Üksikasjad postitatud 02.10.

EBS "Lan" teatab, et 2019. aasta septembriks uuendati meie ülikoolis EBSi "Lan" käsutuses olevaid temaatilisi kollektsioone:
Tehnika- ja tehnikateadused - kirjastus "Lan" - 20

Loodame, et uus kirjanduskogu on haridusprotsessis kasulik.

Testige EBS-i "Lan" kollektsiooni "PozhKniga" juurdepääsu

Üksikasjad postitatud 01.10.

Lugupeetud lugejad! Ajavahemikul 01.10.2019 kuni 31.10.2019 oli meie ülikoolil EBS-is "Lan" tasuta testimisjuurdepääs uuele kirjastamiskogule:
"Inseneriteaduste ja tehnikateaduste" kirjastus "PozhKniga".
Kirjastus PozhKniga on integreeritud turvasüsteemide ja tehnilise toe ülikooli (Moskva) sõltumatu allüksus. Kirjastuse spetsialiseerumine: tuleohutust käsitleva õppe- ja teatmeteose ettevalmistamine ja väljaandmine (ettevõtete ohutus, normatiivne ja tehniline tugi integreeritud turvasüsteemi töötajatele, tuleohutus, tuletõrjevarustus).

Kirjanduse numbri edukas valmimine!

Üksikasjad postitatud 26.09.2019

Lugupeetud lugejad! Meil on hea meel teid teavitada esmakursuslastele mõeldud kirjanduse levitamise edukast lõpuleviimisest. 1. oktoobrist on avatud juurdepääsuga lugemissaal nr 1 avatud nagu tavaliselt kella 10.00–19.00.
Alates 1. oktoobrist kutsutakse õpilasi, kes pole oma rühmadega kirjandust saanud, õppekirjanduse osakondadesse (ruumid 1239, 1248) ja sotsiaalmajandusliku kirjanduse osakonda (ruumid 5512) vajaliku kirjanduse hankimiseks vastavalt raamatukogu kasutamise eeskirjadele.
Raamatukogukaartide pildistamine toimub lugemissaalis nr 1 vastavalt ajakavale: teisipäeval, neljapäeval kell 13.00-18.30 (vaheaeg 15.00-16.30).

27. september - koristuspäev (möödasõidu nimekirjad allkirjastatakse).

Raamatukogukaartide registreerimine

Üksikasjad postitatud 19.09.

Kallid tudengid ja ülikooli töötajad! 20.09.2019 ja 23.09.2019 kell 11.00-16.00 (vaheaeg 14:20 kuni 14:40) kutsume kõiki, sh. esimese kursuse õpilased, kellel polnud aega oma rühmadega pilte teha, raamatukogukaardi väljastamiseks raamatukogu lugemissaali nr 1 (ruum 1201).
Alates 24. septembrist 2019 jätkub raamatukogukaartidega fotografeerimine tavapärase ajakava kohaselt: teisipäeval ja neljapäeval kell 13.00-18.30 (vaheaeg 15.00-16.30).

Raamatukogukaardi väljastamiseks peab teil olema kaasas: tudengid - pikendatud üliõpilaspilet, töötajad - pass ülikoolile või pass.

UAV-de liikumisvõrrandite praktilisel kasutamisel kirjutatakse need projektsioonidena valitud koordinaatsüsteemide (SC) telgedel. Selles töös on mugav kasutada kahte paremakäelist ristkülikukujulist koordinaatsüsteemi, nimetagem neid fikseeritud ja liikuvateks koordinaatsüsteemideks:

1. Fikseeritud koordinaatsüsteem. Alustage punktist O, kus peate kvadkopteri stabiliseerima. OX ja OY teljed asuvad horisontaaltasandil ja OZ telg on suunatud ülespoole.

2. Liikuv koordinaatsüsteem. Alustage kvadratoori massi keskpunktist. Selle koordinaatsüsteemi teljed on:, ja on suunatud statsionaarse CS koordinaattelgedega. Seega saadakse liikuv SC statsionaarsest SC-st, viies paralleelselt statsionaarses SC-s asuva kvadraatori massikeskme vektori raadiusele.

Joon. 1.2.

Inertshetk

Laske kvadrocopteril asuda OXY tasapinnas, selle massi keskpunkt on punktis O ning talad AC ja BD, millel rootorid asuvad, asuvad piki OX ja OY telge. Neljakopteri inertsmoment on sama mis tahes telje MN ümber, mis asub kvadkopteri tasapinnal OXY. Tähistame kvadkopteri massi kui. Iga rootori mass tuleb kontsentreerida punktides A, B, C ja D ning olla võrdne ja kogu keha mass jaguneb segmentidesse AC ja BD ühtlaselt ja võrdselt.

Joon. 1.3.

Siis on kvadkopteri inertsmoment mis tahes telje MN komponendi suhtes, mille telg BD-nurk on b:

Inertsimoment OZ-telje suhtes, mis on risti OXY-tasapinnaga ja läbib punkti O, arvutatakse järgmise valemi abil:

Liikumisvõrrandid

Quadrocopter, nagu iga tahke keha, on kuue vabadusastmega süsteem, seetõttu on selle liikumise kirjeldamiseks vaja kuut sõltumatut arvvõrrandit või kahte vektorvõrrandit.

Massi keskpunkti liikumisvõrrandid

Gravitatsioonivektor rakendatakse kvadkopteri massikeskmesse ja selle kuju on järgmine:, kus on vabalangemise kiirendus.

Õhutõmbejõud, kus on mõõtmeteta aerodünaamiline koefitsient, on õhutihedus, on pindala. Seega on õhutakistuse jõud võrdeline teatud koefitsiendiga kiiruse ruuduga ja on suunatud kiirusele vastupidiselt.

Kõigi rootorite kogujõu vektorit rakendatakse ka massi keskpunkti ja sellel on järgmine kuju:, kus ja kas on vastavalt esimese, teise, kolmanda ja neljanda rootori tõukejõud

Mõne kõrvalise jõu vektor on tähistatud kui. Juhul, kui jõud on põhjustatud tuulest, kuna jõud, millega tuul kvadadopterile mõjub, on tegelikult õhutakistuse jõud.

Seega on vektorvõrrand, mis kirjeldab kvadrekteri masside protsenti liikumist fikseeritud koordinaatsüsteemis, järgmist:

Kiiruse saab, väljendades kiirendust ja integreerides selle aja jooksul:

Kiiruse integreerimise teel saadakse raadiusvektor kvadkopteri massi keskpunkti, s.t. quadcopteri massikeskme asukoha koordinaadid:

Hetke võrrand:

Momentide võrrandit on sel juhul mugav kaaluda massi keskpunkti suhtes liikuvas koordinaatsüsteemis. Hetkevõrrand kirjeldab keha pöörlemist hetketelje ümber. Selles mudelis võivad pöörlemist põhjustada ainult jõud, mida rootorid loovad. Tutvustagem vektoreid

Ja - liikuva koordinaatsüsteemi rootorite raadiusvektorid. Nende vektorite pikkused on võrdsed ja võrdsed.

Joon. 1.4.

Sellisel juhul on mugavam jagada see võrrand kaheks: esimene võrrand kirjeldab pöörlemist kvadadopteri sümmeetriatelje ümber, teine \u200b\u200bvõrrand kirjeldab pöörlemist ümber telje, mis asub kvadkopteri tasapinnal. Siis esimene võrrand on:

Nurgakiirenduse väljendamisel sellest võrrandist ja selle integreerimisel aja jooksul saate nurkkiiruse:

kus ja в - vektori komponendid koordinaatide telgedel.

Integreerides nurkkiiruse aja jooksul, on võimalik saada kvadkopteri pöördenurgad liikuva SC telgede ümber:

kus komponendid ja vektorid on vastavalt normaalse koordinaatsüsteemi OX, OY ja OZ telgede ümber pöördenurgad.

Mõelge kvadroskoobi pöörlemisele risti oleva tasapinna telje ümber. Määrakem kruvide reaktsioonimoment järgmiselt. Selle vektor sõltub ainult suurusjärgust ja on suunatud piki normaaljoont kvadrekteri tasapinnale. Lisaks reaktiivmomendile on olemas ka sellele suunatud jõudude moment, mis on põhjustatud güroskoopilisest mõjust, mis on tingitud rootorite güroskoopiliste momentide muutumisest, mis võivad ka selle telje ümber pöörata kvadrekteri korpust, kuid kuna rootorid pöörlevad erinevates suundades, võib seda eirata. Seejärel väljendatakse nurkkiirenduse moodulit järgmise valemiga:

Kus on mõni funktsioon sõltuvalt väärtusest.

Selle avaldise integreerimisel saate nurkkiiruse mooduli, samal ajal kui saadud nurkkiirus suunatakse alati risti kvadkopteri tasapinnaga. Tähistagem kvadrekteri tasapinnaga risti suunatud ühikvektorit järgmiselt. Seega saame:

Ja selle võrrandi integreerimisega saadakse kvadkopteri pöördenurgad liikuva SC telgede ümber.

Seega on nurkkiiruse ja pöördenurkade koguväärtused võrdsed:

"QUADROCOPTERI LENNUJUHTIMISSÜSTEEMI JA TRAJEKTORIA PLANEERIMINE Optiliste ODOMETRIA MEETODITE KOHTA ..."

- [leht 2] -

võrguühenduseta või ühenduseta režiimis ja võrguühenduseta või ühenduseta režiimis. Esimene režiim genereerib tee, kasutades B-splaini algusest kuni eesmärgini, mis on rajatud teadaolevate takistustega keskkonda, st eeldatakse teadaolevat staatilist keskkonda. Veebiplaneerija joonistab radari poolt genereeritud trajektoorile lisapunktid, mis annab teavet takistuste asukoha kohta. See meetod on näide kohalike ja globaalsete meetodite kombineerimisest. Autorid mainivad, et algoritmi saab kasutada reaalajas töötamiseks.

Nagu selgus, on praktikas kõigi lennutrajektoori kavandamise meetodite võrdlemine keeruline ülesanne: kõik sõltub lennu missioonist.

Globaalne meetod võimaldab lahendada trajektoori genereerimise probleemi üldkujul ja näiteks lennu iga erilise hetke jaoks, vältides takistusi, on ühendatud kohalik meetod. See kombinatsioon muudab tööriistatee genereerimise algoritmi mitmekülgseks.

1.2.2. Riistvara juhtimissüsteemide rakendamiseks

Geomeetrilise tee määratlemine on ainult üks osa tee kavandamisest ja selle rakendamine sõltub riistvarast. Nagu eespool arutatud, on trajektoori planeerimise peamine riistvara järgmine:

kooderid;

inertsiaalsed andurid;

tehnilised nägemissüsteemid;

trajektoori genereerimine, mis põhineb navigatsiooni- ja asukohasüsteemide GLONASS või GPS andmetel.

Kodeerijal põhinevate mobiilsete ratasrobotite positsioneerimine on laialt levinud. Nad tõmbavad ligi oma lihtsusega, kuid samal ajal on neil mitmeid puudusi, mis on seotud mõõtmiste täpsuse ja sagedusega, ja neid ei saa kasutada õhust ja mererobotitest. Seetõttu piirdume allesjäänud vahendite, nende eeliste ja puuduste kaalumisega.

Inertsiandurid. Mikro- ja nanotehnoloogia arenguga on inertsiaalsetel anduritel põhinevad trajektoori kavandamise meetodid muutunud väga tavaliseks. See kehtib ka väikeste mehitamata õhusõidukite kohta, näiteks kvadkopter.

Inertsiandurite hulka kuuluvad tavaliselt mikroelektromehaanilised güroskoobid, kiirendusmõõturid ja mõnikord ka magnetomeetrid. Teoreetiliselt pakuvad need andurid kogu vajaliku asukohateabe. Kuid MEMS-i andurid töötavad peamiselt siis, kui tekivad Coriolise jõud, ja need ei näita mitte pöördenurka, vaid nurkkiirust. See tekitab vajaduse integreerimise järele analoogsignaali ja summeerimise korral diskreetse signaali korral. Selle tulemusel on pöörde kaudne mõõtmine ligikaudne ja sõltub signaali diskreetimissagedusest, kuna lõpuks tuleb väljundsignaal digiteerida.

Veel üks pöörde signaalide tõrkeallikas on null-triivi avaldumine güroskoobis - nähtus, kui isegi staatilise asendi korral näidatakse groskoobi väljundi nurga muutust.

Läbitud lineaarse vahemaa hindamiseks kasutatakse kiirendusmõõturit. See võimaldab teil määrata lineaarkiirenduse ulatust. Kuid kiirendusmõõturid on vastuvõtlikud kõrgsageduslike ja suure amplituudiga häiretele, millest on üle saada lisafiltrite abil (näiteks Kalmani filter). Filtreerimise tulemusena integreeritakse ka signaal läbitud vahemaa väärtuse saamiseks, mis põhjustab tõrke.

Optiline odomeetria on kaamerate ja videokaamerate abil asukohateabe hankimine. See meetod kuulub arvutinägemissüsteemide algoritmidesse. Optilise odomeetria tulemusel saadakse teave läbitud vahemaa ja liikumissuuna kohta. Optiline odomeetria algoritm koosneb sammudest, nagu pildi hankimine ja selle korrigeerimine, võtme sihtpunktide tuvastamine sõltuvalt valitud tuvastusalgoritmist, optiliste vooluvektorite kontrollimine ja kaamera kanduri (UAV) liikumise määramine. Selle meetodi puudusteks on sama tüüpi piltide ebakindlus ja vajadus arvestatava arvutusvõimsuse järele.

Navigatsioonisüsteemide rakendamine. See meetod keskendub satelliittehnoloogiale, mis võimaldab kauguse mõõtmist ja positsioneerimist (jälgimise korral). Satelliitsignaal on saadaval peaaegu kõikjal Maa pinnal. Kahjuks näitavad registreeritud õnnetused, et 15% juhtudest on mehitamata õhusõidukite õnnetuste põhjuseks side kadumine ja satelliitnavigatsioonisüsteemi täpsus, mille kvaliteet sõltub otseselt saadaolevate satelliitide arvust. Mõõtmiste kvaliteet sõltub ka satelliidi orbiidi asukohast ja kaldest Maa suhtes. Uusimad satelliidid määravad asukoha täpsusega 60 cm kuni üks meeter.

Lennutrajektoori planeerimisstruktuuri omadused 1.3.

quadrocopter Uuringu eesmärk on saavutada täielik autonoomne lend. See ülesanne hõlmab kolme omavahel seotud alamülesannet:

missiooni kavandamine, vastava trajektoori genereerimine ja kvadcopteri lennu juhtimine mööda saadud trajektoori.

Lennureiside kavandamine. Selles etapis tehakse kindlaks, milline meetod on sobiv: globaalne või kohalik. Samal ajal sorteeritakse ka ülesanded, mis tuleb lahendada vastavalt valitud lähenemisviisile.

