Управление беспилотным летательным аппаратом при сопровождении подвижного наземного объекта

Статья посвящена решению задачи аналитического определения оптимального управления и синтеза траектории движения беспилотного летательного аппарата (БЛА) при сопровождении им движущегося наземного объекта (НО). На основе анализа установленных на БЛА современных систем слежения за НО предлагается путем экстраполяции на допустимо возможном интервале времени траектории движения НО определять требуемое управляющее ускорение БЛА. Рассматривается оригинальная кинематическая схема движения БЛА при его пролете через заданные прогнозируемые точки пространства, на основании которой формализуется математическая постановка задачи минимизации обоснованного функционала качества при заданных ограничениях в виде математической модели движения БЛА. Обоснованный выбор аналитического решения оптимизационной задачи позволил сформулировать закон управления ускорением центра масс БЛА, учитывающий изменение траектории движения НО и минимизацию затрат на управление. Приведенный пример математического моделирования оптимального управления БЛА и формирования траектории его полета при сопровождении НО показал работоспособность предлагаемой методики и перспективность ее применения для синтеза автопилотов БЛА на этапе предварительного проектирования.

1. McLean, D. J. An R package for characterisation of animal trajectories / D. J. McLean, M. Skowron Volponi // Ethology. – 2018. – iss. 124. – P. 440-448.

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

3. Холод, П.В. Определение расстояния до объекта слежения БПЛА // Инновационные технологии, автоматизация и мехатроника в машино- и приборостроении: материалы XII международной научно-практической конференции / ред. кол.: Околов А.Р. (гл. ред.) [и др.]. - Минск, 2023 – C. 158-159.

4. Numerical Differentiation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://archive.nptel.ac.in/content/storage2/courses/122104018/node117.html – Дата доступа: 01.10.2024.

5. Wang, X. Real-time multi-target localization from unmanned aerial vehicles / X. Wang, J. Liu, Q. Zhou // Sensors. - 2017. - Vol. 17, iss. 33. - P. 1-28.

6. Экстраполяция функцией предсказания MathCAD 12 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://radiomaster.ru/cad/mc12/glava_13/index07.php. – Дата доступа: 01.10.2024.

7. Лобатый, А.А. Интервально-оптимальное программное управление летательным аппаратом / А.А. Лобатый, М.А. Аль-Машхадани // Наука и техника. – 2014. – № 1. – С. 25-29.

8. Лобатый, А.А. Формирование оптимальных параметров траектории пролета беспилотного летательного аппарата через заданные точки пространства / А.А. Лобатый, А.Ю. Бумай, Ду Цзюнь // Доклады БГУИР. – 2019. – № 7-8. – С. 50-57.

9. Лобатый, А.А. Формирование траектории беспилотного летательного аппарата при облете запретных зон / А.А. Лобатый, А.Ю. Бумай, А.М. Авсиевич // Системный анализ и прикладная информатика. – 2021. – № 4 – С. 47-53.

10. Меркулов, В.И. Авиационные системы радиоуправления. Т.2. Радиоэлектронные системы самонаведения / под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. – М. : Радиотехника, 2003. – 390 с.

11. Брайсон, А. Прикладная теория оптимального управления / А. Брайсон, Хо Ю-ши. – М. : Мир, 1972. – 544 с.