طراحی و ساخت سیستم خلبان خودکار با استفاده از کنترل تطبیقی برای یک هواپیمای بدون سرنشین

در این پژوهش ابتدا بستری مناسب برای پیاده سازی کنترل کننده ی تطبیقی بر روی هواپیمای بدون سرنشین انتخاب شده است. به منظور انجام این تحقیق لازم بود تا پرنده ای انتخاب شود که رژیم پروازی آن در حین پرواز تغییرات سریعی داشته باشد. پس از تست های متعدد بر روی هواپیماهای مختلف، مدل جدیدی بنام مونوکوپتر مورد بررسی قرار گرفت که با توجه به وجود دینامیک غیرخطی، می توانست گزینه مناسبی برای پیاده سازی و تست کنترل کننده های غیرخطی و تطبیقی باشد. مونوکوپتر، پرنده ایست تک باله و چرخنده که دارای تنها یک عملگر و بالک کنترلی است. ایده ی اصلی این پرنده از چرخش برگ افرا گرفته شده است. این پرنده قابلیت انجام پرواز عمودی را دارد و از لحاظ مفهوم کنترلی شباهت زیادی به سیستم تغییر جهت پیشرانه روتور در چرخ بال ها دارد. از طراحی و ساخت اولین مدل مونوکوپتر در جهان حدود 6 سال میگذرد. لذا به منظور طراحی و ساخت این پرنده چه از لحاظ آیرودینامیکی و چه از لحاظ گشتاورهای لختی وارد شده، تستهای متعددی انجام شد و در نهایت سیستم نهایی ساخته شده و تست پروازی مدل بدون کنترل آن انجام گرفت. افزایش سرعت دوران پرنده موجب افزایش سرعت جریان هوا بر روی بال می شود که این پدیده موجب تغییر در رژیم پروازی و تغییر مدل دینامیکی پرنده می شود. برای کنترل این سیستم که مدل دینامیکی آن در حال تغییر است، لازم است از کنترل کننده تطبیقی استفاده شود. که این کنترل کننده بر اساس نظریه بهره زیاد طراحی شده است. بدیهی است که برای پیاده سازی سخت افزاری آن یک مجموعه به عنوان کامپیوتر پرواز، طراحی و ساخته شد. که این مجموعه شامل دو میکروکنترلر و سیستم تعیین زوایای وضعیت و سمت و سیستم های واسط سخت افزاری متعددی می باشد. پس از پیاده سازی الگوریتم های کنترلی و انجام تست های پروازی، نسبت به عملکرد سیستم، راستی آزمایی به عمل آمد و نتایج حاصل قانع کننده است.