Globaalset trajektoori planeerimise meetodit saab rakendada kvadkopteritele, mida kasutatakse patrullimisel, kontrollpunkti lendudel, hoonete kontrollimisel jne. Kohalik planeerimismeetod, mida kasutatakse ruutkontrolliks kasutatava kvadkopteri jaoks dünaamilises ja muutuvas lennukeskkonnas, mobiilse agensi jälgimiseks, takistuste vältimiseks jne Mõlemad meetodid realiseeritakse piloodi käitumisega analüütilise võrdluse teel: arvestades lõppsihtkohta (sihtmärki), kavandab piloot ühise trajektoori (globaalne planeerimine), mida tuleb sihtpunkti jälgida ja vältida teadaolevaid takistusi.

Piloodile edastatava teabe ebatäpsuse tõenäosuse tõttu pöörab ta vähem tähelepanu juba edastatud teabele ja kasutab usaldusväärsemat operatiivset kohalikku teavet lennu ajal aktuaalsete probleemide ja probleemide lahendamiseks (kohalik planeerimine).

Trajektoori genereerimine. Vastavalt valitud planeerimismeetodile määrab trajektoori generaator optimaalse lennukõvera ja edastab koordinaadid juhtimisülesandena autopiloodile. Kirjanduse ülevaates käsitletud genereerimismeetodid on erinevad. Need on otseselt seotud planeerimismeetodiga.

Otsesel ja pseudospektrilisel paigutusmeetodil on üks ühine joon: dünaamika on esitatud trajektoori diskreetsetes punktides. See võimaldab pidevat optimeerimist diskreetses mittelineaarses programmeerimisprobleemis, kasutades erineva kujuga polünoome.

Polünoomide lähendamisel saadud diskreetsete sõlmede olekute täpsuse kontrollimiseks kasutatakse otsese paigutamise meetodit. Kuid see seab mittelineaarsele programmeerimisele täiendavaid piiranguid. Need piirangud on lisaks töötlemisvõimsuse nõuetele. Lisaks on mittelineaarsed lahendused vähem täpsed kui analüütilised tuletusmeetodid.

Viimane proovivõtmisetapp tuleks valida väga hoolikalt, kuna derivaatide lahuse täpsus mõjutab otseselt optimaalse lahenduse kiirust ja täpsust.

Neuraalvõrgu lähendamismeetodid välistavad positsioneerimisvajaduse ja arvuliste või automaatsete tuletusarvutuste tegemise, lähendades neuraalvõrguga dünaamikat lühikeseks kindlaksmääratud ajaperioodiks. Pärast seda konstrueeritakse trajektoor rekursiivselt. See meetod ei taga siiski nõutavat jõudlust, kuna närvivõrgud põhinevad heuristilisel õppemeetodil. Seetõttu on varem teadaolevas staatilises keskkonnas trajektoori genereerimiseks soovitatav neuraalvõrgu lähendamine.

Otsimismeetodid on kiiremad kui ülalnimetatud algoritmid, kuid lokaalne miinimumprobleem on nende suur puudus.

Lennujuhtimine. Juhtimisülesande täitmiseks on vaja lennu olekuid reguleerida vastavalt antud koordinaatidele.

Lennuseisundites on kuus vabadusastet: kolm pöörlevat ja kolm translatsioonilist liikumist: piki sammu telge juhitakse kaldenurka ja translatsioonilist liikumist; piki rulli telge, rulli nurk ja translatsiooniline liikumine; piki käänetelge kontrollitakse pöördenurka ja lennukõrgust. Lennujuhtimissüsteemi modelleerimiseks kasutatakse kahte lähenemisviisi: lineaarset ja mittelineaarset.

Lineaarses modelleerimises määratakse juhtimisseadused ideaalsel viisil, kus lennu olekud pole omavahel seotud, samas kui kvadkopteri mittelineaarses mudelis võetakse arvesse väikeste nurkade trigonomeetriat, mõnikord võetakse arvesse ka kvadkopteri konstruktsiooni raskuskeskme asukohta ja paindlikkust.

Kirjandus kajastab kahte lähenemist UAV juhtimisele, need põhinevad lineaarsel mittelineaarsel modelleerimisel. Nagu varem arutatud, põhineb lineaarse lähenemisviisi puhul autopiloodi juhtimisalgoritm lineaarsel ruutkeskmisel juhtimisel (LQR) ja LQR, mis on optimeeritud Kalmani filtri abil.

Lisaks kasutatakse tehisintellektil põhinevaid algoritme kvadraktori juhtimiseks etteantud trajektooril, sealhulgas hägune loogika, närvivõrkude variandid ja isegi kombineeritud neuro-hägusad kontrollerid.

Quadcopteri matemaatiline mudel on lineaarne.

AI-põhiste lennuriikide lennujuhtide eeliseks on lennukeskkonna muutustega kohanemine. Reaalajas juhtimisprotsess ei pruugi kiiruse osas optimaalsuse kriteeriumile vastata, eriti mittelineaarse lähenemisviisi korral modelleerimisele.

Lineaarsel lähenemisel kvadrocopteri modelleerimisele saadakse neli autonoomset juhtimissilmust, mis viib asjaolu, et pöörleva või translatsiooni liikumissilmuse väljundi muutus ei mõjuta järelejäänud juhtimissilmuseid. See eeldus on tehtud selleks, et õigustada lennuliikluse kontrolöride sünteesi jaoks moodsa juhtimisalgoritmi valikut.

Realistlikum lähenemisviis kvadkopteri modelleerimiseks ja juhtimiseks on juhtsilmuste ühendamine omavahel ühendatud kujul. Sellisel juhul põhjustab sisemise (pöörleva liikumise) või välise juhtahela (translatsiooniline liikumine) mis tahes väärtuse muutumine muutused kõigis teistes vooluringides.

Ülaltoodud lähenemisviis on keerukam nii riigimuutuste seaduste kujundamisel kui ka kontrollisüsteemi sünteesil.

On uuringuid, milles uuritakse raskuskeskme positsiooni mõju UAV-i juhtimisele. See on oluline vertikaalse õhkutõusmise ja maandumisega õhusõidukite ning eriti kvadkopteri jaoks, kuna kogu tagasiside süsteem põhineb inertsiaalsetel juhtimisanduritel (güroskoop, kiirendusmõõtur).

Lennutrajektoori kavandamise süsteemi nõuded ja 1.4.

nelikopteri juhtimine Praegu peab navigatsiooni- ja lennujuhtimissüsteemide sünteesi standard vastama õhusõidukite viienda põlvkonna kriteeriumidele:

stealth, suur manööverdusvõime, arenenud avioonika, mis põhineb tehisintellektil ja võimalus teostada mitmeotstarbelist lendu.

Quadcopteri jaoks pole stealth või stealth lennu ajal põhikriteeriumid, kuna selle lennuulatus on piiratud.

Nõuded navigeerimisele, trajektoori planeerimisele ja juhtimissüsteemile on siiski kõrged. Selle põhjuseks on kvadkopteri ebastabiilsus lennu ajal, mida kinnitab registreeritud õnnetuste arv.

USA sõjaväe statistika järgi UAV-de ohutuse kohta ületab nende süsteemide praegune õnnetuste arv 100 korda mehitatud lennukite õnnetuste arvu. Muu statistika kohaselt on Ameerika kommertslennukite õnnetuse tõenäosus USA õhuruumis 0,06 miljoni lennutunni kohta ja UAVi "Global Hawk" tõenäosus

tõuseb 1600-ni miljoni lennutunni kohta. Nende õnnetuste põhjused on erinevad. Diagrammil (joonis 1.2) on näidatud Ameerika sõjaväe UAV-de rikete ja õnnetuste põhjused.

- & nbsp– & nbsp–

Statistikast järeldub, et UAV juhtimisalal on kõige rohkem probleeme, summeerides operatsiooni tõenäosuse kontrolli ja kommunikatsiooni tõenäosusega (kokku 54%). Seetõttu võime lendamise robotiseerimise seisukohast järeldada, et UAV-lennu autonoomia ja kontrolli probleemide lahendamisega on võimalik vähendada õnnetuste tõenäosust ja arvu. Autonoomia tähistab siin trajektoori kavandamist ja jälgimist rongisiseste automaatsete juhtimissüsteemide abil.

Quadrocopteritel on halvim tehniline vastupidavus igat tüüpi UAV-ide seas. Järelikult võivad tehnilised põhjused ja kontroll olla quadcopteri lendudele tõsiseks ohuks.

See õigustab nende pöörlevate tiibadega miniatuursete õhusõidukite uurimise olulisust ja vajalikkust, et saavutada optimaalne lennuautonoomia ja kvadkopterite juhtimine.

Seetõttu on trajektoori planeerimise ja lennujuhtimissüsteemide jaoks järgmised peamised nõuded:

juhtimissüsteemi intelligentsus ja kohanemisvõime, mis on stabiliseerimise ja toimimise seisukohast optimaalne;

oskus planeerida ja genereerida trajektoori erinevateks lennuülesanneteks;

puudub sidekaotuse mõju trajektoori planeerimisele.

Nagu ülaltoodust nähtub, puudub lennutrajektoori kavandamisel universaalne lähenemisviis ning olemasolevad piirangud on tingitud planeerimisalgoritmide puudustest.

Seetõttu keskendume kohaliku ja globaalse planeerimise jaoks sobiva planeerimisalgoritmi väljatöötamisele. Seda saab teha tehnilise nägemissüsteemi (STS) alusel, mille abil kvadkopter täidab kahte ülesannet:

1) üldine planeerimine: lend kontrollpunktides, kvadkopter järgib enne lendu määratud koordinaate;

2) kohalik planeerimine: kvadkopter jälgib mobiilset agenti värvimarkeri abil.

1.5. Peatüki järeldused

1. UAV-lennu autonoomia realiseerimise meetodite analüüs näitab, et praegu on olemas mitmesuguseid trajektoori planeerimise algoritme, mille tõhususe määravad suuresti lennuülesanded. Välja töötatud algoritmid võimaldavad genereerida lennukoordinaate lokaalses või globaalses trajektoori kavandamise režiimis, mis ei võimalda saavutada nende rakendamise universaalsust.

2. Lennukontrolli lähenemisviiside analüüs näitas, et juhtimisseaduste saamiseks kasutatakse kahte modelleerimismeetodit: ideaalne lineaarne ja reaalne mittelineaarne. Mittelineaarse mudelirakenduse eripära on optimaalsete positsioonikontrollerite väljatöötamine. Quadrocopteri erinevate mudelite uurimise tulemusel leiti, et quadrocopteri raskuskeskme nihke ja güroskoopilise mõju mõju lennu stabiliseerimisele ei võetud arvesse.

3. Nägemissüsteemil põhineva lennutrajektoori kavandamise meetodite väljatöötamiseks kasutatakse asukoha määramiseks lisanavigatsioonisüsteeme, mis tuleneb UAV-i sõltuvusest lisaseadmete täpsusest ja saadavusest.

4. Juhtimismeetodite analüüsi ja UAV-lennutrajektoori kavandamise põhjal määrati lõputöö eesmärk välja töötada mehhatrooniline süsteem, mis on võimeline efektiivselt juhtima kvadrocopteri lendu, võttes arvesse raskuskeskme nihkumist ideaalsest asendist, mis põhineb optimeeritud hägusatel kontrolleritel osakeste sülemmeetodi abil, näiteks mobiilne marker, võttes arvesse optilise odomeetria meetodite abil tuvastamise määramatuse tõenäosust ilma abinavigatsioonisüsteemideta.

2. PEATÜKK IDENTIFITSEERIMINE JA MATEMAATIKA

QUADCOPteri modelleerimine kui objekt

JUHTIMINE

Selles peatükis käsitletakse nelikopteri kui automaatse juhtimisobjekti aerodünaamilisi omadusi. Aerodünaamilise analüüsi eesmärk on kindlaks määrata kvadkopteri toiteahel, määrata ruumis liikumise võrdlusmõõt ja töötada välja diferentsiaalvõrrandite abil kvadrocopteri dünaamika mudel, samuti moodustada kvadrocopteri autonoomse lennu seadused.

See peatükk keskendub nelikopteri modelleerimisele ja seda võib sõltuvalt eeldustest pidada nii lineaarseks kui ka mittelineaarseks. Maailmatrend selles suunas kipub kujutama kvadkopterit mittelineaarse objektina. See lähenemisviis on realistlikum. Sellega seoses pakume välja nelikaromeetri mittelineaarse mudeli, võttes arvesse raskuskeskme nihkumist ideaalsest geomeetrilisest asendist, mis langeb kokku massi keskpunkti positsiooniga.

Aerodünaamiline ja matemaatiline analüüs 2.1.

nelikopteri kui juhtimisobjekti kirjeldus ja selle lennurežiimide kirjeldus Ruumis on nelikopteril kuus vabadusastet ja selle liikumist kirjeldatakse kuue diferentsiaalvõrrandiga (Euleri võrrandid). Nende võrrandite lahendus võimaldaks üldjuhul kindlaks määrata kvadrocopteri ruumilise liikumise olemuse igal ajahetkel ja eriti hinnata selle liikumise stabiilsust.

Nende võrrandite otsene lahendus tekitab teatavaid raskusi isegi tänapäevaste arvutite kasutamisel. Kui aga esialgse lennurežiimi jaoks võtame ühtlase sirgjoonelise lennu ilma libisemiseta ja peame liikumisparameetrite kõrvalekaldeid algväärtustest üsna väikesteks, siis kvadrakopteri sümmeetria tõttu saab kuue liikumisvõrrandi süsteemi jagada kaheks sõltumatuks võrrandisüsteemiks, mille täpsusaste on teadmata ja mis kirjeldab kvadraadi liikumist sümmeetriatasandil. (nn pikisuunaline liikumine) ja kahes teises tasapinnas (külgsuunaline liikumine).

Quadrocopteri asukoha ja liikumise kvantitatiivseks kirjeldamiseks ruumis kasutatakse mitmesuguseid koordinaatsüsteeme: inertsiaalset, maapealset ja mobiilset. Ühe või teise koordinaatsüsteemi valiku määrab tavaliselt lahendatav probleem.

Fikseeritud või tavaline maapealne koordinaatsüsteem z z z. Selle päritolu asub maa pinnal ja teljed on selle suhtes fikseeritud. Z z-telg on suunatud ülespoole mööda kohalikku vertikaali, s.o. sirgjoonel, mis langeb kokku raskusjõu suunaga. H- ja z-teljed asuvad lokaalses horisontaaltasandis, moodustades parempoolse ristkülikukujulise ristlõikega Descartes'i koordinaatsüsteemi. Telgede suund tahapoole valitakse vastavalt ülesandele.

