اسپالین استفاده از بی فرود خودکار هواپیما با طراحی مسیر

(1)

ریسم یحارط اب امیپاوه راکدوخ دورف

یب زا هدافتسا نیلاپسا

وخوکن ارهز

*

، 1

یئارتچ سابع ،2

یعاجش مانشوخ

3

1

، 2 و 3

دابآ فجن دحاو یملاسا دازآ هاگشناد قرب هدکشناد

1[email protected] ²[email protected] ³[email protected]

کچ ی هد - هلاقم نیا رد زا

شور رد نیلاپسا یب یباینورد دنیارف

امیپاوه راکدوخ دورف هدافتسا

تسا هدش .

اب ،درف ریسم یحارط رد

هدافتسا دوش هداد متسیس هب اهنآ تاصتخم دیاب هک تسا جایتحا طاقن یدایز دادعت هب یطخ یباینورد زا ،

زا هدافتسا اب هلاقم نیا رد

راومه و مرن ریسم یور دورف دنیارف رد ار امیپاوه ،طاقن یدودحم دادعت نتفرگ رظن رداب دوش یم شلات ،نیلاپسا یب یباینورد شور دومن تیاده .

اک یسررب یارب یامیپاوه لدم زا هدش هئارا شور ییار

هدافتسا یبایزرا و یزاس هیبش یارب بلتم رد هدش هئاراHL20

تسا هدش هیبش جیاتن هک ؛

یزاس خساپ شور هب کیدزن رایسب یاه یطخ یباینورد

یم ناشن ام هب ار بلتم رد هدافتسا دروم دهد

.

هژاو ديلك - یب یباينورد نیلاپسا

، دورف ريسم ، یآ بیارض کيمانیدور ییاوه هيلقن هليسو ،

1 - همدقم نونك ات شور زا یدایز تلااقم رد یب یباينورد یاه

نیلاپپسا

یحارط رد تسا هدش هدافتسا زاورپريسم یاه

. رد دپيلوت هلأسم[1]

یاهريپسم زا هورپر کپی هب هجوت اب ،راومه و حطسم عجرم ريسم هنيهب یم یسررب هتسسر ی دوش

. م ییامنزاب کی اب طابترا رد ريپس

لولس زا یهانتم هلابند اب یارپب هدپش داپجیا ريپسم ،یپعبرم یاه

یلاپپح رد ،تپپسا هدپپش رپپف یپپلمع لاپپناك کپپی رد ندپپنام هپپك

رايعم دنپسرب لادپح هب صاخ درکلمع یاه .

هپمانرب کپی ناوپنعب

همانرب یارب یزیر

نداد ناپشن یارب ريسم یاهوگلا ،وردوخ تكرح

شخب هب ،ريسم ك یلحم یاه ینحنم تروص

اه یپسدنه راومه ی

هدش هدناجنر هپب عپجرم ريپسم کپی دپيلوت یارپب پپس هك دنا

هتسويپ رگیدکی یباپیدر ار ريپسم ،هدپننك لرتنك کی طسوت ات دنا

دپپنك . یپپطخري یدازآ هپپجرد شپپش یکيماپپنیدوریآ لدپپم کپپی

رد لدم یاميپاوه دورف یارب[2]

HL-20

تسا هدش فيصوت .

بیارض

اينورد زا رظندروم متسيس یکيمانیدوریآ هداد یطخ یب

،یلنوت یاه

هدش صاح دادپعت یپطخ یباپينورد اب زين اميپاوه دورف ريسمو دنا

تسا هدش یحارط هدش هداد طاقن زا یدایز رايسب .

هلاقم نیا فده یب یباينورد زا هدافتسا

تابساحم رد نیلاپسا

یاميپاوه متسيس یکيمانیدوریآ بیارض

HL-20

،بلتم رد دوجوم

هب نپیا یلااپب تپلد يلد یپطخ یباپينورد اپب هپسیاقم رد ،شور

یم دشاب . رايپسب طاپقن دادپعت زا هدافتپسا شور نپیا رپگید تیزم دورپف ريپسم یپحارط رد یپطخ یباينورد شور هب تبسن دودحم

مرپن یريسم داجیا و اميپاوه یپم رتراوپمه و رپت

دپشاب . لرپتنك زا

اميپاوه لرتنك یارب ،دش فيصوت یلبل هلاقم رد هك ،یزاف هدننك تهج یم هدافتسا ريسم یبایدر

[3]دوش . تروپص نیدب هلاقم حرش

دشاب یم : شخب رد 2

شور زا یدادعت یم نايب یباينورد یاه

دوش .

کپش اپب ريپسم یحارط دنور شپخب رد

3 تپسا هدپش هدروآ .

