اتو پایلوت

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 526

سپاس: 258

جنسیت:

تماس:

اتو پایلوت

پست توسط rohamjpl »

خلبانان اتوماتیک و هواپیمایی
خلبانان اتوماتیک یا خلبانان اتوماتیک وسیله ای برای کنترل فضاپیماها ، هواپیماها ، کشتی های آبی ، موشک ها و وسایل نقلیه بدون دخالت مداوم انسان هستند.
در دنیای هواپیماها ، خلبان اتوماتیک با دقت بیشتری به عنوان سیستم کنترل پرواز خودکار (AFCS) توصیف می شود. AFCS بخشی از یک هواپیما است اویونیک - به الکترونیکی سیستم، تجهیزات و دستگاه های مورد استفاده برای کنترل سیستم های کلیدی از هواپیما و پرواز آن است. علاوه بر سیستم های کنترل پرواز ، اویونیک شامل وسایل الکترونیکی برای ارتباطات ، ناوبری ، جلوگیری از برخورد و آب و هوا است. استفاده اصلی از AFCS تأمین خلبان در مراحل خسته کننده پرواز ، مانند سفرهای دریایی با ارتفاع زیاد بود. خلبانان اتوماتیک پیشرفته می توانند کارهای بسیار بیشتری انجام دهند ، حتی مانورهای بسیار دقیق مانند فرود هواپیما در شرایط دید صفر را انجام دهند.
اگرچه تنوع زیادی در سیستم های خلبان اتوماتیک وجود دارد ، اما بیشتر آنها را می توان با توجه به تعداد قطعات یا سطوح طبقه بندی شده ، طبقه بندی كرد. برای درک این بحث ، کمک می کند تا با سه سطح کنترل اساسی که بر نگرش هواپیما تأثیر می گذارند آشنا شوید. اولین بالابرها ، دستگاههایی هستند که در دم هواپیما کنترل می شوند (نوسان هواپیما در اطراف یک محور افقی عمود بر جهت حرکت). سکان نیز بر روی دم هواپیما واقع شده است. وقتی سکان به سمت تخته سمت راست متمایل می شود (راست) ، هواپیما خمیازه می کشد - در یک محور عمودی می پیچد - در آن جهت. وقتی سکان به پورت (سمت چپ) متمایل می شود ، صنعت در جهت مخالف خمیازه می کشد. سرانجام ، ailerons در لبه عقب هر بال هواپیما را از یک طرف به طرف دیگر بچرخانید.
خلبانان اتوماتیک می توانند همه یا همه این سطح را کنترل کنند. خلبان اتوماتیک تک محور مدیریت فقط یک مجموعه ای از کنترل، معمولا ailerons. این نوع ساده از خلبان اتوماتیک به عنوان "تسطیح بال" شناخته می شود زیرا با کنترل رول ، بال های هواپیما را روی یک پیچ صاف نگه می دارد. یک خلبان اتوماتیک دو محوره آسانسورها و هواپیماها را مدیریت می کند. سرانجام ، یک خلبان اتوماتیک سه محوره هر سه سیستم کنترل اساسی را کنترل می کند: آیلرون ،بالابرو سکان.
کامپیوتری با چندین پردازنده پرسرعت است. برای جمع آوری اطلاعات لازم برای کنترل هواپیما ، پردازنده ها با سنسورهای واقع در سطوح اصلی کنترل ارتباط برقرار می کنند. آنها همچنین می توانند داده ها را از سایر سیستم ها و تجهیزات هواپیما از جمله ژیروسکوپ ، شتاب سنج ، ارتفاع سنج ، قطب نما و شاخص های سرعت هوا جمع آوری کنند .
سپس پردازنده ها در AFCS داده های ورودی را گرفته و با استفاده از محاسبات پیچیده ، آنها را با مجموعه ای از حالت های کنترل مقایسه می کنند. حالت کنترل ، تنظیماتی است که توسط خلبان وارد می شود و جزئیات خاصی از پرواز را تعریف می کند. نمونه ، یک حالت کنترل وجود دارد که نحوه حفظ ارتفاع هواپیما را تعیین می کند. حالت های کنترلی نیز وجود دارد که سرعت هوا ، هدینگ و مسیر پرواز را حفظ می کند.