Ühendatud või teisaldatav koordinaatsüsteem k k k k. See koordinaatsüsteem langeb kokku kvadkopteri kere telgedega. Selle alguspunkt k asub kvadrocopteri massikeskmes ja telgi k kuni k pööratakse fikseeritud koordinaatsüsteemi z z z telgede pöörde-, kalde- ja pöördenurga võrra, nagu on näidatud joonisel fig. 2.1. Pikitelg k k asub sümmeetriatasandil

Joonis 2.1 Quadcopteri asendi koordinaatide ja tugisüsteem

quadcopter ja suunatakse sabast nina. Tavaline telg OkYk asub kvadkopteri sümmeetriatasandil ja on suunatud ülespoole. Risttelg OкZк on risti kvadkopteri sümmeetriatasapinnaga.

Rullinurk on nurk kk-risttelje ja tavalise koordinaatsüsteemi 3h-telje vahel, nihutatud asendisse, kus pöördenurk on null. Valtsnurk on positiivne, kui nihutatud z-telg on põikteljega joondatud, keerates selle telje suunas päripäeva pikitelje ümber.

kuni k Piki nurk on nurk pikitelje ja horisontaaltasandi vahel tavalisest koordinaatsüsteemist. Seda tuleks pidada positiivseks, kui pikitelg on alates horisontaaltasapinnast.

Kaldenurk on nurk telje vahel tavalisest koordinaatsüsteemist ja pikitelje projektsioonist horisontaaltasapinnani normaalsest koordinaatsüsteemist. Stabiliseerimisnurk on positiivne, kui z z-telg on joondatud horisontaaltasandi pikitelje projektsiooniga, keerates selle telje suunas päripäeva z z-telje ümber.

Kvadroskoobi kui ruumi jäiga keha translatsiooniline liikumine on selle massikeskme liikumine Maa suhtes.

Liikuva koordinaatsüsteemi quadcopteri asendi parameetrite telgede suund, mille lähtekoht asub kvadcopterite massi keskpunktis, valitakse vastavalt käimasolevale ülesandele. Kvadroskopteri ruumilist asendit selle translatsiooniliikumise ajal Maa suhtes kirjeldatakse täielikult kolme parameetriga: laius (F), pikkus (L) ja kõrgus (H).

Lisaks translatsioonilisele liikumisele sooritab kvadrocopter ka pöörlemisliikumise maapinna suhtes, mis on liikumine selle massikeskme ümber.

- & nbsp– & nbsp–

Seetõttu on RX, RY ja RZ abil võimalik kindlaks teha kvadkopteri liikumised maapinna suhtes igal ajahetkel. See aitab jälgida väikelennuki pardal olevate mõõtesüsteemide korrektset toimimist.

Quadcopter suudab lennata ainult neljas režiimis: rulli, helikõrguse, suuna ja suunaga. Aerodünaamika seaduste abil on võimalik koostada üldistatud liikumisvõrrandid, mis kirjeldavad kvadkopteri lennu matemaatilist mudelit. Aerodünaamiline disain põhineb kahel teoorial: momentide teoorial ning labade konstruktsiooni ja toime teoorial. Momentide teooria modelleerib rootorit kui ideaalset ajamit, mida kujutatakse lõpmata õhukese ketana, mille pöörlemisel saadakse püsikiirus piki pöördetelge hõõrdumist arvestamata. Kõik rootorile mõjuvad aerodünaamilised jõud ja momendid määratakse lõiketeooria abil. Esitame nelikopteri aerodünaamilise mudeli, mille eelduseks on järgmised tegurid: ketta paksus on lõpmata väike;

vertikaalne õhu kiirus on rootori ümber konstantne; õhk on ideaalne kokkusurumatu gaas; rootorid on jäigad, rootori võlliga paralleelselt mõjuv jõud on määratletud kui rootori tõukejõud T ja rootori teljega risti asetsev jõud on määratletud kui rummu jõud Tc. Rootoril tegutsevad momendid pidurdavad MT ja liikuvaid MT momente.

Kuna arvutamisel ei arvestata hõõrdumist, võib eeldada, et labale mõjuv tõstejõud on umbes suurusjärku suurem kui takistusjõud. Joon. 2.2. Selgelt nähtavad kõik värvitud aerodünaamilised jõud ja hetked.

Joonis 2.2 Rootorile mõjuvad aerodünaamilised jõud ja momendid Quadcopterid on modelleeritud nelja põikkonfiguratsiooni põhimõttel töötava rootori kombinatsioonina.

Üsna õhuke ja kerge ristõieline raam ühendab mehaanilisi mootoreid (mis on raamist raskemad). Iga propeller (propeller) on mootoriga ühendatud käigukastide kaudu. Kruvide kõik pöörlemisteljed on jäigalt fikseeritud ja paralleelsed. Lisaks on neil terade kindel pöörlemissagedus, mille õhuvool suunatakse allapoole, et saada tõstejõu suund ülespoole. Mootorid ja käigud ei ole kvadkopteri lennul põhilised, kuna liikumine on otseselt seotud ainult sõukruvide pöörlemiskiirusega.

Teisene mehaaniline komponent on käigukast selles mõttes, et see ei mängi olulist rolli kvadkopteri lendamise mõistmisel. Kuid kõiki neid komponente käsitletakse hiljem reaktiivse juhtimise kirjelduses.

Quadcopteri liikumise hindamiseks kaaluge põhimudelit, mis koosneb ainult kergest ristõielisest tugistruktuurist, mille otsa on paigaldatud neli kruvi. Esiosa (rootor 1) ja tagumine (rootor 3) kruvid pöörlevad vastupäeva, samal ajal kui vasak (rootor 2) ja parem (rootor 4) pöörlevad päripäeva. See kahekordne vastassuunas pöörlev konfiguratsioon välistab vajaduse sabarootori järele, näiteks tavalise kopteri korral. Joon. 2.3 näitab kvadkopteri struktuuri visandeid.

Iga kruvi nurkkiirusi tähistatakse indeksiga, mis vastab rootori seerianumbrile. Lisaks iga propelleri muutuvale kiirusele tähistab nool üles kiirusvektorit ja osutab alati üles. Seetõttu ei tohiks parema käe reeglit (pöörlemine päripäeva) vastu võtta, kuna rootor esindab ka vertikaalset tõukejõu vektorit.

- & nbsp– & nbsp–

Joonis 2.3 Quadrocopteri lihtsustatud kiire skeem vastavalt joonisel fig.

2.3, kõik sõukruvid pöörlevad sama kiirusega i [rad s-1], see põhjustab vastukaalu raskuskiirendusele järelmõjul, kui kvadkopter viib hõljumisprotsessi. Seega on kvadkopter statsionaarses režiimis, kuna selle praegusest asukohast teisaldamiseks pole jõudu ega momenti.

Vaatamata asjaolule, et quadcopteril on kuus vabadusastet, on see varustatud ainult nelja propelleriga, seetõttu on kõigi vabadusastmete jaoks soovitud olekut keeruline saavutada. Kõiki olekuid saab matemaatiliselt arvestada ja modelleerida, kuid tegelikkuses juhib kontrollsüsteem nelja olekut, mis on seotud nelja põhiliigutusega, mis võimaldavad kvadkopteril jõuda kindlale kõrgusele ja positsioonile. See tõuseb või langeb sõltuvalt kiiruse väärtusest. Esitame üleulatuva režiimi matemaatilise mudeli, kasutades järgmist:

4 (2.2) 1 = (+). (), =1

- & nbsp– & nbsp–

Joonis 2.5 Pigi režiim Pöördrežiim saavutatakse eesmise ja tagumise rootori kiiruse suurendamise (või vähendamise) või rootori vasaku ja parema pöörlemiskiiruse vähendamise või suurendamise teel, mis loob pöördemomendi kõrguste telje OZ suhtes.

Seetõttu pöördub kvadkopter OZ-telje suhtes. Laagri liikumine luuakse, keerates vasakut ja paremat kruvi päripäeva, samal ajal kui eesmine ja tagumine kruvi pöörduvad vastupäeva. Seega, kui kogu pöördemoment on tasakaalust väljas, pöördub kvadkopter ümber OZ. Joonis 2.6 näitab käänerežiimi.

- & nbsp– & nbsp–

Võrrandit (2.27) saab kasutada sammu telje kontuuri funktsionaalskeemi koostamiseks. See hõlmab pöörlevat liikumist ümber telje () ja translatsiooni (x). Rulliahela funktsionaalskeem on näidatud joonisel fig. 2.7.

- & nbsp– & nbsp–

Quadrocopteri analüüsi tulemusena saadud funktsionaalskeemid (joonis 2.72.10) esindavad kvadrocopteri kogu struktuuri.

Nihutatud raskuskeskmega kvadkopteri kujutis on 2.3.

mittelineaarne objekt ja selle matemaatiline modelleerimine Lendavaid roboteid klassifitseeritakse sageli suuruse ja kaalu järgi, näiteks mikrolennukid (MLA), nende maksimaalne suurus on 15 cm ja nende maksimaalne kaal on umbes 150 g.

Miniklassi mehitamata õhusõidukite minimaalne suurus on kuni üks meeter ja maksimaalne kaal 1 kg.

Nagu näidati, saab seadet juhtida nelja vabadusastmega otse, muutes mootorite pöörlemiskiirust. Seega kuulub nelikopter mittelineaarselt juhitavate süsteemide eriklassi, kuna kuue vabadusastme juhtimine toimub ainult 4 juhtimissisendi kaudu.

Tänapäeval kasvavad nõuded õhusõidukite autonoomse lennu valdkonnas pidevalt, hõlmates suurt dünaamikat ja manööverdamisvõimet väikestel kiirustel, võimalust jälgida sihtmärke ja lahenduse mittelineaarsust. Samuti on kehtestatud nõuded globaalset stabiilsust tagava reaalajas olevate riiklike juhtimissüsteemide optimaalsusele ja usaldusväärsusele.

Kohe tuleb märkida, et praegu laialt levinud lineaarse juhtimise meetod on kvadrocopteri jaoks vastuvõetamatu, kuna see on juhtimisobjektina mittelineaarne.

Lennu autonoomsuse tagamiseks on lisaks juhtimisülesandele vaja arvestada trajektoori kavandamise ja navigeerimise probleemidega. Navigeerimise küsimusega edukaks lahendamiseks tuleks meenutada, et kõik inertsiaalsed navigatsioonisüsteemid kannatavad triivi integreerimise all, kuna tagasisidesignaalide vead integreeruvad järk-järgult kiiruse ja asukoha hälvete hulka. Neid vigu saab kompenseerida ülitäpsete andurite, näiteks GPS, radari või laserskanneri, lisakommunikatsiooniga. Mis tahes siseruumides navigeerimise kontseptsiooni peamine probleem on see, et sellist välist navigatsioonisüsteemi nagu GPS ei peeta usaldusväärseks ega alati kättesaadavaks.

Võrguühenduseta lokaliseerimise probleemi võib jagada kaheks alamprobleemiks. Üks neist on kvadkopteri globaalne lokaliseerimine, s.t. positsiooni hindamine ilma eelnevate teadmisteta teie asukoha ja kaardi orientatsiooni kohta. Teine ülesanne on jälgida trajektoori sensorite (güroskoop, kiirendusmõõtur) abil, mis viib tulemusega, millel on viga. Selle põhjal on autonoomse lokaliseerimise küsimuse lahendamiseks vaja rühmitada kogu teave, mis tuleb kohalikest anduritest (güroskoop, kiirendusmõõtur), lisaanduritelt, radarilt või laserskannerilt), et määrata enda (GPS, asukoha või lennu orientatsioon).

Quadcopteri kasuliku koormuse piirangute tõttu saab abivahendina kasutada ainult väikeseid ja kergeid andureid. Seetõttu tuleb anduri mudeli arvutamisel arvestada kõigi vabadusastmetega. Kvadroskopteri olekuruum on kuuemõõtmeline, mis muudab sellise üldise lähenemise nagu näiteks Monte Carlo lokaliseerimisprobleemides väga raskesti rakendatavaks, kuna lahendus kasvab eksponentsiaalselt koos riigiruumi mõõtmega. Võib eeldada, et reaalajas arvutamine pole võimalik.

See artikkel keskendub kvadkopteri ebastabiilsele ja mittelineaarsele käitumisele. On ilmne, et sellistes süsteemides on oluline raskuskeskme (CG) nihkumine ideaalsest asendist. Näiteks aku või kandevõime andurite kinnitamine, aga ka koormate tõstmine või langetamine nihutab CG-d ja keelab välja töötatud kontrollerid originaalsüsteemi jaoks koos originaalse CG-ga. Nihutatud CG tõttu tajuvad inertsiaalsed andurid täiendavaid kiirendusi ja kiirusi, mis mõjutab kvadkopteri lõppasendit fikseeritud koordinaatsüsteemis.

Quadcopteri modelleerimise üldtunnustatud lähenemisviis põhineb ainult ideaalsetel raskuskeskmega mudelitel.

Kuna ühte vabadusastet saab juhtida ühe juhtsilmuse abil, juhitakse kontrollimatuid vabadusastmeid inertsiaalsete ja güroskoopiliste jõudude abil. Raskuskeskme nihe muudab inertsimomendi komponente fikseeritud koordinaatsüsteemi suhtes, mis omakorda põhjustab muutusi Euleri nurkade väärtustes. Inertsmomendi uus väärtus sõltub vahemaast, mille võrra raskuskese on liikunud. Seda saab arvutada järgmise avalduse abil:

2 \u003d 1 +. ct, (2.36) kus 2 on inertsimomendi uus väärtus olekute mõõtmiskeskme suhtes; 1 inertsimomendi vana väärtus raskuskeskme suhtes, kvadkopteri mass; ct on kaugus ideaalist tegeliku raskuskeskmeni.

Et analüüsida vahemaa muutmise mõju lennutingimustele, muudame ct väärtuse 0,1 kuni 10%. Selleks võtame kvadrapeetri lineaarse mudeli (vt võrrandid juhtimissüsteemi jaotises). Joon. 2.11 näitab raskuskeskme uut asukohta.

- & nbsp– & nbsp–

Nagu näha jooniselt fig. 2.12, ei olnud kvadkopteri lennuseisundite automaatse juhtimise süsteemil aega soovitud trajektoori jälgimiseks piki sammu ja veeretelge.

Kuna regulaatori koefitsientide arvutamisel võetakse arvesse raskuskeskme ideaalset asukohta, edastavad juhtsensorid tagasisidesignaalides ebatäpse teabe. Nagu simulatsiooni tulemus näitab, võib kõrvalekalle ulatuda kuni 20% -ni (10% nihkekaugusest). See kinnitab, kui oluline on kvadroskoobi simuleerimisel arvestada raskuskeskme tegeliku asetusega.

