sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2024-1-37-42sapi-658Research ArticleУправление техническими объектамиManagement of technical objectsМатематическая модель оценки влияния вибраций на элементы мультикоптераMathematical model for assessing the influence of vibrations for multicopter elementsГуПэнхаоGuPenghao

Гу Пэнхао, аспирант кафедры «Робототехнические системы»

г. Минск

Gu Penghao, post-graduate student of the Department of Robotic Systems

Minsk

АвсиевичА. М.AusiyevichA. M.

Авсиевич Андрей Михайлович, кандидат технических наук. Декан факультета «Информационных технологий и робототехники»

г. Минск

Ausiyevich A.M., Ph.D in Technology. Head of the department «Information Technology and Robotics»

Minsk

ausi@bntu.byЛобатыйА. А.LobatyA. A.

Лобатый Александр Александрович, доктор технических наук, профессор

г. Минск

Lobaty A.A., Doctor of Science, Professor

Minsk

lobaty@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202408052024013742Copyright © Гу П., Авсиевич А.М., Лобатый А.А., 20242024Гу П., Авсиевич А.М., Лобатый А.А.Gu P., Ausiyevich A.M., Lobaty A.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/658

В статье рассматривается задача исследования вероятностных характеристик вибраций винтомоторной группы беспилотного летательного аппарата типа мультикоптера. Приводятся результаты проведенных исследований в виде количественных значений параметров вибраций винтомоторной группы агродрона при заданных значениях входных параметров системы управления электроприводом с учетом влияния внешних факторов. Показано, что величины параметров, характеризующих вибрации винтомоторной группы агродрона, могут быть различными в зависимости от режимов работы двигателей и изменения внешних условий. На основе проведенных экспериментальных исследований получены совокупности измеренных случайных параметров вибраций, позволяющие на основе применения методов математической статистики вычислить математические ожидания и дисперсии амплитуд виброперемещений и виброскоростей. Полученные вероятностные характеристики позволяют произвести исследование выбросов (пересечения заданного уровня) процессов, оценить интенсивности и вероятностные характеристики выхода процесса за заданные границы. Обоснована математическая модель вибрационного процесса, позволяющая на основе полученный экспериментальных данных проводить исследование влияния вибраций на элементы оборудования, установленного на мультикоптере, проводить оценку его работоспособности и надежности, определять допуска на параметры оборудования. Проведенное компьютерное моделирование вероятностных характеристик вибрационных процессов наглядно показало работоспособность предлагаемой методики исследований.

The article discusses the problem of studying the probabilistic characteristics of vibrations of the propellermotor group of an unmanned aerial vehicle such as a multicopter. The results of the research are presented in the form of quantitative values of the vibration parameters of the propeller-motor group of the agrodrone at given values of the input parameters of the electric drive control system, taking into account the influence of external factors. It is shown that the values of the parameters characterizing the vibrations of the propeller-motor group of the agrodrone can be different depending on the operating modes of the engines and changes in external conditions.

Based on the experimental studies carried out, sets of measured random vibration parameters were obtained, which made it possible, based on the application of mathematical statistics methods, to calculate the mathematical expectations and dispersions of the amplitudes and velocities of vibration processes. The obtained probabilistic characteristics make it possible to study emissions (crossing a given level) of processes, to evaluate the intensity and probabilistic characteristics of the process going beyond the given boundaries.

A mathematical model of the vibration process is substantiated, which allows, on the basis of the obtained experimental data, to assess the influence of vibrations on the elements of equipment installed on a multicopter, to assess its performance and reliability, and to determine tolerances on equipment parameters. The computer modeling of the probabilistic characteristics of vibration processes clearly demonstrated the efficiency of the proposed research methodology.

