Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ІКІТ_2015_8.05010201_Шевченко.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
3.37 Mб
Скачать

Перелік скорочень

БПЛА

ДПЛА

безпілотний літальний апарат

дистанційно пілотовані апарати

ЛА

літальний апарат

ІНС

інерціальна навігаційна система

СНС

супутникова навігаційна система

ЦФА

цифровий фотоапарат

РЛС

радіолокаційна станція

ШПО

широкопольний об’єктив

ТПВ

тепловізійна камера

ТК

телевізійна камера

БЦОМ

бортова цифрова обчислювальна машина

ЦКРМ

цифрова камера рельєфу місцевості

БК

блок комутації

СК

система координат

ППМ

проміжний пункт маршруту

ЄС ОрПР

єдина система організації повітряного руху

ЗШК

заданий шляховий кут

ЛБУ

лінійне бічне ухилення

ДП

додаткова поправка

ПНК

пілотажно навігаційний комплекс

БФІ

багатофункціональний індикатор

ВМ

виконавчий механізм

ДКШ

датчик кутової швидкості

БІНС

безпілотна інерціальна навігаційна система

СПС

система повітряних сигналів

ММ

магнітометр

СУП

система управління польотом

АПК

алгоритм перетворення координат

АП

автопілот

НАУ

наземна апаратура управління

РМ

рульова машинка

БАУ

бортова апаратура керування

АЛ

алгоритм літаководіння

ДТ

датчик температури

ДСТ

датчик статичного тиску

ДПТ

датчик повного тиску

АУЗ

апаратура управління та зв’язку

АЦП

аналогово-цифровий перетворювач

ВСТУП

Безпілотні літальні апарати (БПЛА) можуть бути застосовані для вирішення багатьох завдань, виконання яких пілотованими літальними апаратами в різних цілях недоцільно. У число таких завдань входить: моніторинг повітряного простору, земної і водної поверхонь, екологічний контроль, керування повітряним рухом, контроль судноплавства, розвиток систем зв'язку й ін. Інтерес до БПЛА викликаний їхньою економічністю при експлуатації, усуненням ризику для життя екіпажу, обмежень по експлуатаційних навантаженнях, визначених фізіологічними можливостями людини, можливістю вести спостереження з безлічі місць протягом короткого періоду часу. Особливістю застосування БПЛА є можливість безперервного спостереження поверхні й повітряного простору при великому видаленні об'єкта спостереження за допомогою різних датчиків. БПЛА можуть бути застосовані не тільки для зазначених вище цілей, але й для інших, наприклад, контролю державного кордону. Усе перераховане характеризує широке коло завдань, які досить ефективно й економічно можуть бути вирішені у випадку застосування БПЛА.

З 2012 року в Національному авіаційному університеті здійснюється державна програма побудови безпілотної транспортної системи «Україна 1». Тому актуальним є розробка сукупності методів підтримки основних функцій системи на розрахунковій основі, створення сукупності алгоритмів, що розширюють галузі застосування системи. В цьому напрямку однією із найбільш актуальних задач є задача створення алгоритма управління БПЛА. При цьому даний напрямок є напівекспериментальним, бо алгоритми мають проходити тестування в умовах реального польоту.

Об’єктом дослідження алгоритми управління БПЛА. Практична реалізація сучасних систем управління польотом як пілотованих, так і безпілотних ЛА, нині можлива на основі цифрової обчислювальної техніки. Тому у проведеній роботі велика увага приділена розробленню алгоритмів управління як неперервних, так і дискретних законів управління, які реалізуються у цифрових системах

Синтез алгоритмів роботи системи управління польотом БПЛА ґрунтується на математичній моделі БПЛА, розробка якої складається з побудови змістовної моделі, розробки алгоритму моделі та розробки програми моделі.

Предметом дослідження є система управління БПЛА. Система управління польотом БПЛА повинна забезпечити: точне виконання маршруту на встановленій висоті польоту (ешелоні), визначення навігаційних параметрів польоту, забезпечення виконання мети польоту, підліт БПЛА до місця посадки в заданий час. Система управління вирішує завдання стабілізації, тобто обробляє команди наведення і забезпечує стійкість руху шляхом вироблення команд керування РМ алгоритмом автопілоту. У випадку перевищення заданих значень (по кутах і кутових швидкостях) система управління видає команду стабілізації режиму горизонтального польоту. Основні функції системи управління польотом БПЛА в напівавтоматичному і автоматичному режимах виконує автопілот, який реалізує закони управління по каналах тангажа, курсу і крену.

Метою дипломної роботи є побудова ефективної системи управління БПЛА. Розроблена система управління дозволяє знизити вимоги до кваліфікації зовнішніх пілотів та значно здешевити експлуатацію БПЛА.

Побудова змістовної моделі включає:

− постановка задачі моделювання (дається чітке формулювання цілей та задач дослідження системи управління польотом БПЛА, обґрунтовується необхідність подальшого моделювання, обирається методика розв’язання задачі з урахуванням наявних програм для розрахунку аеродинамічних характеристик БПЛА та отримання його динамічних похідних;

− визначення вимог до вихідної інформації;

− висунення гіпотез і припущень;

− визначення параметрів і змінних моделі БПЛА (вхідних, вихідних і змінних управління, зовнішніх і внутрішніх параметрів системи управління);

− обґрунтування вибору показників і критеріїв ефективності системи.

Розробка алгоритму моделі системи включає:

  • побудова логічної схеми алгоритму (створюється узагальнена схема моделюючого алгоритму, яка задає загальний порядок дій при моделюванні);

− отримання математичних співвідношень;

− перевірка достовірності алгоритму;

Розробка програми моделі системи включає:

− вибір обчислювальних засобів (обираються тип ЕОМ і мова програмування);

− проведення програмування;

− перевірка достовірності програми

Методи дослідження. В роботi викоpистaно мeтoди декомпозиції управління та комп’ютерне моделювання. Синтез алгоритмів роботи системи управління польотом БПЛА ґрунтується на математичній моделі БПЛА, розробка якої складається з побудови змістовної моделі, розробки алгоритму моделі та розробки програми моделі.

Наукова новизна заключається в розробці нових алгоритмів управління та опрацювання команд пілота БПЛА, що дало змогу покращити льотні характеристики.

Основні результати, значущість роботи, рекомендації щодо використання.

Отриманi результaти дипломнoї робoти полягaють y настyпному:

1) Синтезовані нелінійні алгоритми управління літальним апаратом для пілотажного і траєкторного рівня;

2) Проведені імітаційні випробування алгоритмів управління показали

високу надійність і точність регулювання;

3) Реалізовано взаємодію розробленої системи з авіасимулятором FlightGear.

Математична модель є універсальною і може бути налаштована на будь-який літальний апарат шляхом виставки відповідних коефіцієнтів і початкових умов. Розроблена математична модель може розглядатися як інструмент для дослідження динаміки жорстких літальних апаратів.

Пропозиції щодо мoжливого подальшого застосування: результати роботи можуть бути впроваджені при проектуванні безпілотних літаків в НАУ. Отриману систему можна використовувати в якості симулятора для відпрацювання навиків пілотування БПЛА. Таким чином, розроблена модель має широкий спектр можливостей для подальшого використання.

Основні положення і результати дипломної роботи апробовані та обговорювалися на ХV міжнародній науково-практичній конференції молодих учених і студентів «Політ. Сучасні проблеми науки» (Політ, 2015, НАУ, Київ);

Основні результати дипломної роботи опубліковані в матеріалах конференцій (Політ, 2015, НАУ, Київ).