Joonis 2.12. Ct erinevate väärtuste simulatsioonitulemused. Nelikopteri jet-lennujuhtimise kontseptsioon punktis 2.

tundmatu keskkond Nagu varem arutatud, on kvadkopteril, nagu ka teistel pöörleva tiivaga õhusõidukitel, üks lennumehhanism.

Rootorite pöörlemise kombinatsioon põhjustab rõhu muutuse konstruktsiooni ümber, seetõttu tõstab või liigutab kvadkopter piki, rull- ja pöördetelge ümber ainult vastavalt tekkivale kogujõule. Esitame kvadkopteri mittelineaarse mudeli, kasutades Newtoni-Euleri võrrandit. Quadcopteri liikumist kirjeldavad valemid on ühendatud lingitud koordinaatsüsteemis, kuna kvadroskoobi inerts ei ole ajafunktsioon. Järelikult saab 6-vabadusastmega jäiga keha kinemaatikat kirjeldada seotud koordinaatsüsteemis järgmise võrrandi abil:

- & nbsp– & nbsp–

- & nbsp– & nbsp–

- & nbsp– & nbsp–

З [0] \u003d \u003d \u003d \u003d,

- & nbsp– & nbsp–

() = [ 4) (1) ] = ;

(K \u003d 1 \u003d 1 + 2 3 + 4, kus kõigi rootorite pöörlemiskiiruse vektor, rad s-1; propellerite pöörlemiskiirus, rad s-1; propelleri güroskoopilise efekti maatriks, H m s-2.

Sellest lähtuvalt on aerodünaamilisest seisukohast lähtudes momendid ja jõud võrdeliselt propelleri kiiruse ruuduga.

Järelikult on alalisvoolu liikumismaatriks võrdeline ka vektori ruuduga. Seejärel saate arvutada liikumisvektori K () järgmise võrrandi abil:

(1 + 2 + 3 2 + 4 2) K () \u003d DK 2 \u003d \u003d, (2 2 4 2) (2,46) (3 2 1 2) [(2 + 2 2 2)]

- & nbsp– & nbsp–

Siit leiate vektorkomponentide avaldisi:

1 = (1 2 + 2 2 + 3 2 + 4 2);

4 = (2 2 + 4 2 3 2 1 2).

- & nbsp– & nbsp–

Quadcopteri üldistatud kiirendusvektor Г leitakse võrrandite (2.50) ja (2.51) abil:

- & nbsp– & nbsp–

1 (2.53) = + () ;

- & nbsp– & nbsp–

Pärast quadcopteri komponentide dünaamika ja ühenduste seaduste kindlaksmääramist võite saada quadcopteri lennujuhtimissüsteemi struktuuri. See koosneb järgmistest plokkidest:

- trajektoori generaator - lennuülesanded. Kui planeerimine on globaalne, võib selle salvestada mikroprotsessorisüsteemi ROM-is, vastasel juhul genereeritakse see lennu ajal sõltuvalt kohaliku planeerimise algoritmist;

- väline juhtahel. See on quadcopteri positsiooni juhtimissilmus. See sisaldab juhtseadmeid translatsiooniliseks liikumiseks mööda veeremis-, kalde- ja pöördetelge. Plokiväljund on signaal Euleri nurkade moodustamiseks;

- keskmine juhtimissilmus. See on Euleri nurkade, st pöörlemisliigutuste ümber rulli, sammu ja pöördetelje pöörlemisliikumine.

Nende nurkade väärtused on vaja kindlaks määrata propellerite pöörlemiskiiruse reguleerimiseks ja soovitud lennurežiimi saamiseks

- alumine juhtsilmus. Selle seadme eesmärk on kvadkopteri otsene stabiliseerimine propelleri kiiruse muutmise teel.

Joonis 2.15 Quadcopteri lennujuhtimissüsteemi funktsionaalskeem, mis põhineb reaktiivse juhtimise põhimõttel. Quadcopteri lennu täielik funktsionaalne juhtimissüsteem on näidatud joonisel fig.

- & nbsp– & nbsp–

Selles peatükis peeti kvadrokopterit automaatse juhtimise objektiks.

1. Selle aerodünaamiliste omaduste analüüsi põhjal leiti, et kuue vabadusastmega kvadrocopteril on ainult neli lennurežiimi: pöörlemis-, kalde-, suuna- ja üleulatuvus. Saadud lennurežiimide matemaatilisi mudeleid kasutati kvadkopteri lineaarse mudeli määramiseks.

2. Aerodünaamiline ja jõu analüüs näitasid, et automaatse juhtimisobjekti realistlikumaks esitamiseks on vaja arvestada kvadkopteri mittelineaarsustega.

3. Vaadeldi kvadrocopteri raskuskeskme nihke mõju tema ideaalsest geomeetrilisest asendist selle positsioneerimisele.

Soovitud trajektoorist kõrvalekalde analüüs näitas, et nihketegurit arvesse võtmata on võimalik tunnistada positsioneerimisviga piki rulli ja kalde telge 120% piires võrdeliselt nihke väärtusega 10%.

4. Tehakse ettepanek nelikopteri mittelineaarse mudeli kohta, võttes arvesse raskuskeskme nihkumist ja güroskoopilisi efekte kvadroskoobi liikumisseaduses.

Jõuanalüüs näitas, et lennu juhtimiseks on vaja reguleerida propellerite pöörlemiskiirust vastavalt genereeritud lennurežiimile. Samal ajal sünteesiti kvadkopteri reaktiivlennukite juhtimise seadused ja koostati juhtimissilmuste funktsionaalne diagramm.

3. PEATÜKK KVADROKOPTERI LENNU TRAJEKTORI PLANEERIMISSÜSTEEMI ARENDAMINE

Trajektoori planeerimine on quadcopteri autonoomse lennu teostamisel peamine teoreetiline ja praktiline küsimus.

Eelmistes peatükkides simuleeriti nelikopterit, määrati kehale mõjuvad jõud ja momendid, lisaks saadi nelikroopteri liikumisvõrrandid ruumis. Vaatame nüüd, kuidas neid võrrandeid kasutada autonoomse lennu rakendamiseks.

Nagu esimeses peatükis märgitud, tuleb lendude kavandamist vaadelda kahest vaatenurgast: lokaalselt ja globaalselt, et simuleerida piloodi tegelikku tegevust. Teise peatüki tulemuste põhjal oli raskuskeskme nihketeguri kasutamine kvadkopteri matemaatilises mudelis õigustatud. See võimaldas üksikasjalikumalt välja töötada autonoomse lennu teostamise kontseptsiooni ja saavutada kvadrokopteri optimaalne positsioneerimine ilma abinavigatsioonisüsteemideta.

Loomulikult eelneb planeerimisalgoritmi globaalse osa kirjeldamine kohalikule osale, kuna globaalne algoritm vastutab lennu üldvaate eest, see tähendab lennu alguse ja lõpu kindlaksmääramise eest, võttes arvesse, et keskkond on teada. Selleks jagame peatüki ülesehituse kaheks põhiosaks. Esimeses osas vaatleme kvadkopteri trajektoori globaalset planeerimist teadaolevas keskkonnas A-tähe otsingu algoritmi abil, analüüsime selle eeliseid ja puudusi. Saadud tulemuste põhjal pakutakse esimeses osas välja uus planeerimisalgoritm, mis on tõhususe osas parem kui optimeeritud A-tähe algoritm. Algoritmi eesmärk on osata olemasolevat arvutusvõimsust kasutades rakendada reaalajas trajektoori kavandamist. Samal ajal jäävad uute ressursside kulud samaks.

Hübriidse globaalse otsingu algoritmi väljatöötamine 3.1.

kvadkopteri lennutrajektoori kavandamine A-tähe algoritmi ja potentsiaalsete väljade meetodi põhjal Globaalne algoritm peaks kaaluma teadaolevate takistuste vältimise meetodeid. Selleks kasutatakse optimeeritud trajektoori planeerimise otsingu algoritmi.

Trajektoori genereerimiseks kasutatakse A-tärni või A * algoritmi. Otsimisalgoritme on kasutatud ka erinevatel trajektoori genereerimise näidetel. Need on kiire toimega ja hõlpsasti rakendatavad. Nende tohutu puudus on siiski kohalik miinimumprobleem. Selles positsioonis olles ei suuda robot edasise liikumise osas otsust teha. Mehitamata õhusõidukite puhul on ülesanne tõsisem kui maapealsete robotite puhul. UAV võib jääda hõljumisrežiimi, kuni selle toide otsa saab. Quadcopteri puhul on selleks aku. Kääbuslennukite puhul peab aku vastu mitte rohkem kui 15 minutit. Sellest järeldub, et kohaliku miinimumi probleem on lennukite jaoks ohtlik olukord, kuna on olemas õnnetuse oht.

Selle probleemi lahendamiseks on pühendatud palju uuringuid. Selles töös kasutatakse kohaliku minimaalse probleemi lahendamiseks potentsiaalse välja meetodit.

Tärn on parima tulemuse otsingu algoritm graafikul, mis leiab kõige vähem aeganõudvat marsruuti ühest tipust (algus) teise (sihtmärk). Tippude läbimise järjekord määratakse heuristilise funktsiooni abil, mis arvutatakse vahemaa + kulutatud aja liitmisel. See funktsioon f (x) on kahe teise summa: ajakulufunktsioon g (x) vaadeldava tipu (x) jõudmiseks liikumise lähtepunktist ja heuristiline hinnang kaugusele h (x) vaadeldavast tipust lõpliku punktini. Lause (3.1) kirjeldab heuristilise funktsiooni leidmise meetodit:

() \u003d () + (). (3.1) Funktsioon h (x) peaks olema kehtiv heuristiline hinnang, see tähendab, et see ei tohiks sihtpunkti tipuni jäävat kaugust ülehinnata. Näiteks marsruutimisprobleemi korral võib h (x) tähistada kaugust sihtmärgist sirgjooneliselt, kuna see on füüsiliselt väikseim võimalik vahemaa kahe punkti vahel.

A-tähe algoritm on teatud tüüpi võrgu otsing robotiseeritud süsteemide tee kavandamiseks, kuna see peab ruumi 2D konfiguratsiooniks ja jagab selle geomeetrilisteks ühemõõtmelisteks kujunditeks.

Seetõttu võib öelda, et algoritm ei tunne ruumi elemente ära ega määra, millist konfiguratsiooni konfigureerida - 2D või 3D.

Algoritmi korrektseks kasutamiseks on vaja GPS-süsteemi või salvestada kaart autopiloodi mällu. Seetõttu töötab A-tähe algoritm ainult staatilistes ruumides, kus objektide ja takistuste asukoht trajektoori ja liikumise kavandamisel ei muutu.

Mõelgem siis miniatuurse lendava roboti - kvadkopteri - liikumise kavandamise probleem. See peab lendama punktist S (algus) punkti G (sihtmärk) püsiva lennukõrgusega Zconst, ilma et peaks põrkuma 2D-teekonna objektidega. Algoritm peab lahendama ka kohaliku minimaalse probleemi kokkupõrke korral. Pärast turvalise, optimaalse lennutrajektoori kavandamist on vaja saadud koordinaadid autopiloodi sisendile seada ja liikuda lahendada dünaamika pöördprobleem. Alustame liikumisruumiga. Lennukaart on näidatud joonisel fig. 3.1.

- & nbsp– & nbsp–

Kui eeldada, et kõik ruudud on ühemõõtmelised ja ruudu küljepikkus on 10, siis saame, et liikumine viiakse läbi punkti S keskpunktist järgmise punkti keskpunkti. Seetõttu võtab funktsiooni g (x) väärtus järgmisi väärtusi:

() \u003d 10, kui liikumine on risti;

() \u003d 14, kui liikumine on diagonaal.

Nüüd määrakem iga äärerakkude vaheline kaugus sihtmärgist G, võttes arvesse, et vahemaa arvutatakse ainult risti. Näitena ütleme, et kaugus punktist S3 punktini G on 4 lahtrit (joonis 3.3), seetõttu leiate funktsiooni h (x) väärtused järgmise valemi abil:

(3.2) () \u003d 10, kus K on rakkude arv, mis eraldavad mis tahes rakke (näiteks S3) ortogonaalselt sihtmärgist (G).

- & nbsp– & nbsp–

Pärast funktsiooni f (x) väärtuse leidmist peab kvadkopter liikuma lahtrisse, millel on funktsiooni f (x) väikseim väärtus. Seetõttu peab quadcopter liikuma lahtrisse S5, kuid enne seda võtab navigatsioonisüsteem järgmise sammu:

1. Määratakse S5 ümbritsevad rakud.

2. Funktsiooni g (x) väärtused säilivad.

- & nbsp– & nbsp–

- & nbsp– & nbsp–

- & nbsp– & nbsp–

Kasutades kvadkopteri teekonna leidmise ja optimeerimise algoritmi, leiame koordinaadid piki OX ja OY telge, mida mööda quadcopter peaks lendama. Nagu näha jooniselt fig. 3.7, muutuvad koordinaadid järsult, mis on kvadrokopteri juhtimise äärmuslik juhtum.

Quadcopteri juhtimise simuleerimise tulemused on toodud joonisel fig. 3.8.

- & nbsp– & nbsp–

Võimalike väljade meetodi abil optimeeritud A-tähe algoritm võimaldas trajektoori kavandamist rakendada teadaolevas keskkonnas, võttes arvesse teadaolevaid takistusi, ja seda tehes hoiti ära kohaliku miinimumi probleem.

Optimeeritud A-tähe algoritmil on aga mitmeid puudusi, mida tuleb enne trajektoori kavandamisel kasutamiseks soovitamist arvesse võtta. Esiteks on algoritmi jõudlus otseselt seotud kaardi või teadaoleva lennukeskkonna suurusega. Kui kohaliku miinimumi probleem ilmneb lennu ajal, tuleb arvestada kõigi lahtrite potentsiaalidega. Teiseks, kui algoritmi kasutatakse ilma abinavigatsioonisüsteemideta, tuleb takistuse koordinaadid kohapeal kindlaks määrata reaalajas.

Selleks on vaja piiratud kandevõimega quadcopteri pardale paigaldada andurid. Paralleelselt on vaja suurendada andmetöötlusressursse. Seetõttu on navigatsioonisüsteemidega ühendatud nelikopteri lennutrajektoori kavandamisel soovitatav kasutada optimeeritud A-tähe algoritmi, et vältida vajadust selle peale täiendavaid andureid paigutada.

Trajektoori kavandamine optilise odomeetria abil 3.2.

Selles etapis kaalutakse universaalset algoritmi trajektoori kavandamiseks ja genereerimiseks arvutinägemissüsteemi abil, mis põhineb geomeetrilisel lähenemisel, mis ühendab erinevaid koordinaatide referentssüsteeme. Samal ajal sõnastatakse teises peatükis pikslite koordinaatsüsteemist hübriidsele referentsraamile ülemineku seadused. Esitatud algoritmi saab kasutada lokaalse ja globaalse trajektoorgeneraatorina ilma abinavigatsioonisüsteemideta ja reaalajas lennurežiimis.

