کنترل ردگیری پهپادهای بالدیس بدون سکان عمودی با پسخور خروجی مبتنی بر کنترل کننده مود لغزشی بهینه با عامل انتگرالی و مشاهده‌گر مود لغزشی مقاوم

پهپادهای بالدیس بدون سکان عمودی به دلیل فقدان پایدارکننده‌های افقی و عمودی متداول، با چالش‌های خاصی در زمینه پایداری، کنترل ردگیری، و تخمین دقیق حالت‌ها مواجه هستند. ساختار پیشنهادی در این مقاله با افزودن انتگرال خطای ردگیری به دینامیک سیستم و پایدارسازی آن، با طراحی سطح لغزشی به صورت ترکیب خطی از حالت‌های سیستم، و در ادامه بهینه سازی سطح لغزشی، عملکرد ردگیری مناسبی را در هر دو مود طولی و عرضی فراهم می‌کند. با طراحی قانون کنترل مود لغزشی ویژه در ساختار پیشنهادی، عملکرد مقاوم به عدم قطعیت سازگار و ناسازگار در سیستم حلقه بسته تضمین می‌گردد. برای تخمین حالت‌های سیستم با استفاده از داده‌های حسگرها، از مشاهده‌گر مود لغزشی مقاوم استفاده می‌شود که تعمیم یافته مشاهده‌گر اصلاح شده آتکین و ولکات - زک است. در این روش حالت‌های نامعلوم سیستم به طور موثر با وجود عدم قطعیت‌ها و اغتشاشات ورودی با استفاده از یک الگوریتم محاسباتی مناسب تخمین زده می‌شود. نتایج شبیه‌سازی، عملکرد عالی این ساختار کنترل کننده - مشاهده‌گر را در تخمین حالت، پایدارسازی، رفتار ردگیری، و مقاومت در برابر اغتشاشات تایید می‌کند.

output feedback tracking control of rudderless flying-wing uavs based on optimized sliding mode controller with integral action and robust sliding mode observer

the rudderless flying-wing uav design structure poses different challenges in terms of stability, tracking control, and accurate state estimation due to the lack of conventional horizontal and vertical stabilizers. the proposed controller-observer structure in this paper provides proper tracking performance in both longitudinal and lateral modes by augmenting the tracking error integral to the system dynamics for stabilization, and designing the sliding surface as a linear combination of the system states, and further optimizing the sliding surface. by designing the special sliding mode control law in the proposed structure, the robustness against matched and unmatched uncertainties is ensured in the closed-loop system. the robust sliding mode observer, which is an extension of the modified utkin and walcot-zac observer, is used for estimating the system states based on sensor outputs. by this approach, the unknown states of the system are effectively estimated using an appropriate computational algorithm, despite input disturbances and uncertainties. the simulation results confirm the excellent performance of the proposed controller-observer structure in terms of state estimation, stabilization, tracking behavior, and robustness against uncertainties and disturbances.