رد

شخب 4 هيبش جیاتن رادومن اب یزاس

هطوبرم یاه تسا هدش نايب

. و

خب رد یدنب عمج و یرير هجيتن تیاهن رد ش

5 تسا هدش هدروآ .

2 - شور یباینورد یاه

هدر نیرتفورعم و نیرتديفم زا یکی ار یقيقح طخ هك عباوت یاه

ب ه یا هلمجدنچ هدر دراگن یم دوخ خاد تسا یربج یاه

. کی

روط هب ار هتسويپ عباوت هك تسا نیا اهنآ تيمها رب هدمع يلد دننك یم بیرقت تخاونکی :

دش فیرعت عبات ره یازا هب ،ینعی و ه

ره هك دراد دوجو یا هلمج دنچ کی ،هتسب هزاب کی رب هتسويپ تسا کیدزن ورفم عبات هب ميهاوخب ردل .

هيضل رد هجيتن نیا

قيلد ریز تسا هدش نايب رت .

نف یلم سنارفنک ا

قرب یسدنهم درکیور اب هداد و یژرنا ،یرو رتویپماک و

National Conference of Technology, Energy and Data on Electrical

& Computer Engineering

هن یسنارفنوک هت

هو هف یی هوان یر ێه هد و ز هئ هگناور هب اتی هراک یرایزادن

اب رتیپموک و

(2)

هيضل ( سارتشاریاو بیرقت )

هارره ربf [a , b]

،دشاب هدش فیرعت

نوچ یا هلمجدنچ کی هاگنآ

،P(x)

رب هك

[a , b]

هدش فیرعت

یروط هب دراد دوجو ،تسا هك

:

( 1 ) و

زا ناوت یمن نکيل ،تسا ديفم یرظن هاردید زا سارتشاریاو هيضل درك هدافتسا رثوم روط هب یلمع دصاقم یارب نآ .

نتفای یاج هب

تخاونکی روط هب هزاب ك رب ار عبات کی هك یا هلمج دنچ کی یرقت یطیارش رد هك ميبايب یا هلمجدنچ تسا رتهب بل ا ،دنك ب

ح نيع رد و دنك قدص هدش ركذ رظن دروم هلئسم یارب هك ا

هب ل

دشاب کیدزن عبات نآ هب یعون .

ییادتبا بیرقت یا هلمجدنچ نیرت

عبات هك دشاب یم روليت یا هلمجدنچ هطقن یکیدزن رد ارf

میراد و دنك یم بیرقت

( 2 ) یا هلمجدنچ لاوصا همه هك دنتسه تيصاخ نیا یاراد روليت یاه

رد ینعی هطقن کی رد ،بیرقت رد هتفر راك هب تاعلاطا دنا هدش زكرمتم .

زا هدافتسا رما نیا یا هلمجدنچ

هب ار روليت یاه

یطاقن رد اه بیرقت امازلا نآ رد هك دنك یم دودحم یدراوم یليخ هب کیدزن دنشاب

. یا هبساحم دصاقم یارب ،یلومعم

دنا فلتخم طاقن رد تاعلاطا ماش هك ییاهشور زا هدافتسا تسا رترثوم

. [4]

2 - 1 - دنچ یباینورد هلمج

یا

رپپپپپي تم کپپپپپپی زا یعباوپپپپپت هداوناپپپپپخ هپپپپپپب ار

تروپپص دپپیريگب رپپظن رد

. یاراد عپپباوت نپپیا

(n+1)

ماراپ ار هداوناپخ نپیا رد عبات ره اهنآ ریداقم هك دنتسه رت

دنك یم صخشم .

یارپب یباپينورد هلئسم نيپيعت زا تپسترابع

یاهرتماراپ یروط هب

یازا هب هك

(n+1)

یقيقح جوز

طرش اب رارلرب ریز هطبار

دشاب

: (

3 ) م

ررا یاهرتماراپ هب یطخ روط هب ،دپشاب هتپشاد یگتسب

تروص هب ارنآ و دنیور یطخ یباينورد ار یباينورد :

( 4 ) رد هك دنهد یم ناشن آ

عپباوت ن عپباوت ار

دنمان یم هیاپ .

کيسلاك هلئسم کی ماش ئاسم زا هعومجم نیا

ورد مان هب نآ رد هك دشاب یم زين یا هلمجدنچ یباين

هجيتن رد و ( 5 ) یرارپپردامن :

یا هپپلمجدنچ هپپيلك هپپعومجم هپپجرد زا یاپپه

یواسم ای رتکچوك اب ار

ميهد یم شیامن .