3.2.1. Globaalse trajektoori planeerimise algoritm Globaalse planeerimise ülesanne on lennata mööda kontrollpunkte. Seda lähenemisviisi on juba kasutatud kvadkopteri asukoha määramiseks ja kõrguse kontrollimiseks staatilise sildi värvi abil. Erinevus pakutud algoritmi ja nägemissüsteemi abil teadaolevate kvadkopteri juhtimismeetodite vahel on see, et autonoomse lokaliseerimise jaoks määrab kvadkopteri autopiloot kindlaks läbitud vahemaa, arvutades rootori pöördearvu ja pöörde külje, see tähendab, et see leiab seose pikselsüsteemi ja sellega seotud koordinaatide referentssüsteemi vahel. Sellisel juhul tekib küsimus lokaliseerimise iseärasuste kohta lennuautonoomia kontseptsioonis: kuidas kvadrokopter, miniatuurselt lendav robot, määrab, kui kaugele seda liigutada? Tavaliselt kasutatakse õhusõiduki, antud juhul nelikopteri, asukoha kindlaksmääramiseks globaalsest lokaliseerimissüsteemist ja pardaanduritest saadud teavet. Siin tehakse ettepanek lahendada probleem arvuti visioonisüsteemi ja optilise odomeetria meetodi abil, mis võimaldab igal ajaetapil optilise teabe (piltide) järjestuse põhjal kindlaks määrata liikumise asukoha ja suuna. Mõelge optilise odomeetria kontseptsioonile vastavalt kolmele taustsüsteemile (joonis 3.9):

fikseeritud või maapealne koordinaatsüsteem, milles arvutatakse tegelik lennutrajektoor;

seotud koordinaatsüsteem või tugisüsteem kvadkopteri suhtes;

võrdlusraam kaamera asendi järgi, kinnitatud teatud nurga all kvadkopteri telgede suhtes. Kaamera pikslid toimivad OfXfYf koordinaattelgedena.

Joonis 3.9 Autonoomse lennu probleemi koordinaatide referentssüsteemid Quadcopteri asukoha muutmiseks Maa suhtes, kasutades kaameraraame, on vaja leida geomeetrilised seosed erinevate koordinaatide referentssüsteemide vahel.

Quadrocopter AR DRONE on objekt, mille diagonaalide hälbed on 64 kraadi piires. Kasutades trigonomeetria seadusi (joonis 3.9), saame vertikaalse ja horisontaalse hälbe nurgad vastavalt 43,18 ja 51,62 kraadi.

Raadiotehnika, sealhulgas televisioonisüsteemid ja seadmed AVALDUS tehnikateaduste kandidaadi kraadi saamiseks Teaduslik juhendaja tehnikateaduste doktor ... "MARIA SERGEEVNA GRIDINA ÕLI KOHTAVATE JÄÄTMEKOMPONENTIDE MÕJU UURING HÜDRAULILISTE JÄÄTMEPRODEKTIDE KVALITEEDILE. Keemiateaduste juhendaja: keemiateaduste kandidaat ... "

"Al-Jaberi Ramzi Hamid Ettevõtte telekommunikatsiooni arvutivõrkude kaitse tõhustamine Jeemenis madala kindluse tingimustes. Eriala 05.12.13 - süsteemid, võrgud ja seadmed ..."

"SHMYREV Denis Viktorovitš TÖÖTLETUD PUIDU KONTEINERI TRANSPORTIMISE PARANDAMINE VETTranspordiga 05.21.01 -" Metsaraie ja metsanduse tehnoloogia ja masinad "DISSERTATSIOON tehnikateaduste kandidaadi kraadi saamiseks Teaduslik nõustaja: tehnikateaduste doktor, professor, Karpachev

"Gorbunov Sergei Andrejevitš PARAMEETRITE PARANDAMINE JA KOHALIKU ÕHU VENTILATSIOONI KOHALDATUD, ADAPTIIVSETE, RADIAALSE VORTEXI OTSENE VENTILAATORITE ARENDAMINE Eriala 05.05.06 -" Jekaterinburgi masinad "Lõputöö tehnikateaduste kandidaadi kraadi jaoks Makarov 5 Olukorra, probleemide ja kriteeriumide analüüs ... "

"Baga Vadim Nikolaevich UDC 621.5.02 + 621.22– TÖÖPROTSESSI MODELEERIMISEL PÕHJENDATUD PNEUMAATILISTE ÜHENDITE VÕLU ARVUTAMIS- JA LABIRÜNDIMISMENETLUSTE PARANDAMISE MEETODITE PARANDAMINE. tech. Teadused, professor Sumy - 201 Sisu ... "

“Zavgorodniy Dmitry Anatolyevich VENEMAA NOORTE PEREKONNASTE VÄÄRTUSED JA ORIENTATSIOONID DEMOGRAAFILISE KRIISI TINGIMUSTES: MÕJU TEGURID JA ARENDUSTEGEVUSSUUNAD 22.00.04 - sotsiaalne struktuur, sotsiaalsed institutsioonid ja protsessid Lõputöö sotsioloogiliste teaduste kandidaadi kraadi jaoks. ... S.I. Samõgin Krasnodar - 2014. aasta sisututvustus3.3 1. peatükk .... "

«ROMANIUK MARGARITA IGOREVNA METALLIDE VALMISTATUD PINNASE JUHTIVAHENDITE ULTRRAAKLIKUD JÄRGI ARVUTAMISE TEOREETILISED ALUSED Eriala 05.09.08 - Rakendusakustika ja helitehnika AVALDUS tehnikateaduste kandidaadi teaduskraadile, professor Nikolajevitšile SISSEJUHATUS OSA ... "

PÜLAEVA Ekaterina Mihhailovna TÕLGITAVA TEKSTI PÕHIMÕTTE TÄITMISE ALUSTAMINE: ÖKOLINGUISTILINE LÄHENEMISVIIS (põhineb A. Ivanovi romaanil "Geograaf jõi joogimaailma ja selle tõlget prantsuse keelde") Eriala 10.02.20 - Võrdlev ajalooline, tüpoloogiline ja võrdlev keeleteadus filoloogiateaduste kandidaat ... "

"KHOKHLOV Dmitri Jurjevitš PÕLLUMAJANDUSLIKU KOMPLEKTI TÖÖTAMATA TÖÖTAMATA TEHNOLOOGIA PARANDAMISE JA PARANDAMISE VAHENDITE PARANDAMINE Eriala: 05.20.02 - Elektrotehnoloogia ja elektriseadmed põllumajanduses"

"DORONINA Olga Ivanovna INFO-MÕÕTESÜSTEEM ÕHUJÕULIINIDE USALDATAVUSE JÄLGIMISEKS Eriala 05.11.16 -" Teabemõõtmis- ja juhtimissüsteemid (masinaehituses) "DISSERTATSIOON tehnikateaduste kandidaadi kraadi jaoks Teaduslik nõustaja: tehnikateaduste doktor ..."

"Mohammed Kamil Ali Gazi TARBIJATE SOOJUSTAMISEKS VÕIMSUSE PAIGALDAMINE IRAQi kliimatingimustes kasutatavaid päikeseküttega spetsialiste: 05.14.01 -" Elektrisüsteemid ja ... "

"Mihhailov Viktor Aleksejevitš TEADJA ELEKTRIKIIRKANDE KOKKUPÕHISE ALUSEL PARTI DIGITAALSE ARVUTIKOMPLEKTI KOMPLEKSIDE ANALÜÜSIMEETODITE JA MUDELITE ARENDAMINE NING ANALÜÜSIMÕISTETE HINDAMINE ... "

2016 www.site - "Tasuta elektrooniline raamatukogu - Abstraktid, väitekirjad, konverentsid"

Selle saidi materjalid postitatakse ülevaatamiseks, kõik õigused kuuluvad nende autoritele.
Kui te ei nõustu, et teie materjal sellele saidile postitatakse, kirjutage meile, kustutame selle 1-2 tööpäeva jooksul.

uudised haavade kohta. teooria- ja kontrollisüsteemid, 2013, nr 6, lk. 114-121

OBJEKTI JUHTIMISSÜSTEEMIDE LIIKUMINE

udk 681.5.075

KADROKOPTERI PROGRAMMI STABILISEERIMINE *

F. Yu.Baklanov ja V. M. Morozov

Moskva, Moskva Riikliku Ülikooli mehaanika teadusinstituut sai kätte 24. aprillil 2013, versioonis 28. juuni 2013

Vaadeldakse nelikroopteri - nelja rootoriga kopteri - juhtimisseaduse koostamise probleemi. Sellise seadme klassikaline disain on ristikujuline raam, mille ülaossa on paigaldatud elektrimootorid, mille propellerid on teljele jäigalt kinnitatud. Probleemi lahendamiseks pakutakse lähenemisviisi, mis põhineb kahetasemelise juhtimismeetodi rakendamisel, mille kohaselt nõutav kontroll konstrueeritakse programmeeritud juhtimise ja täiendava tagasiside summana, mis stabiliseerib võrrandisüsteemi nulllahenduse kõrvalekalde korral programmeeritud liikumisest. Mittestatsionaarse lineaarse võrrandisüsteemi täielik kontrollitavus kõrvalekalletega on rangelt tõestatud. Stabiliseeriva tagasiside konstrueerimiseks kasutatakse ruutkontrolleri probleemile tuntud lahendust, millel on ruutkeskmine jõudluskriteerium. Väljapakutud lähenemisviis võimaldab välja töötada üldise numbrilise meetodi juhtimisseadme ehitamiseks, mis tagab kvadkopteri stabiilse liikumise mööda suvalisi sujuvaid kolmemõõtmelisi trajektoore.

B01: 10.7868 / 80002338813060036

Sissejuhatus. Suurte väikeste mõõtmeteta mehitamata õhusõidukite hulgast tuleks eristada eriklassi - nelikoptereid. Sellise seadme klassikaline disain on ristõieraam, mille ülaosas on paigaldatud elektrimootorid, mille rootoritele on põhikruvid jäigalt kinnitatud. Elektrimootorid on paigaldatud nii, et nende rootorite pöörlemisteljed on raami tasapinnaga risti. Peamine erinevus nelikopteri ja tavalise kopteri vahel on propelleri näidikplaadi puudumine selle konstruktsioonis. Kvadkopteri liikumine horisondi tasapinnal saavutatakse kogu sõiduki kui terviku kallutamisega, mitte rootorite kere suhtes orientatsiooni muutmisega. Seega on nelikopteri ehitamine tavalise kopteri omast lihtsam ja tagab suurema juhitavuse.

Praegu on mitu tosinat tööd, milles käsitletakse kvadkopteri juhtimisalgoritmide ehitamise probleemi. Sellegipoolest on kõigil olemasolevatel, isegi kõige täielikumatel ja detailsematel, vähemalt üks allpool loetletud puudustest:

kaalutakse ainult kvadkopteri orientatsiooni ja lennukõrguse tarkvara stabiliseerimist ning liikumist horisontaaltasapinnas ei võeta arvesse,

juhtimisalgoritmi konstrueerimiseks tehakse eeldus kvadkopteri orienteerumisnurkade väiksuse kohta ja kasutatakse liikumise lineaarset liikumatut mudelit,

kvadroskoobi konstrueeritud matemaatilise mudeli täieliku juhitavuse uuringut ja saadud juhtimisalgoritmi stabiilsuse teoreetilist uurimist ei teostata.

Töös on esitatud kvadkopterite dünaamika praegune kõige põhjalikum uuring, sealhulgas mittelineaarse matemaatilise mudeli konstrueerimine, mis võtab arvesse aerodünaamilist õhutakistust, dünaamilise süsteemi juhitavuse uurimine, juhtimisalgoritmi konstrueerimine, mis tagab stabiilse liikumise mööda suvalisi sujuvaid trajektoore kolmemõõtmelises ruumis, samuti liikumisstabiilsuse range tõend.

1. Probleemi kirjeldus. Arvatakse, et nelikopter (vt joonis 1) on absoluutselt jäik telgsümmeetriline kere. Kvadroskopteri asukoha määramiseks sisestatakse Maa pinna suvalises punktis absoluutse inertsiaalse koordinaatsüsteemi Oxxy lähtepunktiga, mille z-telg on suunatud vertikaalselt ülespoole ning x- ja y-teljed asuvad horisontaaltasapinnas nii, et ühikvektorid

* Töö tehti Venemaa Alusuuringute Fondi rahalisel toetusel (toetused nr 12-01-00800 ja 12-01-00371).

Joon. 1. Quadrocopteri mudel

teljed x, y, moodustan parempoolse kolmik- ja liikuva koordinaatsüsteemi O2, nC, mis on jäigalt ühendatud kvadkopteriga ja mille lähtepunkt on massi keskpunktis O, mille teljed on suunatud piki inertsjõu peamisi keskseid telgi. Inertsi tenor nendel telgedel on kujul / \u003d diag (A, A, C). Quadcopterit mõjutavad raskusjõud, õhutõmbejõud ¥ dt &, mootori tõukejõud B \u200b\u200bja mootori momendid M, i \u003d 1,4. Mootorite tõukejõud on mooduliga varieeruv, kuid on alati OS-i, liikuva koordinaatsüsteemi teljega ühesuunalised. Arvatakse, et õhutakistuse jõud määratakse suhtega ¥ dt & \u003d -kpS \\ VIV, kus V on massikeskme kiirusevektor, k on mõõtmeteta tõmbetegur, B on iseloomulik pindala, p on õhutihedus. Quadcopteri raamil mõjutavaid aerodünaamilisi momente ei võeta arvesse.

Quadcopteri asukoht määratakse masskeskme koordinaatide x, y, z abil absoluutses koordinaatsüsteemis ja Euler-Krylovi nurkade a, p, y abil, määrates kvadadopteri orientatsiooni. Üleminek koordinaatsüsteemilt O1xy1 O2, nC koordinaatsüsteemile toimub kolme pöörde abil: üleminek O1xy1 → Ox1y111 - pöörates O1x telje ümber pöördenurga a võrra, Ox1y111 → Ox2y2¿2 üleminekut - keerates Oy2 suhtes kaldenurga p abil, Ox2y2¿2 üleminek. ^ О2, пС - keerates Oz2 suhtes kaldenurga y võrra. Siis on üleminekumaatriks koordinaatsüsteemist Oxxy süsteemi O ^ nC järgmine

cos р cos у cos а patt у + patt а patt р cos у patt ас sin с и cos а sin р cos у - cos р sin у с с с с с с и с и с sin р с sin р sin у sin а cos у + cos а sin p sin y sin p - sin a cos p cos a cos p y

Kvadkopteri absoluutne nurkkiirus projektsioonides liikuva koordinaatsüsteemi teljel on järgmine

^ a cos p cos y + | 3 sin y ^ -a cos p sin y + P cos y a sin P + p

Quadcopteri liikumisvõrrandite kirjutamiseks kasutatakse teoreeme massikeskme liikumise ja nurkkiiruse muutuse kohta massi keskpunkti suhtes

mv \u003d F, J + [, J] \u003d MO.

