عنوان پایان‌نامه
تثبیت ارتفاع قایق پرنده بوسیله طراحی مدار کنترلی حلقه بسته در پرواز اثر سطح
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا - دینامیک پرواز و کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71790;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71790
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- حمید چمن پرا
- استاد راهنما
- امیر رضا کوثری
- چکیده
- در حال حاضر رویکرد جهانی با توجه به جذابیت های عملکردی و اقتصادی قایق پرنده در حوزه های مختلف از جمله حمل و نقل سریع و ارزان دریایی و کاربردهای تجاری دیگر، به سوی دستیابی به محصولی مطمئن و ایمن در حوزه قایق های پرنده می باشد. برای اطمینان از عملکرد ایمن قایق پرنده، تجهیز آن به سیستم های کنترل و پایداری ضروری است. همچنین تثبیت ارتفاع قایق پرنده در پرواز می تواند راهبری وسیله را ساده تر نموده و راحتی سرنشینان را بدنبال داشته باشد. در مرحله اول این تحقیق، بررسی دینامیک پرواز یک قایق پرنده 20 نفره مسافربری در ارتفاع های مختلف پروازی با استفاده از مدل خطی سازی شده معادلات طولی قایق پرنده و معادلات غیرخطی متغیر با سطح پرواز، انجام گرفته است. در ادامه با اضافه کردن اغتشاشات موج دریا در معادلات حرکت طولی قایق پرنده، تحلیل های دینامیکی و پایداری صورت پذیرفته است. جداسازی مودهای تند و کند معادلات خطی سازی شده حرکت طولی قایق پرنده با استفاده از مقادیر ویژه از موضوعات دیگر این تحقیق بوده و جداسازی مودها برای سطوح مختلف پرواز انجام شده است. تغییر مودهای تند و کند در ارتفاع های پروازی مختلف در ناحیه اثرسطح با این روش انجام گردیده است. همچنین جداسازی مودها در حالت غیرخطی با استفاده از مجانب¬های لیاپانوفی بر روی معادلات اعمال گردیده و تغییر مودهای حرکتی در ارتفاع پروازی مختلف قیاس شده است. ترم غیرخطی در این مرحله مربوط به تغییر ارتفاع پروازی است. در این تحقیق سعی شده است که با استفاده از دو روش دیگر فرم استاندارد روش اغتشاشات تکین حاصل شود. استفاده از اعداد مرجع بی بعد سازی یکی از این روشها بوده که نتایج قابل قبولی ارائه نموده است. طراحی مدار کنترلی بر روی معادلات دینامیکی به فرم استاندارد اغتشاشات تکین صورت گرفته است. روش کنترلی فیدبک-حالت و روش کنترلی رگولاتورهای خطی و کنترل نزدیک به بهینه، دو روشی است که بر روی معادلات دینامیکی اعمال گردیده است. روش محاسبه مجانب های لیاپانوفی که در این تحقیق از آن استفاده شده است، می تواند معادلات خطی متغیر با زمان را در یک محدوده زمانی و با یک شرایط اولیه دکوپله نماید که مدل ارائه شده درهدایت و کنترل غیرخطی می تواند کاربرد داشته باشد.
- Abstract
- In recent years, wing-in-ground-effect crafts (WIG’s) have drawn worldwide attention due to their appealing advantages in commercial applications and in particular maritime transportation. High speed and low cost are two main advantages of these crafts as compared to similar surface vessels. In order to ensure its safe operation and stable height for comfortable flight, the craft must be provided with appropriate control and guidance system. The present research begins with an investigation of flight dynamics of a passenger WIG at various flight heights using linearized longitudinal model as well as nonlinear equations suitable for variable flight heights.Subsequently, by introducing perturbations in wave amplitude, longitudinal dynamical equations are modified and stability analysis is performed. This is followed by separating fast and slow modes in the longitudinal linearized equations using the eigenvalue technique. The same analysis is carried out for the nonlinear model through ‘regional Lyapunov exponents’ . In order to construct the standard singular perturbation form for the equations, two methods are employed; and in particular it was observed that the results of ‘non-dimensional reference numbers method ‘are satisfactory. The control system is designed using singular perturbation form of dynamical equations in conjunction with Composite State-feedback Control and Near-optimal regulators. The Regional Lyapunov Exponents method that is exploited in the present research is a technique that can decouple nonlinear time variant systems with certain initial conditions in a time interval, and the resulting model can be used for nonlinear control and guidance problems.
