مدل سازی هایبرید سیستم کنترل ترافیک هوایی
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:136
فهرست مطالب :
چکیده 1
فصل اول - مقدمه 2
1 روش کنترل ترافیک هوایی سنتی 3 -1
2 روش کنترل ترافیک هوایی در آینده 5 -1
1 سیستم هایبرید 5 -2 -1
فصل دوم - فازهای پرواز 7
1 مقدمه 8 -2
2 معادلات حرکت 8 -2
3 فازهای پرواز 8 -2
1 برخاستن و فرود 8 -3 -2
2 اوج گیری و کاهش ارتفاع 9 -3 -2
3 حرکت مستقیم افقی 11 -3 -2
1-3 سرعت های ویژه در پرواز مستقیم افقی 12 -3 -2
4 نتیجه گیری 14 -2
فصل سوم - مدل سازی هایبرید پرواز هواپیما 15
1 مقدمه 16 -3
2 مدل سازی پرواز 16 -3
1 برنامه پرواز 16 -2 -3
2 دینامیک هواپیما 17 -2 -3
1-2 متغیرهای حالت 17 -2 -3
2-2 پارامترهای گسسته 19 -2 -3
3 سیستم مدیریت ترافیک هوایی 20 -2 -3
1-3 ورودی ها و خروجی ها 20 -2 -3
2-3 متغیرهای گسسته 22 -2 -3
3-3 تنظیم سرعت مطلوب 25 -2 -3
3 طراحی کنترل کننده 26 -3
26 U 1 تنظیم نیروی موتور، 1 -3 -3
28 U 2 تنظیم زاویه دوران هواپیما حول محور طولی، 2 -3 -3
4 محاسبه چگالی هوا و ضرایب آیرودینامیک 29 -3
1 چگالی هوا 29 -4 -3
ز
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
2 ضرایب آیرودینامک 30 -4 -3
5 روش اندازه گیری متغیرهای حالت 31 -3
6 نتیجه گیری 32 -3
فصل چهارم - شبیه سازی پرواز 43
1-4 مقدمه 44
2 شبیه سازی پرواز در مد برخاستن و صعود 44 -4
3 شبیه سازی پرواز در مد حرکت مستقیم افقی 46 -4
4 شبیه سازی پرواز در مد نزول، تقرب و فرود 47 -4
5 شبیه سازی پرواز تهران به شیراز 49 -4
6 نتیجه گیری 53 -4
فصل پنجم - بررسی عملکرد کنترل کننده 66
1 مقدمه 67 -5
2 پایداری کنترل کننده 67 -5
1 شبیه سازی پرواز یزد به مشهد 68 -2 -5
3 بررسی مقاوم بودن کنترل کننده در مقابل تغییرات جرم هواپیما 70 -5
4 بررسی حرکت هواپیما با وجود اغتشاش 72 -5
5 نتیجه گیری 74 -5
فصل ششم - نتیجه گیری و پیشنهادات 89
1 نتیجه گیری 90 -6
2 پیشنهادات 91 -6
منابع 120
فهرست منابع لاتین 120
فهرست منابع فارسی 122
123Abstratt
چکیده :
یکی از را هحل های سودمند برای کنترل ترافیک هوایی در آینده، افزایش سطح اتوماسیون
1، در آینده، امکان پرواز آزاد 2 بدون خلبان، که در آن هواپیما ATM ، می باشد. مدیریت ترافیک هوایی
مسیر، سرعت و ارتفاع بهینه خود را انتخاب می کند، مهیا می سازد.
در این پروژه از روش هایبرید برای مدل سازی و کنترل پرواز هواپیما از نقطه نظر کنتر لکننده
3، استفاده می شود. در این مدل دینامیک پیوسته و گسسته سیستم با قوانین ATC ، ترافیک هوایی
کنترلی گسسته در کنار یکدیگر قرار می گیرند تا با داشتن برنامه پرواز مشخص و آگاهی از اطلاعات
مربوط به نوع هواپیما، آنرا برای رسیدن به مقصد کنترل کنند. مدل حاصل قادر به کنترل پروازهای
متعددی می شود که در هر کدام دینامیک هواپیما و مسیر پرواز متفاوت می باشد.
