Комп’ютерне проектування системи траєкторного керування БПЛА з фіксованими крилами
Наукові журнали НАУ
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Комп’ютерне проектування системи траєкторного керування БПЛА з фіксованими крилами
COMPUTER-AIDED DESIGN OF FIXED WING UAV PATH TRACKING SYSTEM Компьютерное проектирование системы траекторного управления БПЛА с фиксированными крыльями |
|
| Creator |
Tunik, A. A.; Національний авіаційний університет, Київ
Lavanova, M. O.; Національний авіаційний університет, Київ |
|
| Subject |
Керування кутовим положенням; траєкторне керування; оптимізація; функція чутливості, комплементарна функція чутливості, генетичні алгоритми
УДК 004:629.7.014-519 (045) Attitude control; flight path control; -optimization; sensitivity function; complementary sensitivity function; genetic algorithms UDC 004:629.7.014-519 (045) Управление угловым положением; траекторное управление; оптимизация; функция чувствительности; комплементарная функция чувствительности; генетические алгоритмы УДК 004:629.7.014-519 (045) |
|
| Description |
В статті розглянуто задачу плавного відслідковування еталонної траєкторії для безпілотного літального апарата з фіксованими крилами, коли еталонна траєкторія є кусково-лінійною, що має точки розриву з різкою зміною курсового кута. Кінцевою ціллю є придушення відхилень компонентів вектора стану , які є небезпечними з точки зору безпеки польоту, приймаючи до уваги повну математичну модель внутрішнього контуру кутової стабілізації. Внутрішня система кутової стабілізації та зовнішня система траєкторного керування складається з найпростіших елементів, що часто використовуються, таких як ПД-регулятори, згладжуючі фільтри та фазовипереджаючі ланки, параметри котрих були знайдені з допомогою процедури оптимізації, що базується на генетичних алгоритмах. Щоб запобігти надмірної параметризації процедури оптимізації, запропоновано вирішити цю проблему, використовуючи її розклад на два послідовних етапи: пошук оптимальних параметрів внутрішнього контуру на першому етапі, а потім пошук оптимальних параметрів зовнішнього контуру на другому етапі. Запропоновано використати фільтр низьких частот для перетворення еталонного сигналу крену для того, щоб отримати гладку псевдо-Дубінсовську траєкторію польоту безпілотного літального апарата. Моделювання польоту безпілотного літального апарата в спокійній та помірно турбулентній атмосфері доводить ефективність запропонованого методу проектування.
In this paper problem of smooth fixed-wing unmanned aerial vehicle path following is considered, when the reference path is the linear piecewise trajectory having points of discontinuity with abrupt changing of the heading angle. The ultimate goal is suppressing deflections of the state vector components, which are dangerous from the flight safety viewpoint, taking in consideration full mathematical model of the inner attitude control loop. The inner attitude control and outer guidance systems consist of the simplest commonly used elements like PD-controllers, washout filters and phase-lead compensators, which parameters have to be found by robust -optimization based on genetic algorithms. In order to avoid over-parameterization of optimization procedure, we propose to solve this problem using its decomposition by two consecutive stages: finding optimal parameters of inner loop at the first stage, and then finding optimal parameters of outer loop at the second stage. We propose to use low pass filter for reference roll signal conditioning, in order to obtain unmanned aerial vehicle smooth pseudo-Dubins flight path. Simulation of unmanned aerial vehicle flight in calm and moderate turbulent atmosphere proves the efficiency of proposed design method. В статье рассмотрена задача плавного отслеживания эталонной траектории для беспилотного летательного аппарата с фиксированными крыльями, когда эталонная траектория является кусочно-линейной, имеющей точки разрыва с резким изменением курсового угла. Конечной целью является подавление отклонений компонентов вектора состояния, которые являются опасными с точки зрения безопасности полета, принимая во внимание полную математическую модель внутреннего контура угловой стабилизации. Внутренняя система угловой стабилизации и внешняя система траекторного управления состоят из простейших часто используемых элементов, таких как ПД-регуляторы, сглаживающие фильтры и фазоопережающие звенья, параметры которых были найдены с помощью процедуры оптимизации, основанной на генетических алгоритмах. Чтобы избежать чрезмерной параметризации процедуры оптимизации, предложено решить эту проблему, используя ее разложение на два последовательных этапа: поиск оптимальных параметров внутреннего контура на первом этапе, а затем поиск оптимальных параметров внешнего контура на втором этапе. Предлагается использовать фильтр низких частот для преобразования эталонного сигнала крена, с тем, чтобы получить гладкую псевдо-Дубинсовскую траекторию полета беспилотного летательного аппарата. Моделирование полета беспилотного летательного аппарата в спокойной и умеренной турбулентной атмосфере доказывает эффективность предлагаемого метода проектирования. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2018-12-29
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ESU/article/view/13249
10.18372/1990-5548.57.13249 |
|
| Source |
Electronics and Control Systems; Том 3, № 57 (2018); 128-136
Электроника и системы управления; Том 3, № 57 (2018); 128-136 Електроніка та системи управління; Том 3, № 57 (2018); 128-136 |
|
| Language |
en
|
|