sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2020-2-26-33sapi-469Research ArticleУправление техническими объектамиManagement of technical objectsИдентификация упрощенной математической модели беспилотного летательного аппаратаIdentification of a simplified mathematical model of an unmanned aerial vehicleЛобатыйА. А.LobatyA. A.lobaty@bntu.byЯцынаЮ. Ф.YatsynaY. F.

Director of the State Research and Production Enterprise unmanned multipurpose complexes.

yanvad003@gmail.comПрохоровичС. С.ProhorovithS. S.

PhD student of «Information Systems and Technologies» department

Sergeyprohorovich@gmail.comХвитькоЕ. А.HvitkoY. A.

PhD student of «Information Systems and Technologies» department

evgeni.hvitko@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202018082020022633Copyright © Лобатый А.А., Яцына Ю.Ф., Прохорович С.С., Хвитько Е.А., 20202020Лобатый А.А., Яцына Ю.Ф., Прохорович С.С., Хвитько Е.А.Lobaty A.A., Yatsyna Y.F., Prohorovith S.S., Hvitko Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/469

Решается задача определения формы и параметров математической модели в виде передаточной функции для движения беспилотного летательного аппарата (БЛА) в вертикальной плоскости пространства. В качестве входного сигнала рассматривается угол отклонения руля высоты, а в качестве выходного сигнала – угол тангажа БЛА. Используются результаты экспериментальных исследований полета БЛА, в качестве которых рассматриваются известные значения входного и выходного сигналов при заданных условиях полета. Измеренные дискретные значения результатов эксперимента для удобства их использования при идентификации аппроксимированы полиномом четвертого порядка на основе регрессионного анализа. Проведено аналитическое обоснование необходимости применения методов линеаризации математической модели движения БЛА и принятых допущений при получении дифференциальных уравнений движения БЛА относительно центра масс, позволяющих синтезировать требуемую передаточную функцию соответствующего элемента системы управления БЛА. Результаты компьютерного моделирования подтвердили обоснованность применения синтезированной математической модели, полученной на основе структурной и параметрической идентификации. Данный подход может использоваться для получения упрощенных математических моделей, которые применяются для решения задач синтеза и оптимизации систем управления не только БЛА, но и других динамических объектов.

The problem of determining the shape and parameters of a mathematical model in the form of a transfer function for the movement of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the vertical plane of space is solved. The angle of deviation of the Elevator is considered as the input signal, and the pitch angle of the UAV is considered as the output signal. We use the results of experimental studies of UAV flight, which are considered as known values of input and output signals under specified flight conditions. The measured discrete values of the experimental results are approximated by a fourth-order polynomial based on regression analysis for ease of use in identification. The analytical substantiation of the need to apply the methods of linearization of the mathematical model of UAV movement and the accepted assumptions for obtaining differential equations of UAV movement relative to the center of mass, allowing to synthesize the required transfer function of the corresponding element of the UAV control system. The results of computer modeling confirmed the validity of the synthesized mathematical model obtained on the basis of structural and parametric identification. This approach can be used to obtain simplified mathematical models that are used to solve problems of synthesis and optimization of control systems not only for UAVS, but also for other dynamic objects.

беспилотный летательный аппаратидентификацияматематическая модельпередаточная функцияunmanned aerial vehicleidentificationmathematical modeltransfer functionReferencesСправочник по теории автоматического управления / под ред. А. А. Красовского. – М.: Наука, 1987. – 712 с.Krasovskij A.A. Handbook of the theory of automatic control / ed. A.A. Krasovskogo. – M.: Nauka, 1987. – 712 p.Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-ти тт.; 2-е изд, перераб. и доп. Т. 2: Статистичес кая динамика и идентификация систем автоматического управления / Под ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 638 с.Methods of classical and modern theory of automatic control: a Textbook in 5 TT.; 2nd ed., reprint. and additional Volume 2: Statistical dynamics and identification of automatic control systems / Under the editorship of K. A. pupkov andЛобатый, А. А. Параметрическая идентификация стохастической системы неградиентным случайным поиском / А. А. Лобатый, В. Ю. Степанов // Наука и техника, 2017. № 3. С. 256–261.N. D. Egupov. – M.: Publishing house of Bauman Moscow state technical University, 2004. – 638 p.Лобатый, А. А. Поисковый алгоритм параметрической идентификации электропривода системы мониторинга / А. А. Лобатый, А. С. Абуфанас, А. А. Шведко // Системный анализ и прикладная информатика, 2017. № 2(14). С. 39–45.Lobaty, A.A. Parametric identification of stochastic system with random search nigredients / A.A. Lobaty, V. Y. Stepanov // Science and technology, 2017. No. 3. P. 256–261.Яцына, Ю. Ф. Компьютерное моделирование контура управления беспилотного авиационного комплекса для обеспечения устойчивости и управляемости / Ю. Ф. Яцына, Ю. В. Гриднев // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi, 2018. Т. 63, № 3. С. 368–380.Lobaty, A. A. The Search algorithm of parametric identification of the actuator monitoring system / A.A. Lobaty,Таха, Х. А. Введение в исследование операций / Х. А. Таха. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 912 с.A. S. Ibufenac, A. A., Shvedko // System analysis and applied Informatics, 2017. No. 2(14). P. 39–45.Кирьянов, Д. В. Mathcad 15/ Mathcad Prime 1.0. / Д. В. Кирьянов – СПб. БХВ-Петербург, 2012. – 432 с.Yatsyna, Y. F. Computer modeling of the control contour of an unmanned aviation complex for ensuring stability and controllability / Y. F. Yatsyna, Yu. V. Gridnev // Vesti natsyyanalnai Akademii navuk Belarusi, 2018. Vol. 63, No. 3. Pp. 368–380.Красовский, А. А. Системы автоматического управления летательных аппаратов / А. А. Красовский А. А., Ю. А. Вавилов, А. И. Сучков. – М.: ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1986. – 477 с.Taha, H.A. Introduction to operations research / H.A. Taha. – Moscow: publishing house “Williams”, 2005. – 912 p.Моисеев, В. С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами / В. С. Моисеев. – Казань: ГБУ РЦМКО, 2013. – 768 с.Kiryanov, D. V. Mathcad 15 / Mathcad Prime 1.0. / D. V. Kiryanov-Saint Petersburg, 2012. – 432 p.Дмитриевский, А. А. Внешняя баллистика / А. А. Дмитриевский, Л. Н. Лысенко. – М.: Машиностроение, 2005. – 608 с.Krasovsky, A. A. Automatic control Systems of aircraft / A.A. Krasovsky, A. A., Yu. a. Vavilov, A. I. Suchkov. – Moscow: vvia im. n. E. Zhukovsky, 1986. – 477 p.Moiseev, V. S. Applied theory of control of unmanned aerial vehicles / V. S. Moiseev. – Kazan: GBU RCMKO, 2013. – 768 p.Moiseev, V. S. Applied theory of control of unmanned aerial vehicles / V. S. Moiseev. – Kazan: GBU RCMKO, 2013. – 768 p.Dmitrievsky, A.A. External Ballistics. Dmitrievsky, L. N. Lysenko. – M.: Mechanical Engineering, 2005. – 608 p.Dmitrievsky, A.A. External Ballistics. Dmitrievsky, L. N. Lysenko. – M.: Mechanical Engineering, 2005. – 608 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.