را در مسیرهای متفاوت و مدهای A با استفاده از این مدل و کنتر لکننده، پرواز هواپیمای 306
برای کلیدزنی بین ایستگاه ها استفاده نمودیم. هدف، Fly-Over مختلف پرواز شبیه سازی کرده و از روش
ردیابی مسیر پرواز با دقت کمتر از یک کیلومتر است که نتایج شبیه سازی نشان می دهد این امر محقق
می گردد. عملکرد کنترل کننده نیز مورد بررسی قرار گرفت و از نتایج شبیه سازی به این نتیجه می رسیم
که این کنترل کننده قادر است در مقابل % 10 ± خطای انداز هگیری جرم هواپیما مقاوم بوده و مسیر را با
دقت مطلوب ردیابی کند. از آن جایی که حرکت هواپیما تحت تأثیر عامل باد می باشد، با فرض ثابت بودن
سرعت باد، آنرا به صورت اغتشاش شبیه سازی کردیم. نتایج حاکی از آن است که اثر زاویه وزش باد با
مسیر حرکت هواپیما نسبت به سرعت باد تأثیر بیشتری در کاهش دقت ردیابی دارد. به منظور بهبود
عملکرد کنترل کننده تغییراتی در تنظیم ورودی کنترلی نیروی موتور داده شده است.
کلمات کلیدی: سیستم هایبرید، مدل سازی ترافیک هوایی، کنترل ترافیک هوایی، پرواز آزاد.
فصل اول : مقدمه
1-1 روش کنترل ترافیک هوایی سنتی
سالهاست که سیستم مدیریت ترافیک هوایی، با شیوه کنترلی که در حال حاضر در برج مراقبت
پرواز اجرا می شود، با قابلیت اعتماد بالا کار می کند؛ اگرچه افزایش سفرهای هوایی به دلیل محدودیت
های موجود، تنش و نگرانی مسئولان را بالا برده است. این امر موجب بالا بردن سطح پرواز به اندازه
50-200% تا ده سال آینده می شود. افزایش سطح پرواز نیز باعث کاهش امنیت پرواز، کاهش سطح
کارایی هواپیما و افزایش قابل ملاحظه حجم کاری اپراتورها خواهد شد. برای مثال این امر موجب افزایش
.[ 1996 شده است[ 1 - خطای عملکرد کنترل کننده های ترافیک هوایی به اندازه % 33 در بازه زمانی 2000
3 افزایش پیدا خواهد کرد. سازمان کنترل - میزان ترافیک هوایی در پانزده سال آینده، سالیانه % 5
1، قادر به کنترل این افزایش ترافیک به دلایل زیر نیست: NAC ، ملی فضا
1. نداشتن فضای کافی
در حال حاضر فضای پرواز بسیار کم است و هواپیماها باید در مسیرهای پیش بینی شده پرواز
کنند. در نتیجه به هواپیماها این اجازه داده نمی شود که به صورت مستقیم تا مقصد پروازکنند و یا از باد
مناسب استفاده کنند، در نتیجه میزان مصرف سوخت و زمان پرواز افزایش پیدا می کند. این مشکل
به خصوص در بزگراه های هوایی اطراف اقیانوس که بیشترین رشد ترافیک را دارند به چشم م یآید. برای
.[ مثال در اطراف اقیانوس آرام ترافیک سالانه % 15 رشد پیدا می کند[ 2
2. افزایش حجم کاری کنترل کننده ترافیک هوایی
ایجاد فاصله ایمن بین هواپیماها و نیز مشخص کردن مسیر ناوبری هواپیما به منظور اجتناب از تأثیر
نامطلوب شرایط آب و هوایی در کنترل هواپیما توسط مرکز کنترل انجام می شود.
2TRACON در محی طهای شلوغ مانند محیط های نزدیک به فرودگاه های شهری، که به آن
می گویند، کنترل کننده ها اصولا" این حجم بالا را با نگه داشتن هواپیما در حالت توقف 3 خارج از
.[ کنترل می کنند[ 2 TRACON
3. تکنولوژی منسوخ
حدود سی سال است که در اکثر مراکز کنترل ترافیک هوایی ارتباط بین کنترل کننده و هواپیما
.[ محدود به ارتباط رادیویی شده و لازم است با تکنولوژی های روز دنیا جایگزین گردد[ 2
در حال حاضر، کنترل ترافیک هوایی توسط ناحیه بندی جغرافیایی انجام می شود. برای مثال، در
امریکا کل کشور به 20 مرکز تقسیم شده است که هر کدام گروه کنترل ترافیک هوایی مخصوص به خود
1 National Airspace Control
2 Traffic Radar Approach CONtrol
3 Holding Pattern
٤
با گروه کنترل ترافیک هوایی TRACON را دارند. هم چنین، در اطراف هر فرودگاه شهری بزرگ ناحیه
است که TRACON مربوط به آن کنترل می شود. هدف اصلی کنترل این 20 مرکز و کنترل نواحی
فاصله ایمن بین هواپیماها را در حین هدایت آنها به سمت مقصدشان حفظ کند و در زمان تقریبی تعیین
شده آنها را به مقصد برساند.
این روش کنترل کارایی چندانی ندارد، چرا که موجب بروز تأخیرات بی برنامه در زمان پرواز
می شود و بنابراین برنامه پرواز خیلی دقیق نم یباشد. در نتیجه کنترل کننده ها مجبور به برنامه ریزی
.[ می باشند[ 3 TRACON مجدد زمان فرود هواپیما، طبق زمان ورود آن به ناحیه
تحقیقات نشان می دهد هنگامی که کنترل کننده ترافیک هوایی با داده های مربوطه به دو
مواجه می شود، توانایی کمی TRACON هواپیما (مثل مکان و سرعت هواپیما و یا سرعت باد) در ناحیه
TRACON در پی شگویی سریع حرکت بعدی آن دو دارد. بنابراین آنها را در بزرگراه های تعیین شده در
هدایت می کنند و گاهی مجبور می شوند یکی از هواپیماها را دور فرودگاه بچرخانند تا دستورات مربوط به
فرود هواپیمای اول انجام شود.
تصمیم می گیرد که کدام هواپیما زودتر TRACON کنترل کننده ،TRACON در داخل ناحیه
فرود بیاید و کدا میک بعد از آن فرود بیاید. در صورتی که یک هواپیما در شرایط اضطراری باشد، تمام
برنامه عوض می شود و در ابتدا هواپیمای در معرض خطر فرود می آید.
کنترل کننده مسیر پرواز هر هواپیما را تعیین می کند. عملیات ، TRACON در نواحی خارج از
TRACON در این نواحی خیلی حجیم نبوده و حجم کاری کنترل کننده ها نسبت به کنترل کننده ناحیه
خیلی کمتر است. برای کنترل ترافیک هوایی از مسیرهای هوایی از پیش تعیین شد های استفاده می کنند
.[ (نقشه های پرواز این مسیرها را تعریف می کنند و هر ساله، اصلاح و منتشر می شوند)[ 3
اگر کنترل کننده پیش بینی کند که فاصله بین دو هواپیما کمتر از فاصله متعارف خواهد شد،
یکی از هواپیماها را پایین می آورد و یا یکی از آنها را در حلقه تأخیر قرارمی دهد. سایر کارهایی که
کنترل کننده انجام می دهد به قرار زیر است:
قرار دارد، از سطوح گسسته ارتفاع استفاده TRACON 1. هنگامی که هواپیما در خارج از ناحیه
می کند. به عنوان نمونه اگر هواپیمای باند غربی در ارتفاع زوج پرواز کند (برای مثال 32000 پا)،
هواپیمای باند شرقی در ارتفاع فرد حرکت می کند (برای مثال 31000 پا).
2. حتی اگر مسیر بهینه برای پرواز یک هواپیما از روی باند یک فرودگاه باشد، کنترل کننده هواپیما
TRACON را طوری هدایت می کند که از خارج فرودگاه حرکت کند تا حجم کاری کنترل کننده
افزایش پیدا نکند.
3. وزش باد در فرودگاه باعث به هم ریختن برنامه پرواز می شود و از آن جای یکه کنتر لکننده باید
.[ بزرگراه دیگری را برای پرواز هواپیماها تعریف کند، برنامه پرواز دچار تأخیر می شود[ 3
٥
1، در NASA ، برای بهبود سطح کارایی کنترل کننده سیستم کنونی اداره کل هوانوردی ملی ایالات متحده
حال تحقیق در مورد سیستمی است که بعضی از قسمت های کنترل کننده را اتوماتیک کند.
و...
دانلود پایان نامه مدل سازی هایبرید سیستم کنترل ترافیک هوایی