беспилотный летательный аппаратвинтомоторная группаэкспериментвероятностные характеристики вибрацийинтенсивность выбросовunmanned aerial vehiclepropeller groupexperimentprobabilistic vibration characteristicsemission intensityReferencesБеспилотники в АПК: новые и самые необычные модели дронов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dzen.ru/a/Y-Uazw17UW3pX-Ye/. – Дата доступа: 12.01.2024.Drones in the agro-industrial complex: new and most unusual drone models [Electronic resource]. – Mode of assess: https://dzen.ru/a/Y-Uazw17UW3pX-Ye/. – Date of assess: 12.01.2024.Агродрон А60-Х [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://agrodrone.by/?ysclid=lspybgky4m202482784/. – Дата доступа: 12.01.2024.Agrodrone A60-X [Electronic resource]. – Mode of assess: https://agrodrone.by/?ysclid=lspybgky4m202482784/. – Date of assess: 12.01.2024.Team ArduPilot Dev. Vibration Damping. – 2016. – March. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ardupilot.org/copter/docs/common-vibration-damping.html/ – Дата доступа: 12.01.2024.Team ArduPilot Dev. Vibration Damping. – 2016. – March. [Electronic resource]. – Mode of assess: http://ardupilot.org/copter/docs/common-vibration-damping.html/ – Date of assess: 12.01.2024.Акимов, В.Н. Методика исследования динамического поведения беспилотного летательного аппарата в наземных условиях с учетом данных летного эксперимента / В.Н. Акимов, Д.Н. Иванов, С.Г. Парафесь // Научный Вестник МГТУ ГА. – Том 22, № 03. – 2019. – С. 16-22Akimov, V.N. Methodology for studying the dynamic behavior of an unmanned aerial vehicle in ground conditions taking into account data from a flight experiment / V.N. Akimov, D.N. Ivanov, S.G. Parafes // Scientific Bulletin of MSTU GA. – Volume 22, No. 03. – 2019. – Pp. 16-22.Гу Пэнхао. Экспериментальное исследование вибраций винтомоторной группы агродрона / Гу Пэнхао, В.Н. Рыльков, А.А. Лобатый // Наука и техника. – 2023. – Т. 22, № 6 – С. 445-449.Gu Penghao. Experimental study of vibrations of the propeller-motor group of an agrodrone / Gu Penghao, V.N. Rylkov, A.A. Lobaty // Science and technology. – 2023. – Vol. 22, No. 6. – Pp. 445-449.Белько, И.В. Теория вероятностей и математическая статистика. Примеры и задачи / И.В. Белько, Г.П. Свирид. – Минск: Новое знание, 2007. – 251 с.Belko, I.V. Theory of Probability and Mathematical Statistics. Examples and tasks / I.V. Belko, G.P. Svirid. – Minsk: New knowledge, 2007. – 251 p.Тихонов, В.И. Выбросы случайных процессов / В.И. Тихонов. – М.: Наука. – 1970. – 186 с.Tikhonov, V.I. Emissions of random processes / V.I. Tikhonov. – M.: Science. – 1970. – 186 p.Лобатый. А.А. Вероятностная оценка влияния вибраций на чувствительные элементы системы / А.А. Лобатый, Ю.Ф. Икуас // Вестник БНТУ. – 2009. – № 6. – С. 34-37.Forehead. A.A. Probabilistic assessment of the influence of vibrations on sensitive elements of the system / A.A. Lobaty, Yu.F. Ikuas // Bulletin of BNTU. – 2009. – No. 6. – Pp. 34-37.Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-ти тт.; 2-е изд, перераб. и доп. Т.2: Статистическая 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: Textbook in 5 volumes; 2nd ed., revised. and additionalЛобатый, А.А. Аналитическое моделирование граничных режимов работы стохастической системы / А.А. Лобатый, Ж.М. Саид // Доклады БГУИР. – 2009. – № 4 (42). – С. 17-23.V. 2: Statistical dynamics and identification of automatic control systems / Ed. K.A. Pupkova and N.D. Egupova. – M.: Publishing house of MSTU im. N.E. Bauman. – 2004. – 638 p.Lobaty, A.A. Analytical modeling of boundary modes of operation of a stochastic system / A.A. Lobaty, Zh.M. Said // Reports of BSUIR. – 2009. – No. 4 (42). – Pp. 17-23.Lobaty, A.A. Analytical modeling of boundary modes of operation of a stochastic system / A.A. Lobaty, Zh.M. Said // Reports of BSUIR. – 2009. – No. 4 (42). – Pp. 17-23.

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