Siin m on nelikopteri mass, B on väliste jõudude peamine vektor, MO on väliste jõudude peamine moment massikeskme suhtes.

F \u003d ^ F + mg + Fdrag, Mo \u003d ^ momoFi + momoFw + Mrot, i \u003d 1 i \u003d 1

kus momOFi, momOFw on hetked mootori tõukejõu massikeskme ja gravitatsiooni suhtes, g on gravitatsiooni kiirendusvektor,

Momendid Mi on risti tasapinnaga O ^ n ning M1 ja M3 annavad positiivse projektsiooni OS-i teljele ja momendid M2 ja M4 on negatiivsed.

Veojõudude komponendid ^, millel on liikuvas koordinaatsüsteemis komponendid (0,0, p) m absoluutses koordinaatsüsteemis, on vektorite vastavad komponendid

BT (0,0, p) T- Tutvustame tähist | VI \u003d ^ x2 + y2 + v.2. Siis saab õhutakistuse jõu komponente kirjutada järgmiselt

(Fdrag) x \u003d -cr £ X | V, (P ^) y \u003d -cr $ \\ VI, (¥ ara & \u003d -crB1 \\ V)

Jõude momendid p punkti O suhtes määratakse avaldistega

momOF1 \u003d -aFen, momOF2 \u003d -aF2e ^, momOF3 \u003d aF3en, momOF4 \u003d aF4e ^.

Siin e ^ u on vastavalt O2 ja O telje ühikvektorid ning a on vahe nelik-rokopteri massikeskme ja mootorite kinnituspunktide vahel. Raskusmomendid massikeskme suhtes on null.

Moskva Riikliku Ülikooli mehaanika instituudis tehtud katsete kohaselt on suhe olemas

fi \u003d cru ja M1 \u003d km, kus ω on propellerite nurkkiirused, cr ja km on mõned konstandid. seetõttu

kus i (0 \u003d 1 at, \u003d 1,2, n (-) \u003d 0 at, \u003d 3,4, kMP \u003d kM / cr.

U1 "F1 (0 -0 a \\

u2 \u003d Q ■ F2, Q \u003d -a 0 a 0

u3 F3 kMF -kMF kMF -kMF

U4 J 1F4 j 1 1 1 1 1)

Võrrandid (1.2) skalaarkujul kirjutatakse kujul

A cos p cos ya + A sin yp + (A - C) cos p sin p sin yá + + (-2A + C) sin p cos yá p - C cos p sin yá y + C cos yp y \u003d ub

A cos p sin ycx + A cos yp + (A - C) cos p cos y sin pá -

- (-2A + C) sin p sin ycx p - C cos p cos ycxy - C sin yp y \u003d u2, C (sin pa + y + cos pá y) \u003d u3, mx \u003d U4 sin p + (Fdrag) x ,

my \u003d -U4 sin a cos p + (Fdmg) y,

mz \u003d u4 cos a cos p + (Fdrag) z - mg.

Töö eesmärk on määratleda juhtimistoimingud, mis on vajalikud kvadkopteri massikeskme liikumise tagamiseks etteantud sujuval trajektooril kolmemõõtmelises ruumis ja teatud programmeeritud suunanurgaga.

2. Juhtimissüsteemi ehitamine. Juhtimisseaduse konstrueerimiseks, mis tagab süsteemi (1.5) etteantud programmeeritud liikumise, kasutame kahetasemelise juhtimise meetodit

milles juhtimistoiming moodustatakse programmi ja positsioonilise juhtimise summana.

Probleemi eripära on see, et täpsustatakse kogu süsteemi üldistatud koordinaatide vektor

(x, y, z, a, p, y) on programmeeritud liikumisena võimatu, kuna juhtimistoimingute arv (neli) on väiksem kui üldistatud koordinaatide arv. Lisaks on kvadkopteri konstruktsioon selline, et näiteks horisontaaltasandil programmeeritud liikumise teostamiseks on vaja ette näha mõned nullist erinevad kaldenurgad ja kaldenurgad, mis võimaldavad seda liikumist realiseerida. Seetõttu seadistavad kvadkopteri programmeeritud liikumise neli sujuvat funktsiooni: xd (t), yd (t), zd (t), Yd (t) - kvadrocopteri massikeskme asukoht ja suunanurk.

Programmeeritud juhtelementide u4, j \u003d 1,4 ning veeremis- ja kaldenurga programmeeritud väärtuste määramiseks kasutame võrrandeid (1.5). Meil on

A cos p¿ cos yda¿ + A sin y¿ (3¿ + (A - C) cos p¿ sin p¿ sin y¿а2d + + (-dA + C) sin pd cos yda dp d - C cos p¿ sin y ¿a ¿Y d + С cos y ¿в d Y d \u003d Щ,

Cos pd sin y d a d + A cos y ¿p d + (A - C) cos p¿ cos y d sin p¿ ad -

- (-dA + C) sin pd sin Y d "dp d - C cos pd cos Y d" dY d - C sin Y dp dY d \u003d udd, (21)

C (sin pd a d + Y d + cos pd “dY d) \u003d u3d. X d \u003d U 4 sin pd -Kv ¿X d,

yd \u003d -U4d sin a d cos pd - K v dY d,

z.d \u003d u<4d cos ad cos pd - KVdZ¿ - mg.

Siin u \u003d u¿ / m, k \u003d kpS / m, vd \u003d yjx] + yd + ¿d. Võrrandi (2.1) kolme viimast väärtust kasutatakse ad, pd ja u väärtuste määramiseks:

tan a d _- * + KV¿yd, "¿d + KVdZd + g

tan pd \u003d - (x d + Kvd-x d) cos a d, (2,2)

Artikli edasiseks lugemiseks peate ostma kogu teksti. Artiklid saadetakse formaadis PDF maksmisel näidatud e-posti aadressile Tarneaeg on vähem kui 10 minutit... Ühe artikli maksumus - 150 rubla.

Sarnased teaduslikud tööd teemal "Küberneetika"

• ÜKS-AKSILISTE RATTATE PLATFORMI TÕLGITAVA-ROTARIIVSE STABILISEERIMINE sirgjoonelisel trajektooril

  SACHKOV G.P., FESHCHENKO S.V., CHERNOMORSKY A.I. - 2010

• ROTOR-Tiibadega masinate kujundaja

  TISHCHENKO MARAT - 2009

• Helikopterite liikumise stabiliseerimine kõigis muutujates

  A. A. SHEVLYAKOV - 2014

• MECHATRONICSÜSTEEMI VÕIMSUSE JUHTI TÜÜBI VALIMISEKS

  G. V. Kreinin, S. Y. Misyurin - 2015

Suurus: px

Alustage kuvamist lehelt:

Ärakiri

1 UDC algoritmid nelikopteri lennu stabiliseerimiseks ja juhtimiseks Gen KeKe, kraadiõpp Venemaa, Moskva, MSTU im. N.E. Bauman, "Automaatjuhtimissüsteemide" osakond Chulin N.A., dotsent Venemaa, Moskva, MSTU im. N.E. Baumani Quadrocopter on mehitamata õhusõiduk (UAV, millel on neli mootorit koos propelleritega (propellerid, mis tekitavad tõukejõudu.) Propellerite teljed ja labade nurgad on fikseeritud ja reguleeritud on ainult pöörlemiskiirus, mis lihtsustab oluliselt konstruktsiooni. Vertikaalne liikumine toimub kõigi sõukruvide pöörlemiskiiruste sünkroonsel muutmisel. horisontaalne liikumine on vaja kallutada kvadkopterit, mis saavutatakse erinevate kruvide pöörlemiskiiruste vastava muutusega, luues kallutamiseks vajalikud momendid.Poldi kruvide paari vastassuunaline pöörlemissuund pakub vastupanuvõime momentide kompenseerimist. Praegu kasutatakse selliseid seadmeid üsna laialt ja mitmekesiselt, kuid üldiselt on see kasutus piiratud, "manuaalse" kaugjuhtimispuldi režiimid operaatori konsoolilt. Kiire ülesanne on välja töötada juhtimissüsteem, mis võimaldab kvadrocopteri autonoomset lendu antud marsruudil. uuritakse võimalust kasutada stabiliseerimisalgoritme, mis põhinevad traditsioonilistel põhimõtetel, eriti PID-kontrollerite baasil. htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

2 1. Quadcopteri matemaatiline mudel Quadrocopteri lennu simuleerimisel, mille ulatus ja kestus on väga piiratud, võib Maa liikumise tähelepanuta jätta, s.o. pidage maapealseid koordinaatsüsteeme inertsiaalseteks. Arengu algstaadiumis võib sõiduki mittekandvat osa pidada ka tahkeks kereks ja tuult võib pidada ainult väliseks häireks. Joon. Joonisel 1 on kujutatud ühendatud (xb, yb, zb ja tavalise maapealse (xe, te, ze-koordinaatsüsteemid hõljumisrežiimis)) ning kvadkopterile mõjuvate jõudude ja momentide suhteline asukoht. Joonis 1. Quadrocopter hõljumisrežiimis Joonis Fi (i \u003d 1, 2 , 3, 4 - propellerite veojõud, M i (i \u003d 1,2,3,4 - momendid propellerite takistusest. Kahe koordinaatsüsteemi R teisendusmaatriks on: Veojõud seostatud koordinaatsüsteemis: TT Fb \u003d Fxb, Fyb, F zb \u003d [0,0,] \u003d F1 + F2 + F3 + F4 \u003d b (w1 + w2 + w3 + w4 1 2 b \u003d ρ CD Ai Ri 2 (1 noorte teadus- ja tehnikabülletään FS, ISSN)

3 kus on kogujõud, b on tõukejõu koefitsient, ρ on õhutihedus, CD on tõstekoefitsient, Ri on rootori raadius, Ai on propelleri labade poolt pühitud pinna pindala, wi on i-nda propelleri pöördenurga pöördenurk. Tõukejõud tavalises maapealses koordinaatsüsteemis: T Fe \u003d Fxe, Fye, F ze \u003d R Fb \u003d sϕ sψ + cϕ cψ sθ, cϕ sψ sθ cψ sϕ, cϕ c θ T (2 kus cψ cθ cψ sϕ sθ cϕ sψ sϕ sψ + cϕ cψ sθ R \u003d cθ sψ cϕ cψ + sϕ sψ sθ cϕ sψ sθ cψ sϕ sθ cθ sϕ cϕ c the on siirdemaatriks, (3 C x \u003d cosx, S x \u003d sinx ja ψ, θ, ϕ on suunurgad) , samm, rull Õhutõmme ja raskusaste: fe \u003d fx, fy, fz Ge \u003d [0,0, mg] TT (4 Massi keskpunkti liikumise dünaamika võrrandid tavalises maapealses koordinaatsüsteemis: (sϕ sψ + cϕ cψ sθ fx ɺɺ) x \u003d m (cϕ sψ sθ cψ sϕ fyy ɺɺ \u003d m (c ϕcθ fz mg ɺɺ z \u003d m (5) Võttes arvesse aparaadi sümmeetriat ja eeldades, et massi keskpunkt asub ühendatud süsteemi koordinaatide lähtepunktis, saab ühendatud koordinaatsüsteemis nurga liikumise dünaamika võrrandid saada kirjuta vormis: htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

4 (I yy I zz L ɺ \u003d r + I xx I (I zz I xx L ɺ \u003d r + I yy I (I xx I yy L rɺ \u003d + I zz I 2 xx 3 yy L2 \u003d M + M + M L3 \u003d M + M + M L4 \u003d M z 4 zz x xm xy ym y (6 (7 kus \u003d w, \u003d x, \u003d wy r wz on sõiduki nurkkiiruse vektori projektsioonid; xx, Iyy, Izz I) on inertsiaalse telje momendid aparaadid; M, M, M on propellerite loodud momendid, xyz M, M ja M xm ym xy M on mootorite ja propellerite güroskoopilised momendid. Kui jätame propellerite inertsuse tähelepanuta, kui nende pöördenurga kiirusi muudetakse, siis saab neid hetki väljendada järgmiselt: 2 2 M x \u003d (F2 F4 l \u003d bl (w2 w4 2 2 M y \u003d (F3 F1 l \u003d bl (w3 w M z \u003d M1 + M 3 M 2 M 4 \u003d Mi \u003d (w1 + w3 w2 w4 1 2) \u003d ρ CT Ai Ri 2 (8 M xm \u003d Im (w1 + w3 w2 w4 M ym \u003d Im (w2 + w4 w1 w3 M x \u003d I (w1 + w3 w2 w4 M y \u003d I)) (w2 + w4 w1 w3 (9 propeller, kus l on kaugus massi keskmest propelleri telje suhtes, I ja m I on rootori inertsmomendid ja CT on propelleri aerodünaamilise tõmbe koefitsient.Euleri nurkade muutused määratakse nurkkiiruse projektsiooni abil kinemaatiliste võrrandite abil lera: ɺ ϕ \u003d + sinϕ tanθ + cosϕ tanθ r ɺ θ \u003d cosϕ r sinϕ ψ ɺ \u003d (sinϕ + r cos ϕ / cosθ (10 noorte teadus- ja tehnikabülletäänit FS, ISSN

5 Matemaatiline modelleerimine viiakse läbi tarkvarakeskkondades Matlab Simulink ja Universal Mechanism. Matlab Simulinkis on mugav dünaamikat simuleerida, integreerides liikumisvõrrandid, universaalne mehhanism võimaldab teil inertsiaalseid karakteristikuid määrata projekteerimisparameetrite põhjal. Nende pakettide koos kasutamine ei lihtsusta mitte ainult mudeli rakendamist, vaid võimaldab teil saada ka paralleelseid tulemusi, mille võrdlus võib olla kinnitus nende õigsusele. Matlab Simulinki mudel (vt joonis 2) koosneb neljast plokist: sisendpinged, pingepiirikud, propelleritega mootorite mudel, kvadkopteri mudel. Mudeli sisendsignaalideks on pinged: u \u003d (u1, u2, u3, u4, väljundsignaalid on lennu koordinaadid) (x, y, z ja nurgad (ϕ, θ, ψ. Juhtpinged antakse mootoritele signaalijaoturi ja pingepiirikute kaudu. Valitud mootori X2212 KV980 puhul, mille kiiruse lineaarne sõltuvus kiiruse reguleerimise pingest on sisendpinge piiratud väärtustega 0–11,1) B. w \u003d 102, 6 u töövahemikus 7 u1 x u1 küllastus y 7,1 u2 küllastus1 u2 z Scoe2 L2 L2 7,2 u3 küllastus3 u3 tere 7,15 u4 teeta u4 küllastus2 L3 L3 si Scoe1 L4 L4 MOTOR Moel Joonis 2. Quadcopteri matemaatiline mudel Matlab Simulink B paketis universaalne mehhanism (universaalse mehhanismi kvadrocopter on esitatud kindla korpusega, millel on 6 vabadusastet, ristmootor, millel on neli mootorit ja neli propellerit (joonis 3. Inertsiaalne iseloom) Omadused on samad, mis Matlabi pakendis seadistamisel (joonis. 4.htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