این محاسبات مشخص می کند که هواپیما از دستورات تنظیم شده در حالت های کنترل اطاعت می کند یا خیر. سپس پردازنده ها سیگنال هایی را به واحدهای مختلف مکانیسم مکانیکی ارسال می کنند. سرو مکانیسم یا به طور خلاصه سروو وسیله ای است که کنترل مکانیکی را از راه دور فراهم می کند. یک سروو برای هر سطح کنترل موجود در سیستم خلبان اتوماتیک وجود دارد. سرووها از دستورالعمل های رایانه استفاده می کنند و از موتور یا هیدرولیک برای جابجایی سطوح کنترل کاردستی استفاده می کنند و مطمئن می شوند هواپیما مسیر و نگرش مناسب خود را حفظ می کند.
. توجه داشته باشید که شماتیک اولیه یک خلبان اتوماتیک مانند یک حلقه به نظر می رسد ، سنسورها داده ها را به کامپیوتر خلبان خودکار می فرستند ، که اطلاعات را پردازش می کند و سیگنال ها را به سروو منتقل می کند ، که سطح کنترل را حرکت می دهد ، که باعث تغییر وضعیت هواپیما می شود ، مجموعه داده های جدید در سنسورها ، که دوباره کل روند را شروع می کند. این نوع حلقه بازخورد در عملکرد سیستم های خلبان اتوماتیک نقشی اساسی دارد.توجه کنید بر اساس کنترل تطبیقی Adaptive Systems عمل میکند
«تطبیق یافتن» معادل “to adapt” و به معنی «تغییر دادن به گونه‌ای که رفتار موجود با شرایط جدید مطابقت داشته باشد» است. کنترل تطبیقی نیز بر همین مطابقت با تغییر اشاره دارد. همان‌طور که گفتیم، طراحی خلبان‌های خودکار برای هواپیماها یکی از انگیزه‌های اولیه برای تحقیقات در زمینه کنترل تطبیقی بود. هواپیماها در سرعت‌ها و ارتفاع‌های مختلفی کار می‌کنند و دینامیک آن‌ها غیرخطی و متغیر با زمان است. برای یک نقطه کار مشخص (سرعت و ارتفاع)، دینامیک پیچیده هواپیما را می‌توان با با یک مدل خطی تقریب زد. برای مثال، در نقطه کار i، مدل خطی هواپیما به فرم زیر است:$ \large \begin {align*}
\dot {x} & = A _ i x + B _ i u, \;\; x ( 0 ) = x _ 0 \\
y & = C _ i ^ \top x + D _ i u
\end {align*} \;\;\;\;\; (1)$
که در آن، AiوBi، Ci و Di تابع شرایط نقطه کار i هستند. وقتی هواپیما در شرایط مختلف پرواز قرار گیرد، نقاط کار تغییر کرده و منجر به مقادیر مختلف $A_i $و$B_i $و$ C_i$و$ D_ i$ خواهد شد. از آنجایی که پاسخ خروجی $ y(t)$ اطلاعاتی درباره حالت x و همچنین پارامترها دارد، انتظار می‌رود یک کنترل‌کننده فیدبک پیشرفته این توانایی را داشته باشد که تغییرات پارامتر را با پردازش$y(t) $
یاد گرفته و از بهره‌های مناسب برای سازگاری با آن‌ها استفاده کند. این گفته منجر به یک ساختار کنترل فیدبک می‌شود که کنترل تطبیقی بر آن بنا شده است. ساختار این کنترل‌کننده از یک حلقه فیدبک و یک کنترل‌کننده با بهره‌های قابل تنظیم تشکیل شده است کنترل مقاوم و کنترل تطبیقی برای غلبه بر تغییرات پارامتر که در محدوده‌های کران‌دار قرار دارد، می‌توان یک کنترل‌کننده فیدبک با بهره ثابت طراحی کرد. کنترل‌کننده‌ای که در آن، $G (s) $ تابع تبدیل دستگاه و $C( s) $ تابع تبدیل کنترل‌کننده است.تصویر

