طراحی خلبان خودکار با استفاده از سیستم موقعیت یاب و حذف سیستم وضعیت سنج برای هواپیماهای بدون سرنشین

طراحی خلبان خودکار با استفاده از سیستم موقعیت یاب و حذف سیستم وضعیت سنج برای هواپیماهای بدون سرنشین
نوع فایل: word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 140 صفحه

چکیده :
در این پایان نامه به بررسی کاربرد اطلاعات سرعت محاسبه شده توسط سیستم موقعیت یاب جهانی در حلقه های کنترلی هواپیما پرداخته می شود. تلفیق اطلاعات سرعت و نوشتن سفت افزاری برای محاسبه وضعیت پرنده از روی داده های جی پی اس ، از موضوعات بحث شده در این پایان نامه می باشد.تمام اطلاعات بدست آمده تنها بر پایه یک جی پی اس تک آنتنی است و می تواند بر روی تمام هواپیماهای متداول و عمومی استفاده شود.


* فهرست عناوین صفحه

۱ فصل اول : نمای کلی از طرح 14
۱-۱ بیان مسئله 14
۱-۲ هدف از طراحی سیستم خلبان خودکار با جی پی اس 15
۱-۳ دلایل اهمیت حذف سیستم های وضعیت سنج 15
۱-۴ سوالات کلیدی 16
۱-۵ مدل شبیه سازی شده 17
۱-۶ تعاریف عمومی متغیرها و واژه های کلیدی 18
۱-۷ اطلاعات مورد نیاز در خلبان خودکار 19
۱-۸ موارد کاربرد خلبان خودکار 19
۱-۹ نحوه اعتبارسنجی 20
۱-۱۰ محدودیت ها و مشکلات 21
۲ فصل دوم : اصول و مبانی تئوریک 22
۲-۱ منابع خطای سنسور‌های ناوبری اینرسی 22
۲-۱-۱ خطای بایاس 24
۲-۱-۲ ضریب مقیاس 24
۲-۱-۳ عدم توازن 25
۲-۱-۴ نویز 25
۲-۲ سیستم موقعیت یاب جهانی و تشریح خطاهای GPS 27
۲-۲-۱ تشریح سیستم تعیین موقعیت جهانی 28
۲-۲-۲ اصول تعیین موقعیت با جی.پی.اس 31
۲-۲-۳ شبیه سازی حرکت مداری ماهوارهها 33
۲-۲-۴ عوامل و پارامترهای خطا در سیستم تعیین موقعیت جهانی 34
۲-۳ مروری بر تئوریهای تخمین و تلفیق 37
۲-۳-۱ دینامیک فیلتر کالمن 37
۲-۳-۲ الگوریتم فیلتر کالمن 38
۲-۳-۳ محدودیت‌های الگوریتم فیلتر کالمن 39
۲-۳-۴ فیلتر کالمن توسعه یافته 39
• الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته 39
• محدودیت‌های الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته 41
۲-۳-۵ فیلتر کالمن خنثی 42
• انتخاب مجموعه نقاط سیگما 44
• الگوریتم فیلتر کالمن خنثی 45
• مزایای فیلتر کالمن خنثی 49
• محدودیت‌های فیلتر کالمن خنثی 49
۲-۳-۶ فیلتر کالمن ذره‌ای 50
• الگوریتم فیلتر کالمن ذره‌ای 51
۲-۳-۷ فیلتر کالمن مکعب CKF 54
• الگوریتم فیلتر کالمن مکعبی 54
۲-۳-۸ جمع بندی و نتیجه گیری 56
۲-۴ کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی- مشتقی (PID) 57
۲-۴-۱ اساس حلقه کنترلی 58
۲-۴-۲ تئوری کنترل کننده های PID 60
• عبارت تناسبی 60
• عبارت انتگرالی 62
• عبارت مشتقی 63
• خلاصه 65
۲-۴-۳ تنظیم کردن حلقه 65
• تنظیم دستی 67
• روش زیگلر- نیکلس 68
۲-۴-۴ نرم افزار تنظیم PID 69
۲-۴-۵ اصلاحات الگوریتم PID 69
۲-۴-۶ محدودیت های کنترل PID 70
۲-۴-۷ کنترل اتصال سری 71
۲-۴-۸ انجام کنترل PID فیزیکی 72
۲-۴-۹ پیاده سازی روش PID با زبان برنامه نویسی 73
۳ فصل سوم : استخراج معادلات ناوبری 74
۳-۱ مقدمه 74
۳-۲ کاربرد فیلتر کالمن در گردآوری اطلاعات شتاب 75
۳-۲-۱ فیلتر کالمن داخلی جی پی اس 75
۳-۲-۲ فیلتر کالمن خارجی جی پی اس 78
۳-۲-۳ محاسبه تابع انتقال شتاب 80
۳-۳ محاسبه زوایای شبه وضعیت 83
۳-۴ پیاده سازی با زبان برنامه نویسی C 87
۴ فصل چهارم : شبیه ســازی 88
۴-۱ مقدمه 88
۴-۲ شبیه سازی هواپیما در نرم افزار Aerosim 90
۴-۲-۱ بلوک ارتباط با دسته فرمان 93
۴-۲-۲ مجموعه هواپیمای کامل 94
• مجموعه شتاب کل ( Total Acceleration ) 97
• مجموعه نیروها (Forces ) 98
• مجموعه سینماتیک (Kinematics ) 99
• مجموعه ناوبری (Navigation ) 100
۴-۲-۳ مجموعه ارتباط بصری 101
• بلوک رابط FS 101
• بلوک رابطFlight Gear 103
۴-۳ شبیه سازی سفت افزار خلبان خودکار در متلب 105
۴-۳-۱ تعیین مشخصات خلبان خودکار 111
• مشخصات کنترل کننده حرکت سمتی 111
• مشخصات کنترل‌‌کننده ارتفاع 115
۴-۴ شبیه سازی سیستم وضعیت سنج بدون AHRS 117
۵ فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات 129
۵-۱ مقدمه 129
۵-۲ ارزیابی، تحلیل و نتیجهگیری 129
۵-۳ پیشنهاد برای کارهای آینده 130
* منابع و مراجع 131
* نمـایه. 133