6 joon. 3 Universaalmehhanismi paketi nelikopteri struktuur Joonis fig. 4 Mudeli inertsed omadused Universaalse mehhanismi programmis (UM on võimatu korrata õhust keskkonna mõju ja tõstejõudu loovate sõukruvide tööd. Seetõttu asendatakse sõukruvide pöörlemine tõukejõududega (F 1, F 2, F 3, F 4, mis mõjutavad talade otsi. Need jõud on alati olemas) jõud on kvadraatplatvormi tasapinnaga risti. Jõudude väärtus võetakse Matlabi programmis loodud plokist (joonis 5. Sealt võetakse ka kvadkopterile mõjuvad momendid M m, MP, M) (joonis 6. joonis 5. Tõstejõu seadistamine Joonis 6. Ülesanne summaarsed hetked Ühenduse ja signaali edastamise skeem mudelite vahelise simulatsiooni ajal. Noorte Teaduslik ja Tehniline Bülletään FS, ISSN

7 Matlabis ja UM on näidatud joonisel 7. Joonis fig. 7. Matlabi ja UM-i ühendusskeem Simulatsiooni tulemuste võrdlus kahe tarkvarapaketiga - Matlabis, kus modelleeritakse mittelineaarne võrrandisüsteem, ja UM-is, kus lennutrajektoori ja muid parameetreid arvutab programm ise, on toodud joonisel fig. 8. Joon. 8. Quadcopteri keskpunkti, massi ja pöördenurga koordinaadid On näha, et süsteem on ilma kontrollerita ebastabiilne, kuid universaalse mehhanismi simulatsioonitulemused langevad peaaegu kokku Matlabis tehtud simulatsiooni tulemustega, mis on märk matemaatilise mudeli õigsusest. htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

8 2 PID-kontrolleril põhinevad stabiliseerimis- ja juhtimisalgoritmid PID-kontrollerit on selle kohandamise ja rakendamise lihtsuse tõttu mugav kasutada eelkontrolli algoritmina. Quadrocopteri juhtimissüsteemi üldskeem, sealhulgas selle nurkliikumise stabiliseerimise alamsüsteem ja selle marsruudi etteantud punktidesse viimise alasüsteem (trajektoori liikumise koordinaadid on näidatud joonisel 9. Joonis 9. Quadcopteri juhtimissüsteemi skeem. Plokid: 1,2,4-PID-kontroller , 3-koordinaatmuundur, 5-signaalijaotur, 6-pingeline piiraja, 7-propellerite grupimudel, 8-kvadroskoopmudel muutes sammu ja pöördenurki pöördenurga fikseeritud asukohas.Nurga positsiooni muutus saavutatakse propellerite pöörlemiskiiruste diferentseeritud juhtimisega, mis annab vastavad erinevused nende tõukejõu ja momendi vahel. Stabiliseerimine ja juhtimine vertikaalsuunas tagatakse tõukejõu kogusumma muutmisega. Propelleri tõukejõu muutumisest tulenevad nurgaparameetrite ja kõrguse nõutavad väärtused loetakse stabiliseerimissüsteemiks ja alamsüsteemiks, mis viib trajektoori juhtimissüsteemi antud marsruudi punktidesse. FS noorte teadus- ja tehnikabülletään, ISSN

9 2.1 Stabiliseerimisalgoritmid Nurga asendi ja kõrguse PID-kontrollerid on kujul: U 2 \u003d K ϕ (ϕ ϕ + Ki ϕ (ϕ ϕ t + K (ɺ ϕ ϕ ɺ ϕ U 3 \u003d K θ) (θ ϕ + Ki θ (θ)) θ t + K (ɺ θ θ ɺ θ U 4 \u003d K ψ (ψ ψ + Ki ψ) (ψ ψ t + K ψ (ψ ψ ɺ m U 1 \u003d \u003d K z (zz + Kiz (zzt + K z ( zzg Cθ C ɺ ɺ ϕ (11 Simulatsiooniskeem Matlab Simulinki keskkonnas on näidatud joonisel 10, mudeli vastus sammtoimingule (joonis 11. z_ z_e hi U1 U1 u "1 küllastus u1 z theta U2 U2 u" 2 küllastus1 u2 hi hi_ hi_e theta_e U3 U3 u "3 küllastus2 u3 L2 L2 theta theta_ si_ U4 U4 u" 4 si_e küllastus3 PID jaotusjõud u4 L3 L3 si L4 L4 mootori moel uarokotri moel Joonis 10. Nurgaasendi ja kõrguse juhtimise mudeli skeem Joonis fig. 11. Reaktsioonid astmelistele toimingutele (z, φ, θ, ψ htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

10 Stabiliseerimisalgoritmi toimimist testiti ka vormi sujuvate sisendsignaalide jälgimise režiimides: z \u003d sin 0,5t ϕ \u003d sin 0,5t θ \u003d cos 0,5t ψ \u003d sin (0,5 t + π / 5 (12 ja tuule mõjul, mille projektsioon telgedel kulgeb) x, y ja z on näidatud joonisel 12. Joonisel 13 esitatud simulatsioonitulemused kinnitavad stabiliseerimisalgoritmi vastuvõetavat toimimist. Joonis 12 Tuule efektide mudel piki x, y, z telge Joonis 13 Simulatsiooni tulemused annavad koordinaadid (z, φ, θ, ψ 2.2. Trajektoori kontrollpunktide algoritmid Horisontaalse jõu projektsioonid, arvestamata sõiduki mittekandva osa takistust dünaamika võrrandite kohaselt (5 on kujul: U x \u003d L (ss + ccs; \u003d L (csscs, (13 1 ϕ ψ ϕ ψ θ U) y 1 ϕ ψ θ ψ ϕ, kust teadaoleva kogutõukejõuga L 1 on võimalik kindlaks määrata veeremis- ja kaldenurk, kus nõutavad toimingud luuakse: ϕ U x sψ U ycψ U xcψ + U y sψ \u003d arcsin; θ \u003d arcsin. (14 LL 1 1 FS noorte teadus- ja tehnikabülletään, ISSN

11 Juhtimistoiminguid U x ja U y saab omakorda saada PID-kontrolleri väljundsignaalidena massikoordinaatide keskpunkti hälbega nõutavatest: UU xy \u003d K (xx + K (xxt + K (xɺ xɺ; (15 x ix x) \u003d K (yy + K (yyt + K (yɺ yɺ (16 yyy y)) PID-kontrollerite koefitsientide väärtused vastavatele muutujatele on toodud tabelis: KK i K xyz φ θ ψ Matlab Simulinki keskkonnas modelleerimise skeem on näidatud joonisel 14. z_e U1 U1 u "1 u1 zx z_ f i_ hi Küllastus hi y x_ x_e x_a x theta U2 U2 u" 2 Saturatsioon1 u2 theta zy _ trajektoor y _e y _a PID out theta_ si hi_e U3 theta_e U3 u "3 Saturation2 u3 L2 L2 si muundur si_ U4 U4 u "4 si_e Küllastus3 PID jaotamisjõudude korral u4 L3 L3 x L4 L4 y mootorite moel uarocoteri moel Joonis 14. Juhtimissüsteemi simulatsiooniskeem ringliikumisel trajektooril ja liikumist mööda seda. Löögi korral lülitati järgmisele seatud punktile ania läheduses htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

Järgmise punkti 12 raadiusega 0,1 m. Joonisel 15 on näidatud koordinaatide x, y, z muutused ümberlülituse ajal (lülitusmomendid vastavad kõverate klapidele; joonisel 16 saadud trajektoorid. Tulemused on üldiselt rahuldavad, ehkki paranemisvõimalusi on: kõrguse ületamise kõrvaldamine ja protsesside kiirendus. Joonis 15. Koordinaatide muutmine ümberlülitamisel Joon. 16. Kindlate punktide jälgimise trajektoor (täpsustatud punktid on tähistatud tärnidega. Joonis 17 näitab koordinaatide x, y, z muutusi, joonisel. Simulatsiooni tulemusi jälgitakse trajektoori jälgimisel, mis koosneb osadest: AB - õhkutõus; BC - ühtlane sirgjooneline liikumine; CD - ühtlane kiirendatud sirgjooneline liikumine; DE - ühtlane liikumine ümber punkti (15,5,10 piki horisontaalset ringi raadiusega 5 m; EF - ühtlane sirgjooneline liikumine; FG - ühtlane liikumine punkti ümber (10, -5,10 piki horisontaalset ringi raadiusega 10) m; GH - maandumine Joonis 17. Koordinaatide muutus Joonis 18. Trajektoori jälgimine Noorte Teadus- ja Teabebülletään FS, ISSN

13 Kokkuvõte Töötati välja ja katsetati kvadrocopteri kui kontrolliobjekti matemaatilist mudelit. Esitatakse PID-kontrolleril põhineva juhtimisalgoritmi väljatöötamine, mis võimaldab stabiliseerida kvadkopteri lennu kõrgust, nurgaasendit ja koordinaate. Simulatsiooni tulemused näitavad algoritmi efektiivsust ja selle rakendamise võimalust. Kasutatud kirjandus 1. Zenkevich S.L., Juštšenko A.S. Robotite juhtimisega manipuleerimise põhitõed. M .: MSTU im. N.E.Bauman, c. 2. Samir Bouaballah, Rolan Siegwart kannab intelligentseid miniatuurseid lendavaid roboteid // Fiel a Service Robotics, No. 25. P Golubev Yu.F. Teoreetilise mehaanika alused. M .: MSTU im. N.E.Bauman, c. 4. Besekersky V.A., Popov E.P. Automaatjuhtimissüsteemide teooria. 4. toim. M .: MSTU im. N.E.Bauman, c. 5. Harjadeta mootor. Juurdepääsurežiim: htt: //bkso.baiu.com/view/ htm (tarkvarapaketi "Universal Mechanism" juurdepääsu kuupäev. Juurdepääsurežiim: htt: // (juurdepääsu kuupäev Egupov N.D., Voronov E.M., Pilishkin V N.E.Baumani Moskva Riikliku Tehnikaülikooli kirjastus, lk Htt: //sntbul.bmstu.ru/oc/ html

UDC 62-523.8 UAV-i stabiliseerimissüsteem Quadrocopter # 08, august 2012 A.S. Panov, S.P. Tšahnikovi õpilased, osakond "Eriline robootika ja mehhatroonika" Juhendaja: Yu.I. Rassadkin, Ph.D.

Kartsev Nikita Vladimirovitši magistrant Salykova Olga Sergeevna Cand. tech. Sciences, osakonnajuhataja Kostanay Riikliku Ülikooli järgi A. Baitursynova Kostanay, Kasahstani Vabariik MATEMAATIKA

Teema 4. Õhusõiduki liikumisvõrrandid 1 Põhisätted. Koordinaatsüsteemid 1.1 Lennuki asukoht Lennuki asukohta mõistetakse selle massi keskpunkti O asendina. Lennuki massi keskpunkti asukoht võetakse

UDC 621.865: 4.896 MOBIILSE MEHHATROONILISE KOMPLEKSI LIIKUMISVAHELISTE LAHENDITE EHITUS MITTEKORRASTATUD JA KASUTATUD KOORDINAADI SÜSTEEMIDES asp. 1 Konon I. I., Ph.D. 1 Shirvel P. I., insener 2 Trifankov

UDC 004.942 Õhusõiduki loomine digitaalse kaugjuhtimispuldiga DO Koval, 11. klassi õpilane Venemaa, 140236, Moskva piirkond, Voskresensky piirkond, pos. Fosforiit, PALJU SOSH

Sissejuhatus Mehhatroonika üks peamisi eesmärke on selliste automaatseadmete loomine, millel on kõik võimalused inimese asendamiseks eluohtlikes olukordades. Sellega seoses:

6.-11.klasside õpilaste haridus- ja uurimistööde piirkondlik teaduslik-praktiline konverents "Matemaatika rakenduslikud ja põhiküsimused" Matemaatiline modelleerimine Matemaatiline lennu mudel

Peterburi Suur-Peterburi polütehniline ülikool ARVUTTEADUSTE JA TEHNOLOOGIA INSTITUUT KÜBERFÜÜSIKALISTE SÜSTEEMIDE JA KONTROLLI KÕRGEMA KOOLI Töö on lubatud kaitseväe juhataja PLO Efremov

UDC 681.511 ASAU 10 (30) 007 K.Yu. Melkumyan, S.V. Lapkovsky, V.A. Lemeshko ROBOT-MANIPULAATORI SÜSTEEMNE JUHTIMINE Põhisätted Juhtimisobjekti (OC) nimetatakse süsteemi muutmatuks osaks,

Mehitamata õhusõiduki automaatse juhtimissüsteemi väljatöötamine režiimil "hõljuk" Üliõpilane: Andryuschenko T. A. Teaduslik nõustaja: Ph.D., n. alates. IA&E SB RAS Filippov M.N.

UDC 62-83-529 kvadrokopteri juhtimissüsteemi mehhatrooniliste moodulite süntees Kalinin PA, üliõpilane Venemaa, 105005, Moskva, MSTU im. N.E.Bauman, teadusliku robootika ja mehhatroonika osakond

TEADUSLIKE TÖÖTE KOGUMINE NSTU. 2009,3 (57). 33 40 UDC 519.24 ALGORITEEMI ARENDAMINE SUSPENDITUD KOORMUSSÜSTEEMI STABILISEERIMISEKS G.V. SABLINA, D.I. KHODAKOVA riputatud koorma stabiliseerimise probleemi analüüs

126 Moskva füüsika- ja tehnoloogiainstituudi teoreetilise ja rakendusliku mehaanika toimetised. 2013. 5. köide, UDC 531.38 AA Aduenko, NI Amelkin Moskva Füüsika ja Tehnoloogia Instituut (Riiklik Ülikool) Ülemise ääre liikumisel

UDC 62-523.8 Quadrocopteri automaatse juhtimissüsteemi simulatsioon Zho Myat Tu., Kraadiõpp Venemaa, 105005, Moskva, MSTU im. N.E. Bauman, "Automaatjuhtimissüsteemide" teadusliku osakond

Sissejuhatus Õhusõiduki stabiliseerimis- ja juhtimissüsteemide kavandamisel on oluline samm õhusõiduki kui juhtimisobjekti dünaamiliste omaduste väljaselgitamine.

