لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

کنترل مناسب دینامیک طولی خودرو نیاز به داشتن اطلاع دقیق از مقدار پارامترهای دینامیک خودرو دارد. در این مقاله الگوریتم تخمین پارامتر با نام فرم درجه دوم خطی به صورت زمان کوتاه (STLQF) برای تخمین هم زمان پارامترهای جرم خودرو، زاویه شیب جاده و ضریب درگ کلی آیرودینامیک خودرو توسعه داده می شود. سپس، کارکرد موثر تخمین گر STLQF با مقایسه عملکرد این تخمین گر با روش حداقل مربعات بازگشتی (RLS) نشان داده می شود. در پایان، الگوریتم STLQF به صورت سخت افزار در حلقه شبیه سازی می شود تا از این طریق تخمین گر STLQF با حداقل هزینه و در کوتاه ترین زمان برای نمونه سازی سریع توسعه پیدا کند.

طراحی و پیاده سازی بستر آزمون سخت افزار در حلقه کنترل وضعیت ماهواره ها به همراه نتایج تجربی و ملاحظات عملی در این مقاله ارائه شده است. یک مجموعه ی سخت افزاری شامل میز سه درجه آزادی، سیم پیچ هلمهولتز، شبیه ساز پرتوهای خورشیدی، شبیه ساز مدار، عملگرهای چرخ عکس العملی، گشتاوردهنده مغناطیسی، حسگرهای ژیروسکوپ، خورشید، جی پی اس، AHRS، مغناطیس سنج و بورد الکترونیکی پردازشی، طراحی و راه اندازی شده است. به علاوه، پایش برخط وضعیت و موقعیت ماهواره در نرم افزار های LabVIEW و Celestia، تبادل رادیویی داده ها، طراحی بسته باتری و بورد توزیع توان الکتریکی از فعالیت های مکمل، برای ارتقاء بستر بوده است. سناریوها و مودهای عملیاتی در قالب الگوریتم های نرم افزاری، در بستر آزمون ارزیابی می شود. نتایج تجربی این بستر در آزمون آرام سازی توانسته سرعت زاویه ای اولیه را به سرعت الزام کمتر از 3/0 درجه برثانیه در سه محور برساند. امکان اعمال گشتاور اغتشاشی متناسب با موقعیت ماهواره، امکان آزمون پیشرانش بدون مخزن و سیستم پرفشار، ارتباط برخط میز و نمایشگرها و ساختار بهینه هلمهولتز نوآوری هایی هستند که این بستر را از نمونه های مشابه متمایز می کند.

فرمان گیری بهبود یافته و پایداری مطلوب، دو جنبه مهم فرمان پذیری خودرو هستند. در این پژوهش، کنترلر بهینه غیر خطی مجهز به تخمینگر برای کنترل تغییرات زاویه چرخش (Yaw) از طریق اعمال فرمان اصلاحی به سیستم فرمان و نسبت به ورودی فرمان راننده، طراحی و اعمال شده است. برای اعمال کنترل مناسب از سیستم فرمان SBW (سیستم فرمان سیمی) استفاده شده است. به این منظور ابتدا یک مدل چهار درجه آزادی غیر خطی با متغییر های حالت زاویه غلت، سرعت طولی، نرخ زاویه چرخش و سرعت جانبی توسعه داده شده است. به منظور طراحی کنترلر که بر پایه مدل است با ساده سازی های منطقی به یک مدل ساده تر دست یافته شده است. در مدل ساده شده با 2 درجه آزادی خطی متغییرهای حالت نرخ چرخش و سرعت جانبی به عنوان متغییرهای حالت اصلی در فرمان پذیری استفاده شده است. برای بررسی رفتار سیستم کنترلی، ورودی کنترلی بهنیه به کمک روش همیلتون با توجه به مدل ساده شده، طراحی شده است. این کنترلر به سیستم 4 درجه آزادی خودرو که بر پایه اطلاعات خودرو Jeep Cherokee صحه گذاری شده، در جاده خشک و جاده با اصطکاک کم (خیس) اعمال شده است. به کمک شبیه-سازی تاثیر سیستم کنترلی بهینه SBW در مقایسه با شرایط خودرو بدون کنترلر مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و در نتیجه رفتار چرخشی خودرو بهبود یافته است. به این ترتیب زاویه فرمان اعمالی از طریق راننده به کمک سیستم کنترلی اصلاح می شود. در انتها یک سیستم سخت افزار در حلقه برای شبیه سازی کنترل خودرو به کار گرفته شده است. در این سیستم ECU کنترلی سیستم فرمان به رایانه متصل شده و خروجی های قابل اندازه گیری مدل را به عنوان ورودی دریافت می کند. این کنترلر می تواند خودرو را در شرایط جاده برفی و آزمون سینوسی به خوبی پایدار کرده و عملکرد مشابه کنترلر در شبیه سازی رایانه ای نشان می دهد.