تصویر
رایانه خلبان اتوماتیک سیگنالی را به سرویسهای کنترل کننده هواپیماهای هواپیما می فرستد . سیگنال یک دستور بسیار خاص است که به سروو می گوید یک تنظیم دقیق را انجام دهد.
هر سروو دارای یک موتور الکتریکی کوچک است که مجهز به کلاچ لغزنده است و از طریق کابل لبه ، کابل aileron را می گیرد. وقتی کابل حرکت می کند ، سطوح کنترل نیز مطابق آن حرکت می کنند.
همانطور که آیلرون ها بر اساس داده های ورودی تنظیم می شوند ، بال ها به سمت عقب حرکت می کنند.
کامپیوتر خلبان اتوماتیک هنگامی که سنسور موقعیت در بال تشخیص می دهد که بالها دوباره یکنواخت هستند ، فرمان را حذف می کند.
سرووها فشار خود را بر روی کابل های aileron متوقف می کنند.
، به طور مداوم ، چندین بار در ثانیه ، بسیار سریعتر و روانتر از آنچه یک خلبان انسانی می تواند کار کند ، کار می کند. خلبانان اتوماتیک دو و سه محوره با استفاده از چندین پردازنده که چندین سطح را کنترل می کنند ، از اصول یکسانی پیروی می کنند. بعضی از هواپیماها حتی کامپیوترهایی برای کنترل رانش موتور دارند. سیستم های خلبان خودکار و اتو تراست می توانند با هم کار کنند تا مانورهای بسیار پیچیده ای را انجام دهند.
خلبانان خودکار می توانند هواپیما را بسیار روانتر از خلبانان انسانی کنترل کنند.تصویر
خلبانان اتوماتیک می توانند خراب شود . یک مشکل معمول نوعی خرابی سروو است ، یا به دلیل موتور بد یا اتصال نامناسب. یک حسگر موقعیت نیز می تواند از کار بیفتد ، در نتیجه اطلاعات ورودی به رایانه خلبان خودکار از بین می رود. خوشبختانه ، خلبانان اتوماتیک برای هواپیماهای سرنشین دار به عنوان یک خطای ایمنی طراحی شده اند - یعنی هیچ نقصی در خلبان اتوماتیک نمی تواند از به کارگیری موثر لغو دستی جلوگیری کند. برای لغو کردن خلبان خودکار ، یکی از اعضای خدمه به سادگی باید سیستم را جدا کند ، یا با چرخاندن یک سوئیچ برق یا اگر این کار نمی کند ، با کشیدن قطع کننده مدار خلبان خودکار .
برخی از سقوط های هواپیما را مسئول شرایطی می دانند که خلبانان نتوانسته اند از سیستم کنترل پرواز خودکار جدا شوند. در پایان خلبانان با تنظیماتی که خلبان خودکار انجام می دهد مبارزه می کنند و نمی توانند بفهمند که چرا هواپیما همان کاری را که از آن خواسته اند انجام نمی دهد. به همین دلیل است که برنامه های آموزش پرواز فقط برای چنین سناریویی تمرین می کنند. خلبانان باید بدانند که چگونه از هر ویژگی AFCS استفاده کنند ، اما همچنین باید نحوه خاموش کردن و پرواز بدون آن را بدانند. آنها همچنین باید از یک برنامه دقیق نگهداری و تعمیرات پیروی کنند تا اطمینان حاصل کنند که همه سنسورها و سرووها از عملکرد خوبی برخوردار هستند. برای هرگونه تنظیم یا اصلاح در سیستم های کلیدی ممکن است نیاز به دستکاری خلبان اتوماتیک باشد. به عنوان مثال ، تغییری که در ابزارهای ژیروسکوپی ایجاد شده نیاز به تنظیم مجدد تنظیمات در خلبان اتوماتیک داردکامپیوتر .
نکته برای دانستن خلبان خودکار ، باید بدانید که هنگام پرواز ، یک هواپیما حدود سه محور را حرکت می دهد که X ، Y و Z یا محور جانبی ، محور طولی و محور عمودی است یا به عنوان Roll axis ، Pitch axis و Yaw شناخته می شود. سه سطح کنترل اساسی وجود دارد که می توان از خلبان توسط خلبان برای انتقال هواپیما به این محورها استفاده کرد. رول با حرکت Aileron کنترل می شود ، Pitch با حرکت آسانسور و Yaw با حرکت Rudder کنترل می شود. Pilot دارای یک میله کنترل یا یک چرخ کنترل برای کنترل هواپیماها و آسانسورها است در حالی که سکان با استفاده از پدال های سکان کنترل می شود. .
با دیدن اصول کنترل هواپیما ، به شما بگویم که در سیستم خلبان اتوماتیک ، این سطوح کنترل نیز می توانند توسط محرک های الکتریکی به صورت مکانیکی به میله های کنترل متصل شوند که ورودی خلبان را به سطح کنترل متصل می کنند. در حالی که در هوا هستید ، اگر یک خلبان هواپیما را به مسیر و ارتفاع دلخواه برساند و کنترل خود را ترک کند ، هواپیما به طور مداوم در همان حالت پرواز نمی کند بلکه به دلیل تلاطم ، رانش نامتقارن و غیره به آرامی از سر یا ارتفاع مورد نظر خود منحرف می شود. او باید به طور مداوم کنترل های خود را انجام دهد و هواپیما را در وضعیت مطلوب خود نگه دارد. اما با خلبان اتوماتیک ، اوضاع متفاوت است. این سیستم دارای سنسورهای مختلفی (به طور کلی ژیروسکوپ) است که برای ایجاد هرگونه اختلال در سه محور تعبیه شده است. آنها این ورودی ها را به صورت سیگنال های الکتریکی به کامپیوتر می دهند. رایانه تصمیم می گیرد كه كدام سطح كنترل شود تا چه اندازه این اختلال اصلاح شود و سیگنال را به محرك الكتریكی مناسب می فرستد همانطور كه ​​قبلاً اشاره كردم. سطح کنترل حرکت می کند و هواپیما به حالت اولیه خود باز می گردد. باز هم سنسورهایی نصب شده اند که این حرکت اصلاحی هواپیما را گرفته و سیگنال های الکتریکی را به کامپیوتر می فرستند (گاهی اوقات محرک خود سیگنال بازخورد را می فرستد). سپس رایانه سیگنال اصلاح اصلی را قطع می کند. بنابراین محرک ها حرکت بیشتر کنترل ها را متوقف می کنند. این نمودار ساده را بررسی کنید.تصویر
به غیر از ورودی های سنسورها ، خلبان همچنین می تواند ورودی خود را از طریق واحد کنترل خلبان خودکار به کامپیوتر خلبان خودکار وارد کند. در این حالت خلبان خودکار هواپیما را مطابق ورودی های خلبان حرکت می دهد. در هر زمان خاص یا در مواقع اضطراری ، خلبان همیشه گزینه ای برای قطع خلبان اتوماتیک و گرفتن کنترل دارد.
تصویر

ارسال پست