraft autopilot. This combination aims to reduce the chattering phenomena and have a smoother control signal than conventional sliding mode. Fractional order control uses fractional integrator and derivative to improved integer order control methods. The sliding surface and sliding mode control law is proposed to reduce the chattering phenomena and also, closed-loop stability is guaranteed too. Using this algorithm, a robust autopilot against aerodynamic coefficients uncertainty is designed for an aircraft and proposed control law is utilized to stabilize the close loop system by Lyapunov stability theorem. The proposed autopilot is applied to the aircraft model and simulation results illustrate the reduction of chattering phenomena.