Atiencia Villagomes H.M. Diveev 2 A.I. Sofronova E.A. FGBOU Venemaa inimeste sõprusülikool 2 FGBUNi nime kandev arvutuskeskus A.A. Dorodnitsyn Vene Teaduste Akadeemia LOGIKAJAL FUNKTSIONAALSE SÜNTEES

Kopteri lennukõrguse juhtimine Vaatleme kopteri massi keskpunkti kõrguse liikumise juhtimissüsteemi sünteesi probleemi. Kopter kui automaatse juhtimise objekt on süsteem, millel on mitu

Jalutusroboti matemaatiline mudel # 07 juuli 2015, dotsent Ph.D. Trudonoshin V.A. 1 * Chernyshov N.S. 1 UDC: 621,865 681,3 1 Venemaa MSTU im. N.E. Baumani sissejuhatus käimisroboti käitumise modelleerimisse

UDC 621.865.8 KVATEROONIDE KASUTAMINE MECHANISMIDE MATEMAATILISES SIMULATSIOONIS PARALLEL KINEMAATILISTE KETtidega V.А. Smirnov, V.B. Fedorov Paralleelse kinemaatilise mehhanismi näitel

UDC 69.783 V.V.Korovin, A.V.Popov, V.I.Usyukin RODRIGH HAMILTON QUATERNIONAL PARAMETERS

SISSEJUHATUS Arvutusliku ja graafilise töö iga ülesande tingimusega on kaasas kümme joonist ja kaks tabelit määratletud väärtuste arvulistest väärtustest. Võimaluste valik toimub vastavalt õpilase koodile.

UDC 519-711 Mobiilroboti arendamine ja selle liikumise visualiseerimine Koloskov SS, üliõpilane Venemaa, 105005, Moskva, MSTU im. N.E. Baumani osakond "Eriline robootika ja mehhatroonika" teadusnõustaja:

UDC 62-503.55 autonoomse mehitamata veealuse sõiduki "Emperor" juhtsilmuste vastastikuse mõju uurimine, võttes arvesse selle käituri ja roolikompleksi Gladkova OI korralduse iseärasusi,

Ülesanne C1. Jäika kere tugede reaktsiooni määramine. Leidke konstruktsiooni tugede reaktsioonid. Arvestatud: P 15 kn, Q 50 kn, M 0 kn m, q 8 kn m, α 60, β 5 Leida: R, R? Lahendus Tugide reaktsiooni leidmiseks koostame võrrandid

Raketiheitmise modelleerimine tarkvarapaketis EULER Selle näite eesmärk on näidata raketiheite modelleerimise põhijooni, võttes arvesse aerodünaamilisi jõude, pardal eemaldatava ühenduse häireid

Robotmanipulaatori haaratsi ruumilise liikumise juhtimine # 07, juuli 015 Belov I. R. 1, Tkachev S. B. 1, * UDC: 519,71 1 Venemaa, MSTU im. N.E. Baumani sissejuhatus Meetodid liikumise juhtimise probleemi lahendamiseks

# 1, oktoober 216, UDC 531.553 Suuna koosinusmaatriksi arvutamise algoritmi mõju uurimine õhusõiduki liikumise numbrilise simulatsiooni tulemustele Vedenichev I.V., üliõpilane Venemaa, 155, Moskva, MSTU

UDC 531.396 Ajamite inerts robotite O.N. manipuleerimissüsteemide liikumisvõrrandites. Krakhmalevi ettevõte "Prombezopasnost BSTU", Bryansk, 41035, Venemaa Manipuleerimise liikumise võrrandid

Neljarootorilise kopteri viienda traditsioonilise ülevenemaalise noorte suvekooli automaatjuhtimine Lõpetas: Belinskaya Yu., grupi fn12-121 õpilane, Moskva Riikliku Tehnikaülikooli matemaatilise modelleerimise osakond

UDC 474 Kvadkopterite rühma juhtimine sümmeetrilise lasti R.Т. Moskva Agiševi füüsika ja tehnoloogia instituut (riiklik ülikool) I. UAV-i liikumise matemaatiline mudel

UDC 629.78 KOLMEMÕÕTMELINE DÜNAAMILINE LIIKUMISMUDEL MUUTUVA MASSIKESKUSE OMADUSEGA TOODE ATMOSFERIS А.А. Suslov Artikkel käsitleb kolmemõõtmelist dünaamilist liikumismudelit

AUTOMETRIA .. T., UDC 68..8 ÕHUSÕIDUKITE KONTROLLNURGASEADMINE Y. N. Zolotukhin, AA Nesterovi automaatika ja elektromeetria instituut SB RAS, 69, Novosibirsk, prosp. Akadeemik Koptyug,

TEABE JUHTIMINE JA TÖÖTLEMINE UDC 681.5.3 UDC ROBOTEHNIKASÜSTEEMIDES A. A. PYRKIN, T. A. MALTSEVA, D. V. LABADIN, M. O. SUROV, A. A. BOBTSOVI SÜNTEES QUADROCOPTERI KONTROLLISÜSTEEMIS KASUTAMISEGA

KEHA LIIKUMISE REGULEERIVATE ÕIGUSTE UURIMINE RASVUSVALDKONNAS Töö eesmärk on numbrilise modelleerimise abil uurida Maa pinna lähedal asuva keha liikumispõhimõtteid. Kinemaatiline liikumisseadus

Elektrooniline ajakiri "Trudy MAI". Väljaanne 46 www.mi.ru/science/rud/ UDC 69.7.87 Kergelennuki ruumilise liikumise juhtimise optimeerimise probleemi lahendus Pontryagini miinimumpõhimõtte alusel V.N.Baranov,

Hägusaloogikal põhinev maapealse satelliidi orientatsiooni ulatuslik kontroll KB Alekseev AA Malyavin AV Shadyan Moskva Riiklik Tööstusülikool 115280 Moskva Avtozavodskaya str.

II peatükk Juhtimissüsteemi mudeli koostamineTegelik juhtimissüsteem koosneb teatud arvust ühendatud seadmetest ja seadmetest, sealhulgas muidugi juhtimisobjektist erinevate

UDC: 62-529 AUTOMAATSED REGULEERIMISSÜSTEEMID NÕUETELE PARANDAMISEGA Vitali Anatoljevitš Tšigarev, Valgevene Riikliku Tehnikaülikooli vanemlektor, [e-posti aadress on kaitstud]

336 UDC 6978: 3518143 LENNUJUHTIMISE SÜNTEES TAASTAMISRUUMISÕIDUKI ATMOSFERIS VA Afanasjev ANTupolevi KAI järgi nime saanud Kaasani Riiklik Tehnikaülikool 456318

MATERJALIPUNKTI DÜNAAMIKA Materiaalse punkti liikumisvõrrandi mass massi järgi mõnes inertsiaalses võrdlusraamis on kujul (), kus materjali punkti raadiusvektor; seda mõjutavate jõudude vektorlik summa

UDC 621.446 OLEMASOLEVATE KONSTRUKTSIOONISSTABILISEERIMISMEETODITE ANALÜÜS JA HINDAMINE PÖÖRDUD PENDULI VORMIS Baranov BM, üliõpilane; Sukov S.F., dotsent, Ph.D. (SHEE "Donetski Riiklik Tehnikaülikool",

UDC 69.113.1.5 Elastse ratta mudel selle häiritud liikumise korral mööda ebaolulise kõveruse trajektoori S.D. Popov 1 1 MSTU im. N.E. Bauman, Moskva 155, Venemaa Kirjeldatakse lähenemisviisi mudeli koostamisele.

Vestnik Penza Riiklik Ülikool 3, 013 UDC 53.084 OV Gavrina VÕNGASTI VÕTAVA SENSORI TÖÖTLEMISE ANALÜÜS JUHTIVA MAGNETIKA VALDKONNAGA Kokkuvõte: Artikkel käsitleb löögisensori projekteerimist

UDC 6-75.4 Pöörleva vibratsioonigroskoobi käitumine pöörleva kanduri jaoks selle võnkumiste ajal sagedustega, mis on mitu korda suurenenud tema enda pöörlemissagedusele А.V. V. V. Kuleshov Fatejevi Moskva Riiklik Tehnikaülikool N.E. Bauman Moskva

Vene Föderatsiooni Haridusministeerium Riiklik rakenduskõrgkool "SAMARA RIIGI TEHNIKAÜLIKOOL" osakond "MEHAANIKA" DÜNAAMIKA

Releepingeregulaatoriga aksiaalse induktiivgeneraatori simulatsioonimudel 77-48211 / 631407 # 09, september 2013 Trunin Yu. V. UDC 621.313.323 Venemaa, MSTU im. N.E. Bauman [e-posti aadress on kaitstud]

Elektrooniline ajakiri "Trudy MAI". Väljaanne 70 www.mai.ru/science/trudy/ UDC 004.89 Mehitamata õhusõiduki ohutu maandumise automaatse juhtimise neurovõrgus rakendamine A. V. Kuzin 1 *.,

Elektrooniline ajakiri "Trudy MAI". Väljaanne 49 www.mai.ru/science/trudy/ UDC- 69.7.017.1 + 519.85 Integreeritud süsteem õhusõiduki pikisuunalise liikumise automaatseks juhtimiseks moodustamisel regulatsiooni ajal

Matlabi keskkonnas liikuvate objektide mittelineaarse juhtimissüsteemi modelleerimine Sharipbaev A.A. Tehnikateaduste doktor, professor, ENU "Arvutustehnika" osakonna juhataja, nimetatud L. N. Gumiljovi järgi, Atanov S. K., tehniliste teaduste kandidaat, dotsent

SEMESTERITE LEKTUURI TEOREETILISED MEHHANIKA 13 VÄHENDATUD SÜSTEEMI JUURDAB tsükliliste koordinaatidega konservatiivse süsteemi potentsiaalseid statsionaarseid liikumisi ja nende stabiilsuse hindamise teooriat Lektor: Batjajev Evgeniy

AVATUD aktsiaselts "EKSPERIMENTSIOONILINE BÜROO, MIS NIMETATAKSE AS YAKOVLEV "Yu.I. Yankevitš, V.A. Podobedov, A.V. Matveev, E. D. Ikryannikov, A.A. Makhukov Mehitamata õhusõiduki liikumise simuleerimine

1 Koolituse suund: Avioonika Aeronavigatsioonisüsteemide projekteerimine Pardal olevad juhtimissüsteemid Valdkond: Kursus, semester, akadeemiline. aasta: 3, kevad, 2011/2012 Osakond: 301 SULA Koolituse juhataja: assistent

TEHNOLOOGILISTE Protsesside matemaatiline modelleerimine väikeste õhusõidukite kasutamisel Dr. Sc. Ogorodnikov P.I. Usik V.V. IE UB RAS Orenburgi filiaal Orenburg, Venemaa Põllumajanduse moderniseerimine

5.3. Newtoni seadused Kui arvestada materiaalse punkti liikumist dünaamika raames, on lahendatud kaks peamist probleemi. Dünaamika esimene või otsene ülesanne on etteantud jõudude süsteemi määramine

FGBOU VPO "Omski Riiklik Tehnikaülikool" II JAGU JÄTKUSUUTLIKUD LINEAARSED AUTOMAATSED KONTROLLISÜSTEEMID Loeng 5 AUTOMAATLIKE KONTROLLISÜSTEEMIDE ALGUSTE ERINEVATE VARUSTUSTE KOOSTIS

00-0 konto aasta., kl. Füüsika. Mehaanika põhiseadused Dünaamika Dünaamikas uuritakse mehaanilist liikumist seoses ühe või teise selle olemuse põhjustega. Inertsiaalsetes referentssüsteemides need

UDC 61.1 F.A. DORONIN, V.S. MATERJALIPAKETTIGA KASUTATAVA LÄHENEMISMEHHANISMI LIIKUMISE DOEV-UURING Artikkel kirjeldab liikumist kirjeldavate diferentsiaalvõrrandite süsteemi koostamise ja lahendamise algoritmi

Laboratoorne töö 1.1 KEHA LIIKUMISE REGULEERIMISALADE UURING MAA MAJANDUSLIKKUSE KORRAL: HORISOONI KORDA KORDA KEHA LIIKUMINE. Töö eesmärk: selgitada välja peamine

3. teema. Propellerite aerodünaamika omadused Propeller on labaga propeller, mida juhib mootor ja mis on loodud tõukejõu tekitamiseks. Seda rakendatakse lennukites

TEOREETILINE MEHHANIKA 3. Dünaamika. Dünaamika on osa teoreetilisest mehaanikast, milles arvestatakse materiaalse punkti või keha liikumist rakendatud jõudude mõjul ja luuakse seos

UDC 004 VÄIKE QUADROKOPTERI JUHTIDE AUTOMAATSE JUHTIMISSÜSTEEMI KAVANDAMINE Khokhlov A.V., Lushnikov B.V. Edela osariigi ülikool Artikkel tutvustab projekteerimistulemusi

UDC 62-112.9 "pagasiruumi" tüüpi manipulaatori kinemaatilise diagrammi väljatöötamine Likhtenberg SR, üliõpilane Venemaa, 105005, Moskva, MSTU im. N.E. Bauman, robootiliste süsteemide osakond teaduslik nõustaja:

1 Elektrooniline ajakiri "Trudy MAI". Väljaanne 46 www.mai.ru/science/trudy/ UDC 629.7.05 Mehitamata õhusõiduki külgsuunalise liikumise tarkvara automaatne juhtimine triivnurga kõrvaldamiseks V. D. Elisejev,

V.D. Suslov, D.V. Kozis UDC 621.396.988.6: 629.19 HORISONTAALSE ALA ÕHUSÕIDUKITE NAVIGATSIOONIKOMPLEKTIDE LENNUTRAKTORIAALI MUDELIMINE V.D. Suslov, D.V. Kozis Lähenemisviisi kaalutakse

TÖÖPANEK JUHIS "MECHATRONICS JA ROBOTIKA" ÜLESANDED 6 65 NÄIDE Uuritav süsteem Manipulaator, mille skeem on näidatud joonisel, töötab vertikaaltasapinnal Manipulaatori õlg

Näited probleemide lahendamisest Näide 1 Läbi horisontaaltelje pöörleva ploki (joonis 1a) visatakse kaalutu venimatu niit otsadesse, mille külge on kinnitatud kaalud 1 ja leidke ploki survejõud X N F

1. TEOREETILISED MEHHANIKA 1. Kinemaatika. Kinemaatika on teoreetilise mehaanika osa, mis uurib materiaalsete punktide ja tahkete ainete mehaanilist liikumist. Mehaaniline liikumine on liikumine

FIGSEERITUD KEHA KEHA PÖÖRAMISE DÜNAAMIKA Põhivalemid Kehale mõjuva jõu pöördemomendi pöördemomendi suhtes M \u003d F l, kus F on jõu F projitseerimine risti asetsevale tasapinnale