Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Адаптивное управление нелинейным объектом типа конвертоплан в условиях неопределенностей

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-35-50

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования. В статье рассматривается задача мониторинга водных акваторий с целью контроля за её физико-химическим состоянием с помощью летающей лаборатории (ЛЛ), в состав которой входят летательный аппарат с навесным водозаборным оборудованием и программно-аппаратный комплекс. Особенностью мониторинга открытых водоёмов являются непредсказуемость поведения воздушной и водной среды, периодическое отсутствие визуального контакта оператора с летательным аппаратом, неопреде-ленность характеристик трикоптера. Поэтому целью данной статьи является исследование параметров системы управления (СУ) для обеспечения требований точности позиционирования летательного аппарата в условиях неопределенностей внешних параметров.
Методы. Для решения поставленных задач использовались методы теоретической механики и механики роботов. При изучении закономерностей движения конвертоплана использовались методы математического моделирования динамических систем. Для планирования и управления движением летательного аппарата применялось адаптивное управление с эталонной моделью.
Результаты. Использование адаптивного управления движением ЛЛ позволило обеспечить сходимость к нулю ошибки слежения, т.е. разности между выходными сигналами и эталонной моделью. Предложенная система управления даёт хороший результат при небольших возмущающих воздействиях. Определены параметры регулятора, обеспечивающие качественные показатели САУ в заданных пределах.
Заключение. Разработана математическая модель и выполнено математическое моделирование движения конвертоплана в условиях неопределенностей внешних воздействий. Рассмотрена задача параметрического управления трикоптером, когда настройке доступны коэффициенты регулятора. Разработанные алгоритмы в системе адаптивного управления позволили обеспечить скорейшее подавление внешних возмущений по сравнению с традиционной системой ПИД регулирования для случая линейного описания объекта управления.

Об авторах

С. Ф. Яцун
Юго-Западный государственный университет
Россия

Яцун Сергей Фёдорович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механики, мехатроники и робототехники

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040



О. В. Емельянова
Юго-Западный государственный университет
Россия

Емельянова Оксана Викторовна кандидат технических наук, доцент

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040



Андрес Сантьяго Мартинез Леон
Юго-Западный государственный университет
Россия

Андрес Сантьяго Мартинес Леон, аспирант

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040


Луис Мигель Москера Морочо
Юго-Западный государственный университет
Россия

Луис Мигель Москера Морочо, аспирант

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040



Список литературы

1. Elbanna A. E. A. et al. Improved Design and Implementation of Automatic Flight Control System (AFCS) for a Fixed Wing Small UAV // Radioengineering. 2018. Vol. 27. № 3.

2. Sahwee Z. et al. Wind tunnel evaluation for control transition from elevator to stabilator of small UAV // J. Eng. Sci. Technol. 2017. Vol. 12. №. 6. P. 1617-1626.

3. Яцун С.Ф., Емельянова О.В, Казарян К.Г. Алгоритм управления беспилотным летательным аппаратом типа конвертоплан // Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта (БТС-ИИ-2016): труды третьего Всероссийского научно-практического семинара. Иннополис: Изд-во «Перо», 2016. С. 147-157.

4. Control fligth of a UAV type tricopter with fuzzy logic controller / S. Jatsun, O. Emelyanova, Andres S. M. Leon, S. Stykanyova // 2017 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). IEEE, 2017. С. 1-5.

5. Jatsun S., Emelyanova O., Leon A. S. M. Design of an Experimental Test Bench for a UAV Type Convertiplane // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020. Vol. 714. №. 1. P. 012009.

6. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2016615163 Российская Федерация. Управление полетом трикоптера-2016 / Яцун С.Ф, Емельянова О.В., Савин А.И. заявл. 25.03.2016; зарегистрировано 17.05.2016.

7. Яцун С.Ф., Емельянова О.В., Ефимов С.В. Механизмы конвертопланов / под ред. В.А. Глазунова // Новые механизмы в современной робототехнике. М.: Техносфера, 2018. С. 247-267.

