چکيده
چهار موتورهها (كوادروتور يا كوادكوپتر) دستهاي از روتوركرفتها هستند كه نيروي برّاي آن توسط
چهار پروانه عمودي عمل ميكند. اين نوع هليكوپتر از چهار موتور كه بر روي هر يك پروانهاي ثابت
در نظر X سوار شده تشكيليافته است. اگر نحوه قرارگيري موتورها و ميلههاي اتصالشان را به صورت
بگيريم دو پروانه كه در انتهاييك خط قرار دارند، ساعتگرد و دو پروانه ديگر پادساعتگرد مي چرخند. با
كم و زياد كردن سرعت چرخش پروانهها، گشتاور نيرو تغيير كرده و حركت و يا فرود و اوج آن كنترل
ميگردد. از طرف ديگر وزن كم آن و متمركز شدن آن وزن در يك نقطه كوچك، حساسيت زيادي را
در كنترل چرخش پروانهها مي طلبد. كوادروتورها به نسبت مقرون به صرفه و سيستمي راحت براي
پرواز هستند. از اين رو اين سيستمها به طور گستردهاي براي توسعه، پيادهسازي و روشهاي تست
پرواز در هدايت، جهتيابي، كنترل، تشخيص عيب، كنترل تحمل عيب و ... استفاده مي شوند. در سه
دهه اخير به دليل تقاضا براي افزايش قابليت اطمينان و ايمني سيستمهاي مهندسي، قسمت عمدهاي
از تحقيق و توسعه به شناسايي و تشخيص عيب و كنترل تحمل عيب پرداخته شده است اما از
نخستين پژوهشهايي كه به بررسي، شناسايي و تشخيصعيب براي سيستمهاي هوافضايي، به ويژه
پرندهها، پرداخته است ميتوان به اشاره كرد. در اين پروژه تاكيد بر مقاومت عيب ميباشد. در انتها
پژوهشهايي را كه تشخيص مقاومت عيب را بررسي كردهاند را مشخص كرده و چند ايده جديد در اين
زمينه ارائه ميدهد. تكنيكهاي اختلاف صافي براي شناسايي، تشخيص و جداسازي عيب عملگر يا
موتور و عيب حسگر بررسي شدهاست. در اين روش دستهاي از رويتگرهاي غيرخطي معرفي ميشوند
و مزيت اختلاف صافي ديناميكي سيستم براي طراحي تحليلي عيبيابي است. در پژوهشي مقايسهاي
بين روشهاي كنترل تطبيقي و غيرتطبيقيدر واكنش به از دست دادن ناگهاني پيشرانش ناشي از اين
كه پره يكي از پروانهها در هنگام پرواز آسيب ديده و بشكند انجام گرفته است. توسعه تئوريهاي حاكم
بر اين مسئله خاص براي شناسايي و تشخيص، از ديگر اهداف اين پروژه بوده است . روشهاي شناسايي
و تشخيص عيب بر پايه رويتگر به وفور در مقالات استفاده گرديده است، رويتگر تائو براي عيبيابي
شتابسنج و شيبسنج با استفاده از توليد پسماندها به كار گرفته شده است . از اين رويتگر براي بررسي
عيب عملگر نيز استفاده شده است. در اين پژوهش براي كنترل سرعت گشت زني پرنده از روش
كنترلر اشباع تودرتو استفاده شده است، كه رويتگر تائو جايگزين مناسبي براي فيلتركالمن در حل اين
گونه مسائل است. در پروژهاي ديگر از يك فيلتر كالمن دو مرحلهاي به منظور شناسايي، تخمين و
جداسازي عيوب، به طور همزمان، در هر عملگر استفاده گرديده است. در اين پژوهش سه سناريو عيب
بررسي شده است: از دست دادن كارايييك موتور، از دست دادن كارايي همه موتورها به طور همزمان،
و از دست دادن عملكرد سه موتور براي مقادير مختلف. درستي الگوريتم استفاده شده براييك نمونه
آزمايشگاهي پرنده، ارزيابي شده است. در پژوهشي ديگر طرح عيبيابي مقاوم عملگر براييك كوادكوپتر
واقعي با استفاده از رويتگر تطبيقي تائو بررسي شده است. بر اساس اين نوع بديع از رويتگر، نه تنها
شناسايي و جداسازي موتورهاي داراي عيب انجام گرفته است، بلكه شدت و ميزان عيب نيز با دقت
قابل قبولي تخمين زده شده است. همچنين آزمايشهاي عملي صورت گرفته مزيت و كارايي روش
5
اعمال شده را نشان ميدهد. در آخرين پژوهشهاي صورت گرفته، با پيشنهاديك رويتگر چند جملهاي،
تعميم دادن رويتگر ليونبرگ عيوب عملگر پرنده چهار موتوره تشخيص داده شده و تخمين زده شده
است. از آنجايي كه در اين روش عيوب شناخته نشده همانند يك حالت اضافي براي سيستم در نظر
گرفته مي شود، شناسايي و تشخيص چندين عيب حتي براي مقادير نسبتا كوچك عيب، امكان پذير
است. در نهايت صحت و سقم روش فوق با استفاده از شبيه سازيهاي عددي و چند آزمايش عملي
بررسي شده است. مقالات متعددي نيز كنترل تحمل عيب را مطرح و بررسي كردهاند كه با استفاده از
به بررسي MRAC و GS-PID , Sliding Mode روشهاي نسبتاً جديدي در كنترل تطبيقي همچون
پرنده چهار موتوره داراي عيب پرداختهاند .كه در اين ميان مقالاتي وجود دارد كه به طور مشخص بر
عيبعملگر و عيب حسگر كار كردهاند. از اين ميان در هيچ پژوهشي (FTC) روي كنترل تحمل عيب
به بررسي عيب سازه اي كوادكوپتر پرداخته نشده است. تنها در يك تحقيق خاص عيب هاي جزئي از
يك روتوركرفت، كه در يكي از موتورها تغيير نرخ سرعت زاويه اي وجود دارد، بررسي گرديده است و
همچنين در تحقيقي ديگر به مساله از كار افتادگي كامل يك موتور پرداخته شده است كه در واقع دردسته بندي عيب عملگر گنجانده ميشود.
