Информационная система роботизированной буксировочной аэродромной системы

Актуальность. Развитие авиационной техники связано с разработкой новых средств, непосредственно обеспечивающих перемещение воздушных судов (ВС) по аэродрому. Для осуществления наземных маневров с ВС применяют буксировочные аэродромные системы (БАС), что позволяет значительно снизить шум и загрязнение воздуха вблизи аэропорта, а также уменьшить неэффективный расход ресурса авиационных двигателей и обеспечить значительную экономию авиационного топлива. Также БАС применяется тогда, когда ВС теряет способность двигаться и находиться на рабочей площади аэродрома или вблизи нее, что создает серьезную проблему, приводящую к закрытию аэропорта для полетов, при этом авиакомпании несут значительные потери.

Цель исследования. Повышение эффективности буксировочной аэродромной системы за счет разработки информационной системы. Задачи. Разработка структуры роботизированной буксировочной аэродромной системы, составление структурной схемы САУ макета буксировочной платформы, оформление блок-схем логического регулятора САУ платформы.

Методы. Для решения проблемы транспортировки ВС используются методы перемещения, в которых качестве задающего воздействия, определяющего положение платформы в пространстве, был выбран уровень горизонтального отклонения платформы от контрастной линии, который измеряется путём анализа изображений, поступающих с установленной на буксировщик системой технического зрения.

Результаты. В ходе научной работы была разработана структура роботизированной буксировочной аэродромной системы. На основании данной структуры была спроектирована структурная схема САУ макета буксировочной платформы и разработана блок-схема логического регулятора САУ платформы.

Заключение. 1. Разработана структура роботизированной буксировочной аэродромной системы, включающей мобильный буксировщик, сцепное устройство, воздушное судно, бортовую систему управления. 2. Разработан алгоритм управления позиционированием роботизированной буксировочной аэродромной системой, основанный на логической обработке сигналов оптронной матрицы. 3. Разработаны алгоритмы управления движением РБАС по заданной контрастной линии при действии внешних возмущающих воздействий детерминированного и случайного типа, позволяющие обеспечить высокоточное движение РМБ.

1. Казанцева П. И., Шевцова Н. В. Современные проблемы гражданской авиации России // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2017. Т. 3. №. 13. С. 458-459.

2. Maulana R. R., Wibowo S. S. Design and Manufacture of Remote Control Towing Tug for Cessna 172 Aircraft: Structural Analysis // Seminar Nasional Industri dan Teknologi, 2021. Р. 525-532.

3. Baaren E., Roling P. C. Design of a zero emission aircraft towing system, AIAA Aviation, 2019 // Forum. 2019. P. 2932.

4. Роботизированная система для наземного транспортирования воздушных судов / А. В. Великанов, Д. Е. Дьяков, Л. А. Великанова, Н. А. Дьякова // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2021. №37. С. 42-52.

5. Afonin D. V., Pechurin A. S., Yatsun S. F. Development of a Control System for a Robotic Towing Platform for Aircraft // Frontiers in Robotics and Electromechanics. 2023, Springer. Р. 327-339.

6. Моделирование движения робота-тягача для транспортировки самолетов по аэродрому / С. Ф. Яцун, В. В. Бартенев, Е. Н. Политов, Д. В. Афонин // Известия ЮгоЗападного государственного университета. 2018. T.22, №2(77). С. 34-43.

7. An adaptive backstepping trajectory tracking control of a tractor trailer wheeled mobile robot / N. T. Binh, N. A. Tung, D. P. Nam, N. H. Quang // International Journal of Control, Automation and Systems. 2019, Т. 17. С. 465-473.

8. A route selection problem applied to auto-piloted aircraft tugs / G., Sirigu M. Cassaro, M. Battipede, P. Gili // WSEAS Transactions on Electronics. 2017. №8. Р.27-40.

9. Politov E., Afonin D., Bartenev V. Mathematical Modeling of Motion of a TwoSection Wheeled Robot // Proceedings of 14th International Conference on Electromechanics and Robotics “Zavalishin's Readings” ER (ZR) 2019, 2020, Kursk, 2019. Р. 397-409. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-9267-2_32

10. Simon J. Autonomous wheeled mobile robot control // Interdisciplinary Description of Complex Systems: INDECS 2017. 15(3). P.222-227.

11. Adaptive predictive control of a differential drive robot tuned with reinforcement learning / P. T. Jardine, M. Kogan, S. N. Givigi, S. Yousefi // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. 2019. 33(2). P.410-423.

12. Shih C. L., Lin L. C. Trajectory planning and tracking control of a differential-drive mobile robot in a picture drawing application // Robotics. 2017. 6(3). P. 17.

13. Афонин Д.В., Печурин А.С., Яцун С.Ф. Моделирование совместного движения роботизированного буксировщика и самолёта с помощью сигналов оптронной матрицы // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022; 26(3): 63-80. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2022-26-3-63-80

14. Rafi R. H. et al. Design & implementation of a line following robot for irrigation based application // 19th International Conference on Computer and Information Technology (ICCIT). IEEE, 2016. Р. 480-483.

15. Wang H. et al. Smooth point-to-point trajectory planning for industrial robots with kinematical constraints based on high-order polynomial curve // Mechanism and Machine Theory. 2019. Т. 139. Р. 284-293.

16. Iwendi C. et al. Robust navigational control of a two-wheeled self-balancing robot in a sensed environment // IEEE Access. 2019. Т. 7. Р. 82337-82348.

17. Saenz A. et al. Velocity control of an omnidirectional wheeled mobile robot using computed voltage control with visual feedback: Experimental results // International Journal of Control, Automation and Systems. 2021. Т. 19. №. 2. Р. 1089-1102.

18. Ефремов К.С., Шестаков В.А. Исследование базовых маневров движения многозвенных колесных роботов // Выставка инноваций-2020 (весенняя сессия). 2020. С. 69.

19. Афонин Д.В., Печурин А.С., Яцун С.Ф. Моделирование автономного криволинейного движения роботизированной буксировочной системы воздушных судов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 2. С. 173-183.