کنترل بهینه مصرف سوخت پهپاد در پرواز گشت زنی دایروی

دستیابی به بهترین عملکرد و رفتار اجسام پرنده کنترل پذیر، هدف اصلی مهندسان و طراحان سیستم‎های‎کنترل پرواز می‎باشد. بهینه سازی مسیر یک جسم پرنده می تواند سبب بهبود عملکرد، کاهش هزینه، افزایش قابلیت و نتایج مطلوب دیگر گردد. بهینهسازی مسیر دانشی است که در آن راه های دستیابی به فرآیندهای دینامیکی بهینه ارائه می گردد. یکی از روش های یافتن تغییرات بهینه متغیرهای حالت، استفاده از کنترل بهینه است. از آنجائیکه پروازهای با برد و مداومت طولانی نیازمند برخی شکل های مدیریت سوخت می باشند، تحقیقات گسترده ای در حوزه ی کمینه سازی مصرف سوخت در حال انجام می باشد. در این مقاله حداقل مصرف سوخت برای یک هواپیمای بدون سرنشین در مرحله گشت زنی با مانور دایروی در یک منطقه از پیش تعیین شده ارائه گردید. معادلات حرکت پهپاد بر اساس مدل جرم نقطه ای توسعه یافته است. شرایط بهینگی از اصل حداقل یابی پانتریاگن با استفاده از تابع همیلتونین به دست آمده است. مصرف سوخت، به-عنوان معیار بهینه انتخاب و روش عددی مورد استفاده تکنیک پرتاب چند نقطه ای بوده است. به طور طبیعی انتظار می رود که انرژی باد بر مسیر پرواز تاثیرگذار باشد، به همین دلیل شبیه سازی های عددی با در نظر گرفتن اثر سرعت و جهت باد بر مانور گردش بهینه انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که برای داشتن حداقل مصرف سوخت در پرواز گشت زنی در مسیر دایروی، لازم است که پهپاد پرواز متناوب نزولی و صعودی داشته باشد.

Keywords:

Optimal control , Pontryagen Minimum Principle , Fuel consumption , loitering , Multiple shooting method