هواپیماهای بدون سرنشین در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده اند. زیرا با پیشرفت فناوری در سال های اخیر امکان استفاده از این هواپیماها در کاربردهای تجاری و نظامی به طور روزافزون در حال افزایش بوده است. ساخت هواپیماهای بدون سرنشین کوچک تر این امکان را برای محققان فراهم آورده که تحقیقات خود را بر روی این هواپیماها بیشتر نمایند. یکی از کاربردهای این هواپیماها که در سال های اخیر بسیار به آن توجه شده، پرواز مشارکتی یا پرواز یک دسته هواپیما به صورت تیم است. این نوع پرواز، انجام مأموریت هایی را ممکن می سازد که یک هواپیما هرگز قادر به انجام آن ها نخواهد بود. از جمله این که می توان تجهیزات اندازه گیری مورد نیاز مأموریت را بر روی چند هواپیما تقسیم کرد، و با این کار از حجم بار قرار داده شده روی یک هواپیما کاست. از جمله مواردی که در هر مأموریت هواپیمای بدون سرنشین اهمیت دارد، طراحی مسیری است که هواپیما بر روی آن حرکت کند. این مسیر باید اولاً قابل تعقیب باشد، و ثانیاً از موانع و نواحی ممنوع عبور نکند. علاوه بر این، هواپیماهای بدون سرنشین به دلیل این که در حال پرواز هستند، تحت نامعینی ها و عیب های فراوانی قرار می گیرند. دو مورد از عیب هایی که در هواپیماها بسیار شایع است، عیب قفل- در- محل (به عنوان یک عیب عملگری) و عیب یخ زدگی (به عنوان یک عیب ساختاری) است. این عیب ها دارای نشانه های مشابهی می باشند که جداسازی آن ها از یکدیگر را مشکل می سازد. علاوه بر این درصورتی که یخ زدگی بر روی بال های یک هواپیما به وجود بیاید، معادلات حالت سیستم دچار تغییر می شوند و در حالتی که یخ زدگی بر روی بال ها به طور کامل باشد، هواپیما عملاً قدرت حرکت خود را از دست می دهد و سقوط می کند. راه های جلوگیری از یخ زدگی و برطرف نمودن آن نیز عموماً گران قیمت، سنگین یا با توان مصرفی بالا هستند و قابل پیاده سازی بر روی هواپیماهای کوچک نیستند. بنابراین باید روشی پیدا کرد تا بتوان هواپیما را در شرایط بروز عیب یخ زدگی، از سقوط نجات داد. در این پایان نامه در ابتدا به طراحی مسیر با استفاده از الگوریتم ph (pythagorean hodograph) پرداخته خواهد شد. این الگوریتم علاوه بر سادگی، دارای ویژگی قابل پرواز بودن مسیر طراحی شده است. در این پایان نامه با ارائه راهکاری جدید، طراحی مسیر به گونه ای انجام می شود که نتیجه مناسب و زیر بهینه باشد، و ضمناً زمان طراحی با استفاده از این راهکار به تقریباً کمتر از یک چهارم روش های موجود کاهش پیدا خواهد کرد. علاوه بر این روشی برای طراحی کنترل کننده جهت تعقیب مسیر در شرایط بروز عیب ارائه خواهد شد. این کنترل کننده از نوع بوده و بر اساس الگوریتم شکل دهی حلقه مک فارلن-گلور طراحی می شود. در نهایت با استفاده از رویتگر ورودی نامعلوم (uio)، یک سیستم شناسایی و جداسازی عیب جهت شناسایی عیب یخ زدگی طراحی خواهد شد. از جمله مزایای این روش طراحی ، این است که رویتگر حاصله نسبت به عیب های عملگری و عیب های ساختاری حساس بوده و عیب های عملگری را از عیوب یخ زدگی جداسازی می کند. نتایج شبیه سازی موید موفقیت آمیز بودن تمامی طراحی های صورت گرفته است. در انتها، کارکرد این سیستم شناسایی عیب در یک مأموریت پرواز مشارکتی (مأموریت همزمانی رسیدن) مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا کارایی سیستم نشان داده شود.

