Применение нечетких регуляторов в автопилоте беспилотного летательного аппарата

Статья посвящена исследованию особенностей применения регуляторов, построенных на использовании теоретических положений нечеткой логики, при создании автопилотов беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Проводится обоснование принципов и методик синтеза математической модели автопилота применительно к БЛА мультироторного типа, особенностей применения различных математических моделей регуляторов, их достоинств и недостатков. Сделан обоснованный вывод о том, что применение традиционных подходов, основанных на использовании линейных математических моделей объекта управления, не обеспечивает необходимое качество управления в широком диапазоне условий применения БЛА при наличии ограничений и внешних воздействий на процесс управления. Предложено при построении математической модели автопилота БЛА использовать принципы и методы нечеткой математики, которые лежат в основе получающих все большее распространение регуляторов на основе нечеткой логики (НЛ-регуляторов). Рассматривается построение канала управления БЛА на основе применения регулятора нечеткой логики, приведено описание структуры регулятора, реализованного в компьютерной среде SiminTech. Путём математического моделирования проведено сравнение работоспособности и переходных характеристик НЛ-регулятора с ПИД-регулятором и П-регулятором применительно к системе управления одного из каналов БЛА – канала управления креном. Установлено, что применяемые в качестве элементов автопилота БЛА регуляторы нечеткой логики по сравнению с другими регуляторами обеспечивают необходимое качество переходных процессов в системе управления БЛА при устойчивости к нежелательным внешним воздействиям, что делает эти регуляторы перспективными для применения в нелинейных нестационарных системах управления подвижными объектами, к которым относятся БЛА.

беспилотный летательный аппарат, математическая модель, нечеткий регулятор, переходная характеристика

1. Беспилотные летательные аппараты. Основы устройства и функционирования / под ред. И.С. Голубева, И.К. Туркина. – М.: МАИ, 2010. – 654 с.

2. Беспилотные летательные аппараты: http://geoportal.by/index/bespilotnye_letatelnye_apparaty/ 0-434/.

3. Гу Пэнхао. Особенности моделирования операторного управления беспилотным летательным аппаратом и его целевой нагрузкой / А.А. Лобатый, Гу Пэнхао, П.И. Савёлов // Системный анализ и прикладная информатика. – 2022. – № 4. – С. 24-28.

4. Методы классической и современной теории автоматического управления: в 5 т. / под ред. К.А. Пупкова и Н.Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 5 т.

5. Гу Пэнхао. Математическое моделирование движения летательных аппаратов мультироторного типа / А.А. Лобатый, Гу Пэнхао // Системный анализ и прикладная информатика. – 2023. – № 1. – С. 10-15.

6. Гу Пэнхао. Форсированное управление квадрокоптером / Гу Пэнхао, Ю.А. Леоновец, А.А. Лобатый // Наука и техника. – 2023. – Том 22. – № 2. – С. 91-95.

7. Лобатый, А.А. Модальное управление беспилотным летательным аппаратом / А.А. Антаневич, Ю.Ф. Икуас // Вестник БНТУ. – 2010. – № 5. – С. 37-40.

8. Лобатый, А.А. Поэтапный аналитический синтез математической модели автопилота беспилотного летательного аппарата / А.А. Лобатый, А.Ю. Бумай, С.С. Прохорович // Системный анализ и прикладная информатика. – 2021. – № 1. – С. 21-28.

9. Моисеев, В.С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами / В.С. Моисеев. – Казань: ГБУ РЦМКО, 2013. – 768 с.

10. Гостев, В.И. Проектирование нечетких регуляторов для систем автоматического управления / В.И. Гостев. – СПб.: БХВ. – Петербург, 2011. – 416 с.

11. Герман-Галкин, С.Г. Модельное проектирование электромеханических мехатронных модулей движения в среде SiminTech / Б.А. Карташов, С.Н. Литвинов. – М.: ДМК Пресс, 2021. – 494 с.

12. Щекатуров, А.М. Методика моделирования динамики октокоптера / А.М. Щекатуров. – М.: ДМК Пресс, 2021. – 228 с.

13. Демичева, Г.Д. Регуляторы на основе нечеткой логики в системах управления техническими объектами / Г.Д. Демичева, Д.В. Лукичев. – СПб: Университет ИТМО, 2017. – 81 с.