ميهاوپخ نیاربانب

تشاد

( 6 )

هيضل یارب هاوخلد جوز

طرش اب کی

هناگی یا هلمج دنچ هك یمسل هب تسا دوجوم

[4]

( 7 )

2 - 2 - نتوین یباینورد

شور هلمج زا نتوين یباينورد شور هلمجدنچ هك تسا ییاه

اد طاقن یدادعت زا صاح باينورد یا حیرص روط هب ار هدش هد

دهد یم شیامن .

باينورد یا هلمجدنچ شور نیا رد

هدش هداد طاقن زا صاح مرف هب ار

نآ رد هك

و هیاپ عباوت دنشاب یم لوهجم یاهرتماراپ

.

2 - 3 - یباینورد تیمره

یقيقح دادعا و

ار

یروط هب دیريگب رظن رد هك

تروص هب

دشاب هدش بترم .

ریداقم نیا یارب تيمره یباينورد هلئسم

(3)

یا هلمجدنچ کی نييعت زا تسترابع زا نآ هجرد هك

ریز هطبار زا هدش نييعت ( 8 ) دنك قدص ریز یباينورد طیارش رد و دشابن رتشيب

:

( 9 )

هب ار یا هلمجدنچ یباينورد هچ رر هبساحم ناوت یم یرداس

اب هکنیا هب هجوت اب اما ،تسا بسانم علاوم یرايسب رد و درك عت شیازفا هلمجدنچ هجرد ،یباينورد طاقن داد

ب زين یا ور یم لاا د

هلمجدنچ هك اجنآ زا و یناسون تشرس یاراد لااب هجرد یاه یا

زا یکچوك شخب رب ريي ت ره نينچمه و دنشاب یم یدایز اتبسن بجوم درُِِ ب مامت یور یدایز تاريي ت دناوت یم یباينورد هزاب تسدب مع رد هك عباوت زا یرايسب بیرقت رد ار اهنآ دربراك ،دوش دنك یم دودحم دنیآ یم .

شور ب یارب ناوت یم هك یرگید ه

تسد

زا یا هیادرر هب ار هزاب هك تسا نیا درب راکب باينورد عباوت ندروآ هزاب ریز بیرقت یا هلمجدنچ هزابریز ره یارب و و درك ميسقت اه

تخاس یتوافتم زاس .

2 - 4 - نیلاپسا یباینورد

فیرعت : دينك رف رد طاقن زا یدوعص هلابند کی

دشاب . دينك رف نينچمه هجرد زا ییاهیا هلمجدنچ

( )

دنشاب . رظانتم یا هکت یا هلمجدنچ تروص نیا رد

– هجرد ما تروص هب ار

( 11 ) نآ رد هك مينك یم فیرعت ميیور هرر ریداقم ار

.

ابند هل دنمان یم هرر ریداقم هلابند قوف فیرعت رد ار

.

هناردنچ دنناوت یم مه هلابند نیا یاضعا (

یرارکت ) یم مه و

دنوش هتفرر رظن رد ازجم دنناوت .

هرر هلابند یاضعا ررا ازجم ار اه

تباث هلصاف اب و ) (

هلابند ارنآ ،میريگب رظن رد

هرر تخاونکی یاه ميمان یم

. دحاو ار تباث هلصاف نیا لاومعم

دننك یم باختنا .

) (

فیرعت : یا هلمجدنچ ماش نیلاپسا عبات کی یا هکت یاه

یگتسويپ طیارش اب و هتسويپ مه هب هزابریز یور یم صاخ

دشاب .

قيلد روط هب هرر هلابند دينك رف رت

اب

طرش هداد

دشاب هدش .

رف نينچمه دينك

دشاب صخشم حيحص ددع کی .

کی تروص نیا رد

هجرد زا نیلاپسا عبات هرر زا صاح

دننام تسا یعبات قوف یاه

هکیروطب :

طرش 1 : هزاب ره رد هلمجدنچ کی ،

هجرد زا یا

یواسم ای رتکچوك دشاب

.

طرش 2 : ینعی ،دشاب

هزاب یور رب

،

دشاب ریرپ قتشم هتسويپ روط هب راب .

ورنیا زا هلمجدنچ کی

هکت یا هجرد زا هتسويپ یا یاراد و

هبترم ات هتسويپ تاقتشم ا

تس .

هلپ نیلاپسا عباوت یا

: نیلاپسا هلپ یاه یا ( رفص هجرد )

تباث یاه

هکت دنوش یم فیرعت ریز تروص هب و دنشاب یم یا .

( 11 )

هزاب هکنیا هب هجوت اب یاه

دنرادن یكارتشا رگیدکی اب ،

نیلاپسا نیا فیرعت رد نیاربانب هرر رد اه

هاوخن دوجو یلکشم اه د

تشاد . هب تابساحم عبنم رد ماك روط

[5,6]

تسا هدش هداد حرش .

