مدل سازی دینامیکی و طراحی کنترلر برای هلیکوپتر مدل در پرواز حالت ایستاده
چکیده
هلیکوپتر یک سیستم شش درجه آزادی است که به دلیل دارا بودن یک ماهیت غیر خطی ناپایدارحول نقطه تعادل خود، مسئله طراحی کنترلر را به امری رقابتی در میان مهندسان مبدل کرده است.در این پژوهش روش طراحی سیستم کنترل پرواز برای یک هلیکوپتر مدل r50 یاماها در مود هاور با در نظر گرفتن اثر فلای بار مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا معادلات غیر خطی یک هلیکوپتر با روتور دو پره ای بدون لولا به کمک معادلات پیشنهادی سازمان ناسا برای هلیکوپتر استخراج شده و صحت آنها با پژوهش های پیشین مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه به منظور دست یابی به مدل خطی، از بسط سری تیلور در مجاورت نقاط تعادل استفاده شده و سپس با استفاده از نرم افزار متلب، معادلات حالت خطی گسسته غیر متغیر با زمان استخراج شده اند. از آنجا که تمامی متغیر-های حالت سیستم به طور مستقیم قابل اندازه گیری نیستند، فیلتر کالمن به منظور پیش بینی رفتار سیستم به مدل مورد نظر اعمال شده است. سپس کنترلر بهینه با شاخص عملکردی مربعی برای سیستم مورد نظر طراحی شده است. هدف از این طراحی، کاهش زمان استقرار و نیز رسیدن سیستم به حالت هاور است. به منظور بررسی عملکرد کنترلر و میزان مقاومت آن، علاوه بر اعمال شرایط اولیه به هلیکوپتر، اثر باد نیز به عنوان ورودی نویز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد بسیار خوب در حضور عوامل اغتشاش است. حذف اثر باد بیشتر به کمک کنترلر مقاوم صورت گرفته است در حالی که در این پژوهش با استفاده از کنترلر بهینه این امر به خوبی محقق شده است.