8. Исследование колебаний конвертоплана в вертикальной продольной плоскости / С.Ф. Яцун, Б.В. Лушников, О.В. Емельянова, С.П. Стуканева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019; 23(4): 42-56. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-4-42-56.

9. Modeling and control architecture of autonomous mobile aerial platform environmental monitoring. 4 International conference on information systems and computer science-2019 / S.F. Jatsun, S.V. Efimov, O.V. Emilyanova, A. S. Martinez Leon, P.J. Cruz Davalos // Held io Quito-Ecuador. URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9052260.

10. Яцун С.Ф., Емельянова О. В., Савин А. И. Математическое моделирование конвертоплана с центрально расположенным управляемым приводом // Известия ЮгоЗападного государственного универстета. Серия: Техника и технологии. 2015. №4(17). С. 31-37.

11. Emelyanova O.V., Kazaryan G.K., Martinez Leon A.S., Jatsun S.F. The synthesis of electric drives characteristics of the UAV of “convertiplane – tricopter” type/ MATEC Web Conf. Vol. 99, 2017 2016 Workshop on Contemporary Materials and Technologies in the Aviation Industry (CMTAI2016). https://doi.org/10.1051/matecconf/20179902002

12. Синтез параметров электроприводов БПЛА типа «конвертоплантрикоптер / О.В. Емельянова, Г.К. Казарян, А.С. Мартинез Леон, С.Ф. Яцун, С.П. Стуканева // IV Международная школа-конференция молодых ученых «Нелинейная динамика машин» – School-NDM 2017: сборник трудов. М.:ИМАШ РАН, 2017. С.239-249.

13. Jatsun S. [et al.] Investigation of Oscillations of a Quadcopter Convertiplane in Transient Mode in the Vertical Longitudinal Plane // Proceedings of 14th International Conference on Electromechanics and Robotics “Zavalishin's Readings”. Springer, Singapore, 2020. P. 345-358.

14. Пат. на полезную модель № 187784 U1 Российская Федерация, МПК В64С 27/08. Движитель воздушный с изменяемым вектором тяги / Яцун С.Ф., Мищенко В.Я., Мартинез Л.А.С., Емельянова О.В. № 2018147097 от 28.12.2018.

15. Сафаров Д. И., Емельянова О. В., Локтионова О. Г. Моделирование процесса движения частицы загрязнений в потоке жидкости // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. №. 4-2. С. 225-227.

16. Локтионова О. Г., Сафаров Д. И., Емельянова О. В. Исследование движения частицы в потоке жидкости при очистке сточных вод // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. №. 2-1. С. 163-172.

17. Мартинез Леон А. С., Лушников Б. В., Яцун С. Ф. Реализация динамической модели квадрокоптера в среде SimMechanics / MATLAB с помощью функции CADтранслятора Solid-Works // Cloud of Science. 2020. Т. 7. №. 2. С. 347-357.

18. Бураков М. В. Модификация адаптивной системы с эталонной моделью //Перспективные информационные технологии-2016: сборник трудов конференции. Самара, 2016. С. 205-208.

19. Томчина О. П. и др. Адаптивное управление нестационарными нелинейными объектами на основе алгоритмов скоростного градиента // Информационно-управляющие системы. 2019. № 3. С. 37-44.


Для цитирования:


Яцун С.Ф., Емельянова О.В., Сантьяго Мартинез Леон А., Мигель Москера Морочо Л. Адаптивное управление нелинейным объектом типа конвертоплан в условиях неопределенностей. Известия Юго-Западного государственного университета. 2020;24(3):35-50. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-35-50

For citation:


Yatsun S.F., Emelyanova O.V., Santiago Martinez Leon A., Miguel Mosquera Morocho L. Adaptive Control of a Nonlinear Convertiplane under Conditions of Uncertainty. Proceedings of the Southwest State University. 2020;24(3):35-50. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-3-35-50

Просмотров: 103


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)