مرن رد نیلاپسا عبات هب و تسا هدش فیرعت بلتم رازفا

یرداس

یم دومن هدافتسا نآ زا ناوت .

3 - یحارط دنور یب اب ریسم

نیلاپسا

هداد و یکيمانیدوریآ تلاداعم هب هجوت اب تمسل نیا رد یاپه

عجرم رد دوجوم رد[2]

کولب یاپه بیارپض یباپينورد هپب طوپبرم

هب هك ،کيمانیدوریآ ماپجنا یپطخ یباپينورد اب رف شيپ تروص

متیروگلا اب ار تسا هدش یپب یاپه

یپم نیزگیاپج نیلاپپسا ميپنك

.

یباپينورد اپب هپك ريپسم یحارط هب طوبرم کولب نينچمه یپطخ

شور اب ار تسا هدش ماجنا اب نیلاپسا یب یاه

15 قن هپط یپحارط

درك ميهاوخ .

(4)

ش ک 1 : کولب حارط ی سم ي ر اب ب ی لاپسا ی ن

4 - یزاس هیبش جیاتن

جیاتن یم ناشن یزاس هيبش و کيمانیدوریآ بیارض مه ررا ،دهد

یب اب ريسم یباينورد مه هيبش تعرس دوش ماجنا نیلاپسا

یزاس

یم شهاك خساپ هك لاح نيع رد ،دبای

یم کیدزن رايسب اه دنشاب

.

یتلاح رد اما هبساحم یطخ یباينورد اب کيمانیدوریآ بیارض هك

یب اب ريسم یباينورد و دنوش نامز مه ،درير ماجنا نیلاپسا

هيبش یم شهاك یزاس تهج یرتمك طاقن دادعت هب مه و دبای

تسا زاين ،دورف ريسم یحارط .

کش 2 : یطخ یباينورد اب دورف ريسم

کش 3 : یب یباينورد اب دورف ريسم نیلاپسا

کش 4 : یطخ یباينورد شور رد هلمح هیواز

کش 5 : یب یباينورد شور رد هلمح هیواز نیلاپسا

5 - تن یریگ هجی لدپپم زا هدپپش هپپئارا یزاپپف رپپلرتنك یپپحارط یباپپیزرا یارپپب

یاميپاوه

HL-20

هدپش هدافتپسا بپلتم رازپفا مرپن رد هدش هئارا

تسا . کش 6 یاپميپاوه لدپم هدپنهد ناشن

HL-20

طيپحم رد

لوميس دشاب یم بلتم کني .

یم هلاقم نیا زا تفرر هجيتن ناوت

هك

یب شور زا هدافتسا قيلد نیلاپسا

هداد هب و تسا رت یرپتمك یاپه

راومه و مرن یريسم ديلوت یارب دراد زاين

. زا هدافتپسا دوجو اب 15

هطقن هيبش جیاتن ،شور نیا رد یزاس

یجورخ ، یاه شور اب هباشم

هب یطخ یباينورد د هپتفر راك

هيبپش ر ار بپلتم رد دوپجوم یزاپس

یم ناشن یلاح رد ،دهد هك

311 هطقن رد اپب ريپسم یحارط شور

تسا هدش هدافتسا یطخ .

کش 6 : یزاس هيبش HL-20

بلتم رد دوجوم

(5)

جارم ع

[1] Dongwon Jung and Panagiotis Tsiotras, “On-line Path Generation for Small Unmanned Aerial Vehicles Using B-Spline Path Templates”, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, 30332- 0150.

[2] Jackson, E.B., and C.L. Cruz, “Preliminary Subsonic Aerodynamic model for Simulation Studies of the HL-20 Lifting Body”, NASA TM4302 (August 1992).This document is included in the HL-20 Lifting Body.zip available from MATLAB central.

[3] Dr Poh Eng Kee and Dr Li Dong, “ Fuzzy-Logic Based Auto land Controller”, Unmanned system Programme, Unmanned System centre, DSO National laboratories.

[ 4 ] ،ص ، یوسوم سا اب اه هیور و اه ینحنم ديلوت ˮ

یب عباوت زا هدافت

،نیلاپسا

“ ،یملع شرازر ،فیرش یتعنص هاگشناد ،یضایر مولع هدکشناد

نمهب 1374 .

[5] Larry, L. Schumaker, “Spline Functions: Basic Theory,” (third Edition), Published in the United States of America by Cambridge University Press, New York, 2007.

[6] R.H.Bartels, J.C.Beatty and B.A.Barsky, “ An Introduction to Splines for Using in Computer Graphics and Geometric Modeling,ˮ Morgan Kaufmann, LasAltos, California, 1987.