طراحی سیستم کنترل مقاوم در برابر خطا برای وضعیت یک هواپیمای نمونه

Document Type : Original Article

Authors

1 Aerospace Engineering: Amirkkabir University of Technology

2 Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology

Abstract

در این مقاله  سیستم مقاوم در برابر خطا برای هواپیمای بویینگ 747 مورد بررسی واقع شده است. ابتدا معادلات 6 درجه آزادی شبیه‌سازی شده است و با استفاده از روش وارون دینامیک به خطی سازی معادلات پرداخته شده است و در ادامه با استفاده از کنترلر خطی انتگرال‌گیر مشتق گیر-تناسبی به کنترل وسیله پرداخته شده است. در این سیستم حلقه‌ی سرعت زاویه‌ای (p ,q ,r) بسته شده است برای بستن هر نوع پایدارساز مصنوعی باید ابتدا این حلقه بسته شود زیرا این حلقه در تمام پایدارسازها جزء حلقه‌ی داخلی آن‌ها می‌باشد. در این سیستم خطاهایی، از جمله خطای عملگر و خطای سنسور وارد شده است و تلاش شده تا راهکارهایی پیشنهاد داده شود تا سیستم در برابر این خطاها مقاوم باشد. برای خطای عملگر با اضافه کردن گین انتگرال‌گیر به کنترلر تا حدودی سیستم در برابر خطای این بخش مقاوم می‌شود. همچنین برای جلوگیری از خطای سنسورها از سیستم افزونگی در سنسورها استفاده شده است و همچنین برای حذف اثرات نویز در سیستم از فیلتر کالمن خطی استفاده شده است. در صورت بروز قفل شدن عملگر در هواپیمای بویینگ 747 عملگر معیوب از سیستم کنترلی حذف می‌شود و با استفاده از عملگر سالم به جا مانده یا با استفاده از بقیه‌ی عملگرهای هواپیما اثرات این خطا برطرف می‌شود. 

Keywords


Article Title [فارسی]

طراحی سیستم کنترل مقاوم در برابر خطا برای وضعیت یک هواپیمای نمونه

Authors [فارسی]

  • رضا سلطانی نژاد 1
  • ابوالقاسم نقاش 2
1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 دانشکده مهندسی هوافضا؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر
[1]      L. Zhong, "Contribution to fault tolerant flight control under actuator failures," PHD thesis, INSA de Toulouse, 2014.     
[2]      K. Khorasani, “Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control of Dynamical Systems”,Amirkabir lecture, February 18, 2018             
[3]      T. J. Lombaerts, M.H. Smaili, O. Stroosma, Q.P. Chu, J.A. Mulder, D.A. Joosten "Piloted simulator evaluation results of new fault-tolerant flight control algorithm," AIAA vol. 32, no. 6, pp. 1747-1765, 2009.              
[4]      M. Blanke, M. Kinnaert, J. Lunze, M. Staroswiecki, and J. Schröder, Diagnosis and fault-tolerant control. Springer, 2006.               
[5]      V. G. Adîr and A. M. Stoica, "Fault Tolerant Stabilizing Controller for a Quadrotor UAV," in Applied Mechanics and Materials, 2013, vol. 325, pp. 1215-1220: Trans Tech Publications.            
[6]      V. A. Megna and K. J. Szalai, "Multi-flight computer redundancy management for digital fly-by-wire aircraft control," in COMPCON'77, 1977, pp. 378-384: IEEE.    
[7]      W. Torres-Pomales, "Software fault tolerance: A tutorial," NASA / TM-2000-210616, 2000.  
[8]      T. Lombaerts, Q. Chu, J. Mulder, and D. J. C. E. P. Joosten, "Modular flight control reconfiguration design and simulation," Control Engineering Practice, vol. 19, no. 6, pp. 540-554, 2011.    
[9]      J. Choudhary, P. Balasubramanian, D. M. Varghese, D. P. Singh, and D. J. C. Maskell, "Generalized Majority Voter Design Method for N-Modular Redundant Systems Used in Mission-and Safety-Critical Applications," Computers, vol. 8, no. 1, p. 10, 2019.              
[10]   R. P. G. Collinson,"Fly-by-Wire Flight Control," in Introductionto Avionics Systems,2011,pp. 179-253.               
 
[11]   J. Kornecki and K. Hall, "Approaches to assure safety in fly-by-wire systems: Airbus vs. boeing," in IASTED Conf. on Software Engineering and Applications, 2004, pp. 471-476.           
[12]   D. Mulcare, L. Downing, and M. Smith, "Quadruplex digital flight control system assessment," Springer, 1988.  
[13]    د. اسدی، "طرح ریزی و کنترل مسیر نشست اضطراری هواپیمای آسیب دیده، "تز دکترا, رشته‌ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1392
L. Ljung, “Asymptotic behavior of the extended Kalman filter as a parameter estimator for linear systems,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 24, no. 1, pp. 36–50, Feb. 1979.