در این مقاله، مود آرام سازی سه محوره سرعت زاویه ای یک ماهواره در بستر نرم افزار و سخت افزار در حلقه، با عملگر مغناطیسی طراحی و پیاده سازی شده است. در این راستا، مدل میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ هلمهولتز ایجاد شده و ماهواره با جانمایی روی میز سه درجه آزادی، در میدان مغناطیسی معادل موقعیت مداری قرار می گیرد. الگوریتم کنترلی که بر روی برد پردازشی پیاده سازی شده، با اندازه گیری میدان مغناطیسی و تغییرات آن، اقدام به تحریک عملگرهای مغناطیسی نموده، از تعامل دو میدان مدار و میدان تولیدی عملگر، نهایتاً گشتاور ترمزی ایجاد شده و سرعت زاویه ای مستهلک می شود. ملاحظات و محدودیت های عملی ویژه ای، از جمله عدم همزمانی کارکرد عملگر و حسگر مغناطیسی، غلبه گشتاور تولیدی بر اصطکاک میز و اندازه سرعت زاویه ای اولیه در پیاده سازی مورد توجه بوده که در نرم افزار درحلقه نیز لحاظ شده است. با شناسایی مدل اغتشاشی میز، نتایج نرم افزار و سخت افزار در حلقه با یکدیگر مقایسه شده که علاوه بر تطابق زیاد نتایج، نشانگر توانمندی این بستر در استهلاک سرعت زاویه ای است.

این مقاله به بررسی طراحی و ساخت دستگاه مکانیکی کنترل زاویه دو محوره مبتنی بر سخت افزار در حلقه به منظور ساخت بستر آزمون دو محوره پرداخته است. هدف از این دستگاه رسیدن به بستر آزمون کنترل دو محوره زاویه با خطای کوچک به منظور ارزیابی و تست حسگرهای وضعیت یا به عنوان میز دو درجه آزادی کوچک برای کنترل وضعیت اجزای ماهواره بوده است. دستگاه از دو بخش اصلی سازه مکانیکی و بخش الکترونیکی تشکیل شده و الگوریتم کنترلی در بستر سخت افزار در حلقه نوشته شده و قابلیت تعریف انواع کنترل-کننده ها بر روی آن وجود دارد. سازه از میله قابل دوران، کوپلینگ، یاتاقان ها، بدنه، پایه و بخش الکترونیکی از یک برد پردازشگر، حسگر انکودر، باتری، ماژول مخابراتی و یک موتور کورلس با دیسک دوار به عنوان چرخ عکس العملی، تشکیل شده است. این دستگاه بصورت دو درجه آزادی توانایی مانورهای وضعیت پیچ (pitch) و یاو (yaw)را داشته و خطای وضعیت آن متناسب با الگوریتم کنترلی است. قابلیت اطمینان دقت این دستگاه به ازای صد مرتبه تکرار آزمون برای مانورهای مذکور به ترتیب مقدار 11/0 و 2/0 درجه، با کنترل کننده PID، صحه گذاری شده است. تحلیل عملکرد دستگاه به ازای بررسی زوایای ورودی مختلف، ضرایب متنوع کنترل کننده، شرایط اولیه متفاوت، مانورهای تک محوره و دومحوره به تفصیل بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشانگر عملکرد مناسب دستگاه ساخته شده با خطای میانگین کمتر از 23/0 درجه می باشد.

