Лобатый Александр Александрович, доктор технических наук, профессор, зав кафедрой «Информационные системы и технологии»
Минск
Lobaty A.A., doctor of Science, Professor. Head of the department «Information Systems and Technologies»
Minsk
Бумай Андрей Юрьевич, аспирант кафедры «Информационные системы и технологии»
Минск
PhD student of «Information Systems and Technologies» department
Minsk
Прохорович Сергей Сергеевич, аспирант кафедры «Робототехнические системы»
Минск
PhD student of « Information Systems and Technologies» department
Minsk
Рассматривается задача поэтапного синтеза математической модели автопилота беспилотного летательного аппарата (БЛА). На первом этапе производится аналитический синтез управляющего ускорения, приложенного к центру масс БЛА, для формирования заданной траектории его полёта. На основе использования полученных на первом этапе результатов на последующих этапах решается задача синтеза математической модели автопилота БЛА при заданных требованиях к обеспечению устойчивости и динамической точности управления БЛА. При реальных допущениях о соответствующем характере изменения параметров траектории и переменных, характеризующих движение БЛА в пространстве, обосновано использование линейной математической модели эволюции вектора состояния БЛА и его системы управления. При синтезе математической модели автопилота БЛА использован метод модального управления системой при заданной математической модели объекта. Для заданной модели движения и аэродинамических характеристик БЛА аналитически получен закон отклонения управляющей рулевой поверхности, зависящий от параметров поступательного и вращательного перемещения БЛА. Проведено компьютерное моделирование полученных аналитически результатов синтеза управления для заданных характеристик БЛА и конкретных условий применения, что наглядно показало работоспособность и перспективность использования данного подхода для синтеза системы управления БЛА различного предназначения и конструктивного исполнения.
The problem of the stage-by-stage synthesis of the mathematical model of the autopilot of an unmanned aerial vehicle (UAV) is considered. At the first stage, an analytical synthesis of the control acceleration applied to the center of mass of the UAV is performed to form a specified trajectory of its flight. On the basis of the results received at the first stage, at the subsequent stages, the problem of synthesizing a mathematical model of the UAV autopilot is solved with the specified requirements for ensuring the stability and dynamic accuracy of UAV control. Under actual assumptions about the corresponding nature of changes in the trajectory parameters and variables that characterize the motion of the UAV in space, the use of a linear mathematical model of the evolution of the state vector of the UAV and its control system is substantiated. When synthesizing a mathematical model of the UAV autopilot, the method of modal control of the system was used for a specified mathematical model of the object. For a specified model of motion and aerodynamic characteristics of the UAV, the law of deviation of the control steering surface is analytically received, which depends on the parameters of the translational and rotational movement of the UAV. Computer simulation of the analytically received results of control synthesis for the specified characteristics of UAVs and specific using conditions was carried out, which clearly showed the efficiency and prospects of using this approach for the synthesis of control systems for UAVs of various purposes and design.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.