تحلیل سیر در الگوریتم هدایت خط دید

در این پایان نامه به تحلیل مسیر حرکت در الگوریتم هدایت خط دید پرداخته شده است. در واقع، مقصود اصلی این پایان نامه بررسی عملکرد حلقه هدایت می باشد. اگر سرعت حرکت ثابت باشد آنگاه مسأله بسیار ساده می گردد، اما تمام دشواری ها مربوط به هدایت با وجود تغییرات سرعت در طول زمان است. نشان داده ایم که در حالت کلی می توان سینماتیک حلقه باز هدایت خط دید به فرم متغیر با زمان مدل کرد. معادلات کانال عرضی حاصل از مدل سازی هدایت خط دید در فضاهای دو بُعدی و سه بُعدی بسیار مشابه با یکدیگر شده اند. در واقع، معادلات حاصل از مدل سازی سه بعدی همان معادلات حاصل از مدل سازی دو بعدی هستند که اثر تداخل بین آن ها ظاهر شده است. اشاره کرده ایم که تحت شرایط خاصی اثرات تداخلی قابل صرف نظر می شود. یکی از نتایجی که در این پایان نامه به آن رسیده ایم آن است که در شرایط مذکور، معادلات کانال عرضی در فضای سه بعدی به فرم دو معادله کانال عرضی در فضای دو بعدی دکوپله شده و مسأله طراحی کنترل کننده برای حلقه هدایت می تواند به مسأله طراحی دو کنترل کننده مجزا و مشابه در کانال های سمت و فراز تبدیل گردد. نسبت ریاضیِ شتاب طولی به مقدار سرعت به عنوان یک پارامتر متغیر با زمانِ مهم، در الگوریتم هدایت خط دید در قالب یک قطب متغیر با زمان ظاهر گردیده است. به ازای شتاب طولی مثبت و یا منفی، قطب مذکور در سمت راست یا چپ محور موهومی قرار می گیرد. بنابراین، سینماتیک حلقه باز هدایت خط دید به ازای حرکت تند شونده ذاتاً ناپایدار است. نشان داده ایم که در لحظات نخستین پس از آغاز حرکت، به دلیل کوچک بودن اندازه سرعت، قطب ناپایدار حلقه باز مقدار بسیار بزرگی دارد. بنابراین، یک تأخیر عمدی و لحاظ کردن یک فاصله زمانی بین لحظه آغاز حرکت و لحظه آغاز هدایت و در نظر گرفتن یک مسیر از پیش تعیین شده برای حرکت در این فاصله، راهبُرد مناسبی برای رویارویی با این مشکل گردیده است. در این پایان نامه برای حرکت پس از آغاز هدایت، دو حالت تند شونده و کند شونده را در نظر گرفته و برای مسیر حرکت راه حل های تحلیلی ارائه داده ایم. طبق مدل به دست آمده، حرکت تند شونده پس از آغاز هدایت نیز به مانند حرکت تا پیش از آغاز هدایت ذاتاً ناپایدار می باشد. همچنین اثر عملگر شتاب طولی بر حلقه کنترل شامل خلبان خودکار را نیز با یک بهره متغیر با زمان مدل کرده ایم. نشان داده ایم که استفاده از تکنیک هایی مشابه با کنترل کننده های زمان بنـد بهره در طراحی کنتـرل کننـده حلقه هدایت و یا اصلاح آن برای حرکات تند شونده می تواند سودمنـد واقع گردد. یک پیشنهاد در طراحی کنترل کننده حلقه هدایت، استفاده از ساختاری مرکب از کنترل کننده های خطی و غیرخطی است. بخش غیرخطی شامل جبران ساز اثر گرانش و جبران ساز خطای دینامیکی بوده و بخش خطی می تواند به صورت یک کنترل کننده جایاب قطب انتخاب گردد. از طرف دیگر، نشان داده ایم که حرکت کند شونده پس از آغاز هدایت می تواند منجر به مشاهده یک روند افزایشی در اندازه زاویه بردار سرعت نسبت به خط دید و پیش رفتن حلقه هدایت به سمت ناپایداری گردد. با این دیدگاه، لحظه ناپایدار شدن حلقه هدایت، یک زمان بحرانی محسوب می شود.