طراحی کنترل تطبیقی پرواز با رویکرد هوشمند
چکیده
پیچیدگی روزافزون سیستم ها، عدم قطعیت های ساختاری و اغتشاشات ناشناخته منجربه ناکارآمدی روش های کنترل سنّتی شده اند. از طرفی با توجه به پویایی سیستم تحت کنترل، تغییر شرایط کاری، بروز نایقینی و حتی تغییر سیستم در اثر فرسودگی، نیاز به طراحی و تنظیم مجدد کنترل کننده به وجود می آید. مسأله تنظیم مجدد پارامترهای کنترل کننده به خودی خود، کاری زمان بر است. با پیچیده تر شدن این سیستم ها، شناسایی و کنترل آنها با روشهای قبلی دشوارتر و گاه غیرممکن می شود تا جایی که حتی مدل های ساده شده ای از این فرآیندهای غیر خطی و متغیر با زمان دارای پارامترهای نامعلوم می باشند. بدین ترتیب حتی روش های کلاسیک تطبیقی هم به دلیل وابستگی به مدل کارآیی خود را از دست می دهند. در این میان کنترل هوشمند، شاخه ای از علم کنترل می باشد که در آن الگوریتم های کنترلی مورد بررسی، انعطاف پذیری لازم را در مواجهه با این شرایط دارا هستند؛ این الگوریتم ها می توانند بر پایه سیستم های بیولوژیکی هوشمند بنا نهاده شده باشند. بسیاری از پیشرفت های موجود در گرایش ها و موضوعات مختلف در سال های اخیر، مدیون روش های کنترلی هوشمند می باشد و این دسته از روش ها به خوبی توانسته اند بر مشکلات موجود مانند عدم قطعیت ها و یا اغتشاشات فائق آیند. منطق فازی، شبکه های عصبی و روش های کنترلی مبتنی بر یادگیری تقویتی، از جمله روش های هوشمند بر اساس فرآیند های بیولوژیکی می باشند که توانسته اند راه حل هایی برای بسیاری از مسائل حل نشده در علم کنترل معرفی نمایند. در این رساله مدل محاسباتی مربوط به الگوریتم یادگیری عاطفی مغز انسان به عنوان یک روش نوین برای یادگیری تقویتی در فصل دوم معرفی خواهد شد. در ادامه ضمن معرفی مکانیزم کنترلر هوشمند مبتنی بر مدل این الگوریتم، کارآیی عملکرد آن در مقایسه با سایر کنترلرهای هوشمند فازی و عصبی و (پس از تعمیم آن برای کنترل سیستم های چند متغیره) نیز کنترلر غیرخطی گشتاور محاسبه شده نمایش داده خواهد شد. توسعه این روش کنترلی جهت طراحی اتوپایلوت تطبیقی- هوشمند کانال فراز یک وسیله پرنده هوایی مافوق صوت و دارای دینامیک غیر خطی در فصل3 معرفی شده است و قابلیت های خود را در یک سناریوی هدایتی و در مقایسه با اتوپایلوت تطبیقی جدول بندی بهره اثبات خواهد کرد. در نهایت با پیاده سازی عملی این کنترلر بر روی دستگاه آزمایشگاهی الکتروسروهیدرولیک دورانی در فصل4، نتایج تجربی حاصل از کنترل موقعیت زاویه ای به خصوص در رابطه با تغییرات فرکانس و دامنه سیگنال مرجع و نیز تغییرات فشار کاری سیستم در حین اجرا به منظور بررسی ویژگی های تطبیق پذیری و مقاوم بودن این کنترلر مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در آخر مکانیزمی برای سوئیچینگ بین یک کنترلر کلاسیک بهینه شده و کنترلر هوشمند معرفی شده به منظور بهبود عمل کنترلی بیان گردیده است.