کامل ترین روش ارزیاب سامانه هدایت و کنترل یک موشک، قبل از آزمون پروازی شبیه ساز سخت افزار در حلقه است. برای پیاده سازی این روش در موشک های آشیانه یاب مادون قرمز نیاز به تجهیزات دقیق و گران قیمتی به منظور تولید صحنه مادون قرمز و دوران جستجوگر در فضای سه بعدی است. روش تزریق سیگنال با شبیه سازی و تولید سیگنال خروجی آشکارساز مادون قرمز، نیاز به این تجهیزات گران قیمت و پیچیده را برطرف می سازد. این مقاله با پیاده سازی سخت افزار در حلقه مدارات خود خلبان یک موشک آشیان یاب مادون قرمز اختصاص دارد، ابتدا به کمک آزمایشات عملی ارزیابی و معتبرسازی شبیه سازی شش درجه آزادی صورت گرفته است. این کار با شبیه سازی عملکرد تسترهای آزمایشگاهی و بررسی پارامتری به نام فاکتور فرمان در آنها صورت گرفته است. به کمک این روش بهره حلقه هدایت و حلقه کنترل موشک در شبیه سازی، با مقادیر واقعی به دست آمده در آزمایشگاه تنظیم گردیده است. قرار دادن مدارات خود خلبان به صورت سخت افزاری در شبیه سازی و تحقق روش تزریق سیگنال، با زمان واقعی کردن شبیه سازی شش درجه آزادی و طراحی مدار واسط مناسب صورت پذیرفته است. نزدیکی نتایج حاصل از سخت افزار در حلقه با نتایج شبیه سازی نرم افزاری کامل شش درجه آزادی سحت کار انجام گرفته را نشان می دهد. اختلاف جزیی بین نتایج با بررسی فاز سیگنال خطی ساز تحلیل گردیده است.

توانایی های بالقوه رونده های زیرآبی خودگردان در مقایسه با ابزارهای سنتی، منجر به افزایش توجه به آنها در حوزه های گوناگون تجاری، نظامی و تحقیقاتی شده است. ساخت و توسعه یک نمونه عملیاتی قابل اطمینان در حوزه دریایی نیاز به طراحی یک سامانه کامل و گران قیمت آزمایشگاه دریایی دارد، تا با استفاده از آن بتوان عملکرد سامانه یکپارچه و زیرسامانه های آن را مورد ارزیابی و اعتبارسنجی قرار داد. مدل-سازی می تواند یک ابزار مقرون به صرفه برای انجام آزمایشات به منظور تایید و تصدیق عملکرد سخت افزار و نرم افزار، اجرای ماموریت و در نتیجه کاهش خطاهای بالقوه در ماموریت های دریایی باشد. این اهداف از طریق یک شبیه سازی نسبتا دقیق دینامیکی و مدل سازی تجهیزات و شرایط محیطی در قالب آزمایشگاه سخت افزار در حلقه قابل دستیابی است. هدف این مقاله مدل سازی زمان حقیقی و ساخت شبیه ساز محیطی عمق مبتنی بر فیزیک یک رونده زیرآبی خودگردان برای تجهیز آزمایشگاه سخت افزار در حلقه است. صحت سنجی عملکرد مکانیزم شبیه ساز محیطی عمق در بستر دینامیک شش درجه آزادی یک رونده زیرآبی خودگردان بصورت بلادرنگ انجام پذیرفته است. نتایج بیانگر تطبیق خروجی مکانیزم شبیه ساز محیطی عمق با عمق اندازه گیری شده از آزمایش میدانی در دریا و عدم وجود تاخیر و بایاس بین سیگنال واقعی و شبیه سازی شده است.