کنترل تطبیقی مبتنی بر شبکه عصبی برای هواپیما در زاویه حمله بالا

زمانیکه هواپیمای جنگنده پیشرفته در زوایای حمله بالا پرواز می کند، کوپلینگ اینرسی، تاثیرات آیرودینامیک ناپایا، لرزش بال(wing rock) و اشباع سطوح کنترل آیرودینامیکی منجر به اشکال در کنترل و مانورپذیری می شوند. هواپیماهای مدرن مستلزم مانورپذیری بالا هستند. دینامیک غیرخطی پیچیده بیان شده به سادگی توسط مدلهای خطی نمی تواند تخمین زده شود. همچنین از آنجایی که کنترلرهای خطی برای رسیدن به عملکرد و پایداری مطلوب، برای دینامیک خطی شده در نقاط عملکردی طراحی می شوند، استفاده از تیوری کنترل غیرخطی انگیزه ای جهت پاسخ به ملزومات پایداری و عملکرد با وجود دینامیک غیرخطی پیچیده می باشد. در طراحی کنترلر با استفاده از پسخوراندخطی ساز، مدل دقیق غیرخطی لازم می باشد، لذا مقاوم بودن را با وجود نامعینی تضمین نمی کند. سیستم های با نامعینی را می توان با کنترل مقاوم بررسی کرد. از ملزومات طراحی با کنترل مقاوم، معلوم بودن کران بالا روی خطای مدل سازی، مشخص بودن برخی خصوصیات نامعینی مدل و مدل نامی می باشد. روش دیگر برای بررسی این گونه مسایل استفاده از کنترل تطبیقی است. کنترل تطبیقی دارای این مزیت است که محدویت روی نامعینی لازم نیست شناخته شده باشد، همچنین نامعینی بطور همزمان حذف و سازگار می شود. کنترل تطبیقی برای دستگاههای که پارامترهای نامشخص بطور خطی در آن ظاهر می شوند، دارای عملکرد موفقی بوده است. روشهای طراحی کنترل تطبیقی استاندارد با فرض پارامتریزه کردن خطی نامعینی، دارای محدودیت می باشند. شبکه عصبی قدرت غلبه بر مشکلات مربوط به بکار بردن کنترل تطبیقی برای سیستم های نامعین غیرخطی را داراست. کاربرد شبکه عصبی در ساختار کنترل پرواز بر اساس پسخوراند خطی ساز و گام به عقب دینامیک هواپیما بعنوان ابزار مناسب برای این مسیله مد نظر می باشد. لذا از نقطه نظر تیوری ساختار تعقیب کنترل مستقیم با استفاده از شبکه عصبی بیان می شود. شبکه عصبی برای تبدیل معکوس غیرخطی که برای پسخوراند خطی ساز و گام به عقب لازم است استفاده می گردد. علاوه بر آن شبکه عصبی قادر به یادگیری همزمان جهت خطای معکوس که ممکن است از مدلسازی ناقص، تخمین معکوس یا تغییرات ناگهانی در دینامیک و ضرایب آیرودینامیکی هواپیما ناشی شود، می باشد. برای حصول اطمینان از سازگاری الگوریتم از فرضیات متعارف در مورد غیرخطی سازی که حاکی از خطای معکوس می باشد، استفاده می شود. از طریق تیوری پایداری لیاپانوف نشان داده می شود که خطاهای تعقیب و وزن های شبکه های عصبی بطور نمایی به یک مجموعه متراکم همگرا می شوند. هدف اصلی طراحی کنترلر نشان دادن تطبیق نامعینی آیرودینامیکی در شکل متغیرات پارامتریک و دینامیک مدل نشده می باشد که در طراحی کنترل معکوس نامی دیده نمی شود. در راستای مطالب گفته شده برای تایید سیستم کنترل پیشنهادی، شبیه سازیهایی با استفاده از دینامیک هواپیما اجرا و نتایج با پسخوراندخطی ساز مقایسه می گردد.