Комп’ютерне проектування системи траєкторного керування БПЛА з фіксованими крилами
DOI:
https://doi.org/10.18372/1990-5548.57.13249Ключові слова:
Керування кутовим положенням, траєкторне керування, оптимізація, функція чутливості, комплементарна функція чутливості, генетичні алгоритмиАнотація
В статті розглянуто задачу плавного відслідковування еталонної траєкторії для безпілотного літального апарата з фіксованими крилами, коли еталонна траєкторія є кусково-лінійною, що має точки розриву з різкою зміною курсового кута. Кінцевою ціллю є придушення відхилень компонентів вектора стану , які є небезпечними з точки зору безпеки польоту, приймаючи до уваги повну математичну модель внутрішнього контуру кутової стабілізації. Внутрішня система кутової стабілізації та зовнішня система траєкторного керування складається з найпростіших елементів, що часто використовуються, таких як ПД-регулятори, згладжуючі фільтри та фазовипереджаючі ланки, параметри котрих були знайдені з допомогою процедури оптимізації, що базується на генетичних алгоритмах. Щоб запобігти надмірної параметризації процедури оптимізації, запропоновано вирішити цю проблему, використовуючи її розклад на два послідовних етапи: пошук оптимальних параметрів внутрішнього контуру на першому етапі, а потім пошук оптимальних параметрів зовнішнього контуру на другому етапі. Запропоновано використати фільтр низьких частот для перетворення еталонного сигналу крену для того, щоб отримати гладку псевдо-Дубінсовську траєкторію польоту безпілотного літального апарата. Моделювання польоту безпілотного літального апарата в спокійній та помірно турбулентній атмосфері доводить ефективність запропонованого методу проектування.
Посилання
Randal W. Beard and Timothy W. McLain, Small unmanned aircraft: theory and practice. Princeton University Press, 2012.
G. H. Elkaim, F. A. Pradipta Lie, and D. Gebre-Egziabher, Principles of Guidance, Navigation, and Control of UAVs, in “Handbook of Unmanned Aerial Vehicles”. Springer Netherlands, 2015, pp. 347–380.
P. Sujit, S. Saripally, and J. B. Sousa, “Unmanned Aerial Vehicle Path Following,” IEEE Control Systems Magazine, vol. 34, no.1, February, 2014, pp. 42–59.
S. Park, J. Deyst, and J. P. How, “Performance and Lyapunov Stability of a Nonlinear Path-following Guidance Method,” J. Guidance, Control, Dyn., vol. 30, no. 6, pp. 1718–1728, 2007.
A. A. Tunik and M. M. Komnatska, “Robust Optimization of the UAV Path Following Guidance Systems,” IEEE 4th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (MSNMC). October, 18–20, 2016, pp. 25–30.
Prentice Hall International, 1990, 593p.
A. A. Tunik, H. Ryu, and H.-C. Lee, “Parametric Optimization Procedure for Robust Flight Control System Design,” International Journal of Aeronautical and Space Sciences. vol. 2, no. 2, pp. 95–107, November 2001.
E. Schoemig and M. Sznaier, “Mixed H2/H Control of Multimodel Plants,” Journal of Guidance, Control and Dynamics. no. 3, pp. 525– 31, May–June 1995.
G. M. Hoffman, S. L. Waslander, and C. J. Tomlin, “Quadrotor Helicopter Trajectory Tracking Control,” Proc. of the AIAA Guidance, Navigation and Control Conf. and Exhibition, 18-21 August 2008, Hawaii, Honolulu, pp.1–14.
S. Skogestad ad I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control. Analysis and Design, John Wiley & Sons, 1997, 559 p.
AEROSIM BLOCKSET. Version 1.2 User’s Guide Unmanned Dynamics, LLC No.8 Fourth St. Hood River, OR 97031 (503) 329-3126 http://www.u-dynamics.com
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
