مدلسازي، ساخت و كنترل كوادروتور با قابليت مكاندهي به روتورها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

دكتري

مولتي روتورها عليرغم مزاياي قابل توجه شامل ساختار ساده و كنترل آسان داراي معايب و محدوديت هايي هستند كه از جمله آنها مي توان به مداومت پروازي پايين، پايداري ضعيف تر در مواجهه با باد و اغتشاش و همچنين تحمل پذيري كمتر در برابر عيب اشاره نمود. به منظور كم رنگتر نمودن عيوب مورد اشاره، در پژوهش حاضر كوادروتوري با قابليت مكاندهي به روتورها معرفي گرديده است كه هر كدام از روتورها را مي توان در راستاي محور بازوي آن روتور و به صورت خطي مكاندهي نمود. اين ويژگي باعث مي شود بتوان تغييرات بيشتري را بر ورودي هاي كنترلي نسبت به حالت معمول كه فقط از تغييرات سرعت دوراني روتورها استفاده مي شود اعمال كرد. در ابتدا معادلات مدل ديناميكي كوادروتور با در نظر گرفتن متغير بودن مكان روتورها و با استفاده از محاسبه مشتق مومنتوم هاي خطي و زاويهاي استخراج شده است. در ادامه نيز دو نوع كنترل كننده ي مود لغزشي زمان محدود تطبيقي و فازي براي اين پهپاد توسعه داده شده و در شرايط مختلف مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است. در كنترل كننده ي تطبيقي مكاندهي به روتورها به وسيله نگاشت و چهار مرحله فيلتر سيگنال اوليه صورت گرفته است. نگاشت پيشنهادي بر وروديهاي كنترلي غلتش و پيچش كنترلكننده اعمال شده و مكان اوليه اي را براي هر روتور پيشنهاد داده است. با اصلاح چهار مرحلهاي اين سيگنال مكان و سرعت هر روتور منطبق با محدوديت هاي عملگرها محاسبه شده و تنظيم گرديده شده اند. در كنترل كننده دوم كه بر اساس قانون فازي توسعه داده شده است مكاندهي به روتورها براساس رهيافت تخصيص كنترل و با روش بهينه سازي محدب با تشكيل تابع لاگ بريير انجام گرفته است. علاوه براين در اين بخش تحمل عيب نيز مورد توجه قرار گرفته و با بهره گيري از روش فازي، در صورت وجود عيب، از قابليت مكاندهي به روتورها استفاده شده و عيوبي كه منجر به كاهش نيروي پيشرانش ملخ گردند به نحو مناسبي تحمل شده اند. در شبيه سازي انجام شده تاثير مكاندهي بر مصرف انرژي و پايداري كوادروتور در برابر اغتشاشات نسبت به كوادروتورهاي متداول ارزيابي شده و تاثير مثبت آن در اين موارد نشان داده شده است. علاوه بر اين، در شبيه سازي هاي انجام شده اثر مثبت مكاندهي به روتورها در استفاده از اين قابليت براي تحمل پذيري بالاتر هنگام رخداد عيب نشان داده شده است. همچنين با ساخت نمونه آزمايشگاهي از كوادروتور با قابليت مكاندهي به روتورها، آزمون هاي عملي نيز انجام شده و در آنها نتايج شبيه سازي ها در زمينه مصرف انرژي و پايداري هنگام حضور اغتشاش تاييد شده است.

228302

ديناميك، كنترل و ارتعاشات

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان