کنترل کننده تخصیص کنترل (Control Allocator)، در ریاضیات (Mathematics)
انواع کنترل کننده ها (Controller) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کنترل کننده تخصیص کنترل (Control Allocator) :
توزیع نیروها و گشتاورهای مطلوب بین چندین عملگر
کنترل کننده تخصیص کنترل یا Control Allocator یک ماژول کنترلی است که در سیستم هایی با تعداد عملگرهای بیشتر از درجات آزادی (سیستم های افزونه) استفاده می شود. وظیفه آن این است که یک نیرو/گشتاور کلی مطلوب (که توسط یک کنترل کننده سطح بالا محاسبه شده) را بین چندین عملگر به صورت بهینه توزیع کند، با در نظر گرفتن محدودیت های هر عملگر (حداقل و حداکثر نیرو، سرعت پاسخ).
مسئله تخصیص کنترل معمولا به صورت یک مسئله بهینه سازی مقید حل می شود:
\[ \min_{u} \| B u - v_d \| \]با قیود
\[ u_{min} \le u \le u_{max} \]، که در آن v_d نیروی کلی مطلوب و B ماتریس اثر عملگرها است.
\[ v_d = B u \quad \text{(معادله اثر عملگرها)} \] \[ u = \text{Allocator}(v_d) \]کاربردها: کنترل هواپیماها و فضاپیماها (چندین سطح کنترلی)، خودروهای زیرآبی (چندین پروانه)، خودروهای با چندین چرخ محرک، ربات های با چندین محرک، ماهواره ها (چندین چرخ عکس العملی).
✅ مزایا: استفاده بهینه از عملگرهای افزونه، افزایش قابلیت اطمینان (با خرابی یک عملگر، بقیه جبران می کنند)، مدیریت محدودیت ها.
⚠️ معایب: نیاز به حل مسئله بهینه سازی در هر گام، پیچیدگی محاسباتی، وابستگی به دقت مدل اثر عملگرها.
روش های مختلفی برای تخصیص کنترل وجود دارد: روش های مستقیم (مانند معکوس سازی وزنی)، روش های مبتنی بر بهینه سازی (برنامه ریزی درجه دوم - QP)، و روش های تخصیص کنترلی دینامیک.
مثال: یک هواپیما دارای چندین سطح کنترلی (الرون ها، رادر، الواتور) است. خلبان خودکار یک گشتاور غلت (roll torque) مطلوب محاسبه می کند. کنترل کننده تخصیص کنترل تصمیم می گیرد که این گشتاور چگونه بین الرون چپ و راست توزیع شود، ضمن اینکه محدودیت های هر سطح را رعایت کند. اگر یکی از الرون ها خراب شود، تخصیص گر می تواند با استفاده از سطوح دیگر (مثلا با ترکیب اسپویلر) گشتاور مورد نیاز را تأمین کند.