در خودروهای هیبرید الکتریکی از موتورهای الکتریکی مختلفی برای کشش خودرو استفاده می شود که از آن جمله می توان به موتورهای سنکرون مغناطیس دائم اشاره کرد. موتورهای سنکرون مغناطیس دائم ازنظر بازدهی، حجم، وزن، زمان شتاب گیری، سادگی کنترل سرعت و گشتاور بر موتورهای الکتریکی متداول برتری دارند. درصورتی که برای کنترل این گونه موتورها از روش های نوین کنترلی نظیر کنترل برداری استفاده شود، می توانند برای اهداف مختلفی نظیر کاربردهایی که نیاز به کنترل سرعت یا کنترل گشتاور دارند، مورداستفاده قرار گیرند. به سیستمی که کنترل موتورها را انجام می دهد، سیستم درایو الکتریکی گفته می شود. سیستم های درایو الکتریکی نظیر دیگر سیستم های الکتریکی ممکن است دچار خرابی ها یا اختلالاتی شوند که بعضاً عملکرد سیستم را مختل می کنند. برای جلوگیری از چنین وضعیتی استفاده از روش های تشخیص عیب و بازیابی سیستم های درایو پس از وقوع خرابی لازم است. از جمله خرابی هایی که می تواند در سیستم درایو الکتریکی اتفاق بیافتد، خرابی سنسور سرعت است. در این پروژه یک سیستم کنترل انعطاف پذیر در مقابل عیب برای زمانی که سنسور سرعت موتور الکتریکی خودروی هیبرید الکتریکی دچار عیب شود، طراحی شده است. موتور خودرو از نوع موتور سنکرون مغناطیس دائم می باشد. کارکرد سیستم به گونه ای است که در ابتدا سرعت روتور توسط دو سنسور مجازی برآورد می شود و با سرعت تخمینی توسط سنسور سرعت موتور مقایسه می شود. در صورتی که سنسور دچار عیب شده باشد، با استفاده از یک سوئیچ، موتور در مد بدون سنسور درایو می شود. از تخمین گر سیستم کنترل تطبیقی مدل مرجع و مشاهده گر back_emf بعنوان سنسور مجازی استفاده شده است. در صورتی که سنسور سرعت موتور دچار عیب شود، با استفاده از یک سوئیچ، موتور به حالت بدون سنسور می رود و با استفاده از تخمین گر کنترل تطبیقی مدل مرجع درایو می شود.

در این رساله, کنترل سیستمهای غیرخطی نامعین در حضور اختلال به عنوان یک مسئله ی مهم در تئوری و کاربرد کنترل مطرح می گردد. به دلیل تنوع سیستمهای غیرخطی, دسته بندی آنها به منظور طراحی موثر و حصول عملکرد مطلوب, امری اجتناب ناپذیر است. از این رو, سیستمهای موسوم به فرم خطی پذیر با فیدبک به عنوان دسته ی مهمی از سیستمهای غیرخطی که در توصیف فرایندهای مختلف کاربرد دارد, مورد توجه قرار می گیرد. نامعینی پارامتری متغیر با زمان که می تواند در کاربردهایی از قبیل سیستمهای رباتیک, سیستمهای دریایی و زیر دریایی و سیستمهای آشوبی وجود داشته باشد, در دینامیک فرایند وارد می شود. با توجه به وجود نامعینی, روشهای متعارف کنترل غیرخطی نظیر روش خطی سازی با فیدبک کارایی مناسب نداشته و عملکرد مطلوب را بدست نمی دهد. از طرف دیگر, کنترل وفقی متعارف از جمله روش جایابی قطب یا مدل مرجع نیز قادر به غلبه بر پارامترهای نامعین متغیر با زمان نمی باشد. وجود سیگنال اختلال نیز عامل دیگری است که بر عملکرد سیستم تأثیر نامطلوب داشته و لذا اتخاذ یک راهبرد مقاوم جهت تضعیف یا حذف اثر آن در خروجی ضروری است. برای تعریف مسئله ی کنترل, ابتدا سیستمهای تک ورودی- تک خروجی به فرم خطی پذیر با فیدبک با نامعینی پارامتری متغیر با زمان و در حضور سیگنالهای اختلال در این تحقیق در نظر گرفته شده و هدف کنترل بر اساس کم کردن خطای تعقیب تا حد امکان و کراندار بودن تمام سیگنالهای حلقه بسته بیان می شود. به این منظور, دو الگوریتم وفقی مقاوم پیشنهاد می گردد. در یک روش, تضعیف اثر اختلال در خروجی با معیار برای سیگنالهای اختلال با کران و انرژی محدود انجام می گیرد. با توجه به اینکه در حالت کلی, محدودیت انرژی برای برخی سیگنالها از جمله سینوسی و پله ای برقرار نیست, با برطرف کردن این شرط محدودکننده, یک راهبرد وفقی جهت حذف اثر اختلالات طراحی می گردد. در هر مورد با تعریف یک تابع لیاپانف مناسب و ارائه چند قضیه, پایداری و عملکرد مقاوم اثبات می گردد. از ویژگیهای طراحی انجام شده در مقایسه با کارهای قبلی, اعمال فرضیات کمتر در مسئله, عدم لزوم آگاهی از کران بالای پارامترهای متغیر با زمان و اختلالات و سهولت در تعمیم الگوریتم به سیستمهای چند ورودی- چند خروجی می باشد. از کاربردهای ایده ی پیشنهادی در غلبه بر پارامترهای متغیر با زمان و سیگنالهای اختلال با کران نامعلوم, استفاده از آن در حل مسئله ی همزمان سازی سیستمهای آشوبی می باشد. در این رساله, حل مسئله ی همزمان سازی برای سیستم آشوبی و نامعین جنسیو- تسای به عنوان یک سیستم تک ورودی- تک خروجی و سیستمهای آشوبی یکپارچه به عنوان یک سیستم چند ورودی- چند خروجی انجام می گیرد. برای نمایش عملکرد الگوریتمهای پیشنهادی, شبیه سازیهای متعددی انجام و نتایج آن ارائه گردیده اند.

امروزه در دنیا استفاده از بالگردهای خودکار مدل به سرعت رو به افزایش است. پرواز درجا (هاور) و نشستن و برخاستن در یک فضای محدود از جمله مزایای بالگرد نسبت به دیگر وسایل نقلیه می باشد و به همین دلیل کنترل و ساختن یک خلبان خودکار برای آن در سال های اخیر مورد توجه واقع شده است. از طرفی به علت طبیعت شدیدا ناپایدار و مشخصات غیرخطی و غیر مینیمم فاز و همچنین چند وروی-چند خروجی بودن سیستم بالگرد، طراحی کنترل کننده برای آن با مشکلات فراوانی روبروست. هدف ما در این پایان نامه، طراحی یک کنترل کننده برای بالگرد است، به طوری که آن را پایدار نموده و قادر سازد مسیری از پیش تعیین شده را دنبال کند. برای این کار ابتدا مدل ریاضی غیرخطی بالگرد را با حداقل پیچیدگی به دست می آوریم و آن را شبیه سازی می کنیم. سپس اقدام به طراحی یک کنترل کننده ی سلسله مراتبی، متشکل از یک کنترل کننده ی پایدارساز به منظور پایدار ساختن سیستم در نقاط کار مختلف و یک کنترل کننده ی ردیاب برای طراحی مسیر و دنبال کردن آن، خواهیم نمود. نهایتا یک مسیر مارپیچ بالارونده را به عنوان مسیر موردنظر طراحی می کنیم و سیستم غیرخطی را با استفاده از کنترل کننده ی مرتبه ای فوق در این مسیر شبیه سازی خواهیم نمود.