شناسایی و تشخیص عیب در پرواز مشارکتی هواپیمای بدون سرنشین
چکیده
هواپیماهای بدون سرنشین در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده اند. زیرا با پیشرفت فناوری در سال های اخیر امکان استفاده از این هواپیماها در کاربردهای تجاری و نظامی به طور روزافزون در حال افزایش بوده است. ساخت هواپیماهای بدون سرنشین کوچک تر این امکان را برای محققان فراهم آورده که تحقیقات خود را بر روی این هواپیماها بیشتر نمایند. یکی از کاربردهای این هواپیماها که در سال های اخیر بسیار به آن توجه شده، پرواز مشارکتی یا پرواز یک دسته هواپیما به صورت تیم است. این نوع پرواز، انجام مأموریت هایی را ممکن می سازد که یک هواپیما هرگز قادر به انجام آن ها نخواهد بود. از جمله این که می توان تجهیزات اندازه گیری مورد نیاز مأموریت را بر روی چند هواپیما تقسیم کرد، و با این کار از حجم بار قرار داده شده روی یک هواپیما کاست. از جمله مواردی که در هر مأموریت هواپیمای بدون سرنشین اهمیت دارد، طراحی مسیری است که هواپیما بر روی آن حرکت کند. این مسیر باید اولاً قابل تعقیب باشد، و ثانیاً از موانع و نواحی ممنوع عبور نکند. علاوه بر این، هواپیماهای بدون سرنشین به دلیل این که در حال پرواز هستند، تحت نامعینی ها و عیب های فراوانی قرار می گیرند. دو مورد از عیب هایی که در هواپیماها بسیار شایع است، عیب قفل- در- محل (به عنوان یک عیب عملگری) و عیب یخ زدگی (به عنوان یک عیب ساختاری) است. این عیب ها دارای نشانه های مشابهی می باشند که جداسازی آن ها از یکدیگر را مشکل می سازد. علاوه بر این درصورتی که یخ زدگی بر روی بال های یک هواپیما به وجود بیاید، معادلات حالت سیستم دچار تغییر می شوند و در حالتی که یخ زدگی بر روی بال ها به طور کامل باشد، هواپیما عملاً قدرت حرکت خود را از دست می دهد و سقوط می کند. راه های جلوگیری از یخ زدگی و برطرف نمودن آن نیز عموماً گران قیمت، سنگین یا با توان مصرفی بالا هستند و قابل پیاده سازی بر روی هواپیماهای کوچک نیستند. بنابراین باید روشی پیدا کرد تا بتوان هواپیما را در شرایط بروز عیب یخ زدگی، از سقوط نجات داد. در این پایان نامه در ابتدا به طراحی مسیر با استفاده از الگوریتم ph (pythagorean hodograph) پرداخته خواهد شد. این الگوریتم علاوه بر سادگی، دارای ویژگی قابل پرواز بودن مسیر طراحی شده است. در این پایان نامه با ارائه راهکاری جدید، طراحی مسیر به گونه ای انجام می شود که نتیجه مناسب و زیر بهینه باشد، و ضمناً زمان طراحی با استفاده از این راهکار به تقریباً کمتر از یک چهارم روش های موجود کاهش پیدا خواهد کرد. علاوه بر این روشی برای طراحی کنترل کننده جهت تعقیب مسیر در شرایط بروز عیب ارائه خواهد شد. این کنترل کننده از نوع بوده و بر اساس الگوریتم شکل دهی حلقه مک فارلن-گلور طراحی می شود. در نهایت با استفاده از رویتگر ورودی نامعلوم (uio)، یک سیستم شناسایی و جداسازی عیب جهت شناسایی عیب یخ زدگی طراحی خواهد شد. از جمله مزایای این روش طراحی ، این است که رویتگر حاصله نسبت به عیب های عملگری و عیب های ساختاری حساس بوده و عیب های عملگری را از عیوب یخ زدگی جداسازی می کند. نتایج شبیه سازی موید موفقیت آمیز بودن تمامی طراحی های صورت گرفته است. در انتها، کارکرد این سیستم شناسایی عیب در یک مأموریت پرواز مشارکتی (مأموریت همزمانی رسیدن) مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا کارایی سیستم نشان داده شود.