Контроль высоты и управление траекторным движением автономного миниатюрного летательного аппарата

В данной статье представлены результаты исследования миниатюрного летательного аппарата (МЛА), являющегося автономным в условиях внешней среды. Основными достижениями в области данных исследований можно назвать как новые схемы слежения за траекторией, так и схемы управления ориентацией в реальном режиме полета. Данный МЛА создан на основе традиционного квадрокоптера. Для стабилизации положения квадрокоптера используется ПИД-регулятор. Предлагаемый регулятор сконструирован таким образом, чтобы иметь возможность ослаблять влияние внешних ветровых воздействий и гарантировать устойчивость в этом состоянии. Для автономного отслеживания траектории необходимо иметь фиксированную высоту полета. Кроме того, микроконтроллер ARM cortex M4 выполняет обработку данных. Траектория определяется при помощи GPS в программном обеспечении планировщика миссий для внешней среды. Для связи в реальном времени между роботом и наземной станцией используется модуль HMTR. Полетные данные сохраняются в памяти SD-карты и преобразуются в код MATLAB для воспроизведения в режиме реального времени. Экспериментальные результаты использования предложенного регулятора на автономном Квадрокоптере в реальных условиях показывают эффективность нашего подхода.

1. Атир Л.С., М. Могаввеми Хайдер А.Ф. Мохаммед., Халаф. Конструкция полетного ПИД-регулятора для квадрокоптера. Научные исследования и очерки. 2010;12(4):3660-3667.

2. Целигорова Е.Н. Современные информационные технологии и их использование для исследования систем автоматического управления. Инженерный вестник Дона. 2010;(3).URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2010/222.

3. Павловский В.Е., Яцун С.Ф., Емельянова О.В., Савицкий А.В. Моделирование и исследование процессов управления квадрокоптером. Робототехника и техническая кибернетика. 2014;4(5):49-57.

4. Гэн К., Чулин Н.А. Алгоритмы стабилизации для автоматического управления траекторным движением квадрокоптера. Наука и образование. 2015.

5. Гурьянов А.Е. Моделирование управления квадрокоптером. Инженерный вестник. 2014. №8. URL: engbul.bmstu.ru/doc/723331.html.

6. Д.Г Сайфеддин., А.Г.Булгаков., Т.Н. Круглова. Нейросетевая система отслеживания местоположения динамического агента на базе квадрокоптера. Инженерный вестник Дона. 2014. №1.URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2014/2293

7. Абдулкадер Джухадар., Мохаммад Альчехаби., Аднан Джедже. Современные нелинейные системы управления БПЛА и их применение. 2019;(4). DOI: 10.5772/intechopen.86353.

8. Диао, С., Сиань, Б., Инь, В., Иванов, В., Л., Ч., и Ян, Я. Нелинейный адаптивный подход управления квадрокоптер БПЛА. 8-я Азиатская Конференция (ASCC). 2011;223-228, Taiwan.

9. Хтет Сое Паинг. Проектирование квадрокоптера с использованием 2D модели моделирование каскадного ПИД контроллера. 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus).2020;2370-2373.

10. П. Паундс., Р. Махони., П. Корк. Моделирование и управление большим квадроторным роботом. Инженерная Практика Управления. 2010;18(7):691-699.

11. С. Верлинг., Б. Вайбель, М. Boosfeld, К. Алексис, М. Бурри, Р. Зигварт, “Полный контроль отношение tailsitter СВВП БПЛА,” в proc. IEEE Международная конференция по робототехнике и автоматизации (ICRA). 2016;(5): 3006-3012.

12. Зарафшан П., Моосавиан С. Али А., Бахрами М. Сравнительный анализ конструкция контроллера воздушного робота. Аэрокосмическая наука и техника. 2010;14(4):276-282.