عنوان مقاله :
بهبود كارآمدي عملياتي كوادروتورهاي گام متغير با استفاده از روش‌هاي بهينه‌سازي نرم بي‌نهايت و سنتز µ
عنوان به زبان ديگر :
Flight Operation Improvement of Variable Pitch Quadrotors with H∞ Optimization and µ Syntheses
پديد آورندگان :
سرافراز، ياسين دانشگاه صنعتي مالك اشتر - دانشكده مهندسي هوافضا , شاهميري، فريد دانشگاه صنعتي مالك اشتر - دانشكده مهندسي هوافضا , ساداتي، حسين دانشگاه صنعتي مالك اشتر - دانشكده مهندسي هوافضا
كليدواژه :
كوادروتور گام متغير , پرواز ايستا , مدل‌سازي آيروديناميك , كنترل مقاوم , بهينه‌سازي
چكيده فارسي :
اين تحقيق با هدف بهبود كارآمدي كوادروتورهاي گام متغير در پرواز ايستا با چشم‌انداز تحقق پرواز معكوس و پايدار تدوين شده است. متدولوژي حل مبتني بر استخراج معادلات حركت شش درجه آزادي، محاسبه‌ي شرايط تريم، خطي‌سازي معادلات حول اين شرايط و نهايتاً طراحي، پياده‌سازي و الحاق يك كنترل‌كننده مقاوم براي كوادروتور منتخب با زاويه گام پره‌هاي قابل تنظيم طرح‌ريزي‌شده است. مدل آيروديناميك روتورهاي اصلي در رينولدزهاي كوچك محاسبه و مدل ديناميكي سامانه پيشرانش الكتريكي با تلفيق نظريه ممنتمٓـ المان پره به‌خوبي استخراج شده است. سامانه‌ي كنترل مقاوم اين تحقيق شامل دو حلقه‌ي كنترل وضعيت و موقعيت است كه عدم قطعيت‌هاي بدون ساختار را با استفاده از بهينه‌سازي نرم بي‌نهايت و عدم قطعيت‌هاي ساختاريافته را با روش سنتز كنترل مي‌كند. نتايج نشان مي‌دهد با 30 درصد عدم قطعيت در ضرايب آيروديناميك و ديگر مشخصات، پايداري پرواز ايستا محرز و پرواز معكوس پايدار به‌عنوان يك توانمندي جديد در كوادروتور گام متغير امكان‌پذير مي‌شود.
چكيده لاتين :
This study aims to improve operational efficiency and enhance the flight performance of variable pitch Quadrotors in hover with the scope of achieving sustainable inverted flight, or fulfilling a special mission in automated mass flights. The objectives of this study, a robust control system design for a candidate variable pitch quad rotors is paced classically. The methodology is based on mathematical modeling developments extracted specifically for a candidate variable pitch Quadrotors. Trim calculation and linearization of equations along with design, implementation and integration of a robust controller for the quad rotor are therefore following steps in this study. The challenges associated with the dynamic modeling of rotors, aerodynamic modeling
in small Reynolds numbers and modeling of the electric propulsion system are removed using the Blade Element-Momentum Theory (BEMT). To improve the performance, two control loops including an attitude control system and a control motion were implemented using Hinfty optimization and mu synthesis. Results showed that Hinfty optimization is a suitable approach to reducing the unstructured uncertainties, and thus it can be used for control system design with 30 percent of
uncertainty relevant to the aerodynamic coefficients. Results also revealed that the stabilized inverted flight as a novel ability of operation in variable pitch Quadrotors could be obtained. In both approaches Bilin transformation is aimed to pole shifting and avoidance of singularity in Hinfty optimization and mu synthesis. By using the Bilin transform, design of weight functions is avoidable, thus controller design would be easier. On the other hand, robust controllers frequently have the high order transfer functions which make the implementation of it difficult, thus the model reduction approach was applied to reduce the order of controller designed with mu synthesis method. Overall, without problem caused from gyroscopic effect in fixed pitch Quadrotor, a variable pitch mechanism to develop the bigger Quadrotor, with the less problems in control system.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
