طراحي و تنظيم كنترل پيش بين براي مدل غيرخطي بالگرد با استفاده از توابع لاگر و ارزيابي آن با شاخص هاي پيشنهادي

Application and Evaluation of Laguerre Functions in Helicopter Flight Control System Designed by Model Predictive Control

يكي از چالش هاي مهم در اجراي روش كنترل پيش بين به ويژه در سامانه هاي سريع، حجم محاسباتي بالاي آن مي باشد. براي كاهش حجم محاسبات اين روش، از بسط توابع لاگر استفاده مي شود. در اين مقاله، روش كنترل پيش بين خطي با استفاده از توابع لاگر براي مدل غيرخطي ديناميك پرواز يك بالگرد داراي خلبان در وضعيت ايستا و با در نظر گرفتن قيود سيگنال كنترل و نرخ آن ارائه شده است. با استفاده از دو شاخص قابليت مانور و حذف تداخل ورودي هاي كنترل، پارامترهاي كنترل پيش بين در مدل غيرخطي تنظيم شده و سپس ميزان كارايي روش پيشنهادي در طراحي سامانه كنترل پرواز مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. در سامانه كنترل طراحي شده، با در نظر گرفتن نامعيني ها در مدل فضاي حالت، مقاومت روش ارائه شده با استفاده از شبيه سازي غيرخطي بررسي و با روش كنترل پيش بين تعميم يافته مقايسه شده است. شبيه سازي ها نشان مي دهد روش كنترل پيش بين مبتني بر توابع لاگر علاوه بر مزاياي عمومي روش كنترل پيش بين تعميم يافته، از مزيت كاهش زمان محاسباتي برخوردار بوده و در عملكرد نيز دو شاخص پيشنهادي در محدوده سطح يك قرار گرفته اند.

One of the major challenges in the use of predictive control systems, particularly in the fast system is computational burden. To accelerate the process and reduce the amount of computation and optimization of functions, we use the Laguerre functions. The purpose of this paper is to provide a linear predictive control method using Laguerre functions with constraints on signal and the rate control signal for a helicopter flight control system design in the status of hover maneuver. By tuning parameters of predictive control in nonlinear model, the performance of the proposed method evaluate by two index entries, maneuverability and coupling effect based on standards for design a helicopter flight control system. Multiplicative uncertainty in state-space model has been described due to uncertainty on system modeling to study the robustness of the proposed method. The simulation results of this method have been compared with the results of generalized predictive control method. Simulation results show that in addition of public benefits in generalized predictive control, Laguerre predictive control has the advantage of reducing the time and burden of computation and it is clear to see that the control law we have obtained for the hovering flight condition achieve the top level performance in two categories under examination.