chebЧебышевский сборникChebyshevskii Sbornik2226-8383Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University10.22405/2226-8383-2025-26-1-218-228cheb-1948Research ArticleИстория математики и приложенийСomputer scienceМатематическое моделирование идеального контура управления летательным аппаратом нестандартного типа в среде MATLABMathematical modeling of an ideal control loop for a non-standard type aircraft in the MATLAB environmentМоденовМихаил ЮрьевичModenovMikhail Yuryevich

генеральный директор

general director

m.modenov@yandex.ruЧукановАлександр НиколаевичChukanovAlexander Nikolaevich

доктор технических наук

doctor of technical sciences

alexchukanov@yandex.ruЦойЕвгений ВладимировичTsoiEvgeny Vladimirovich

старший преподаватель

senior lecturer

tsoyev@tolstovsky.ruООО «Тульские мехатронные системы»РоссияTula Mechatronic Systems LLCRussian FederationТульский государственный педагогический университет им. Л. Н. ТолстогоРоссияTula State Lev Tolstoy Pedagogical UniversityRussian Federation202522062025261218228Copyright © Моденов М.Ю., Чуканов А.Н., Цой Е.В., 20252025Моденов М.Ю., Чуканов А.Н., Цой Е.В.Modenov M.Y., Chukanov A.N., Tsoi E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/1948

Описан метод анализа идеального контура летательного аппарата (ЛА), который необходим для проектирования ЛА с нестандартными аэродинамическими поверхностями.Аэродинамические поверхности ЛА считаются каналом управления, на который формирует воздействие блок выдачи команд. Для создания идеального контура управления был проведен расчет частотных, фазовых характеристик. Работа математической модели была проверена в программном комплексе MATLAB с помощью дополнения SIMULINK с учетом различных условий эксплуатации.В процессе работы была оптимизирована переходная характеристика процесса отработки управляющего воздействия системы с помощью разработанной математической модели летательного аппарата в среде MATLAB SIMULINK.Итогом работы стала апробация идеального контура управления на реальном устройстве при сохранении запаса устойчивости и стабильности полета с различными задержками вычислительного модуля.

A method for analyzing the ideal contour of an aircraft, which is necessary for designing aircraft with non-standard aerodynamic surfaces, is described. The aerodynamic surfaces of the aircraft can be considered a control channel, which is influenced by the command output unit. To create an ideal control loop, the frequency and phase characteristics were calculated.The mathematical model was tested in the MATLAB software package using the SIMULIINK add-on, taking into account various operating conditions.In the course of the work, the transient characteristic of the process of testing the control action of the system was optimized using the developed mathematical model of the aircraft in the MATLAB SIMULINK environment.The result of the work was the testing of an ideal control loop on a real device, while maintaining a margin of stability and flight stability with various delays of the computing module.

контур управленияMATLABдифференциальный фильтркоэффициент управленияматематическая модельуправляющее воздействие.control loopMATLABdifferential filtercontrol coefficientmathematical modelcontrol action.Представленные в данной статье исследования выполнены на средства гранта Правительства Тульской области в сфере науки и техники 2023 г. «Разработка замкнутой системы управления для работы с бесколлекторными инновационными двигателями» (договор № ДС/121 от 27.09.2023 г.).ReferencesБесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления // М. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2004. - 752 с.Besekersky, V.A., Popov ,E.P. 2004, “Theory of automatic control systems”, Moscow - 4th ed., revised and enlarged - St. Petersburg: Profession, 752 p.Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем // М.: Наука, 1992. 280 с.Branets, V.N., Shmyglevsky, I.P. 1992, “Introduction to the Theory of Strapdown Inertial Navigation Systems”, Moscow: Nauka, 280 p.Воробьев В.А., Илюхин А.В., Марсов В.И., Минцаев М.Ш., Попов В.П. Теория, логическое проектирование, измерение, контроль и диагностика в системах автоматического управления // М.: РИА, 2009. – 790 с.Vorobyov, V.A. Ilyukhin, A.V., Marsov, V.I., Mintsaev, M.Sh., Popov, V.P. 2009, “Theory, logic design, measurement, control and diagnosis in automatic control systems”, M.: RIA, 790 p. 4. Garkushenko, V.I., Dyagterev, V.L. 2010, “Theory of automatic control. Textbook”, Kazan: Publishing house of Kazan state technical university, 274 p.Гаркушенко В.И., Дягтерев В.Л. Теория автоматического управления // Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2010. 274 с.Zhuravlev, D.O., Zau, H.N. 2017, “Evolution of control systems of unmanned aerial vehicles: from the emergence to the present day” ”, Achievements and prospects of modern science. Proceedings of the international (correspondence) scientific and practical conference (Astana, Kazakhstan. 07.02.2017). Scientific and Publishing Center “World of Science” - Astana, Kazakhstan. pp. 57–87.Журавлев Д.О., Зау Х.Н. Эволюция систем управления беспилотных летательных аппаратов: от появления до наших дней. // Достижения и перспективы современной науки. Матер. межд. (заочной) НПК (Астана, Казахстан. 07.02.2017 г.) / Научно-издательский центр «Мир науки» – Астана, Казахстан. 2017. – С. 57-87.Marsov, V.I., Marsova, E.V., Ilyukhin, A.V., Dzhabrailov, H.A., Chantieva, M.E. 2023, “Automatic control theory: textbook”, M.: MADI, 104 p.Марсов В.И., Марсова Е.В., Илюхин А.В., Джабраилов Х.А., Чантиева М.Э. Теория автоматического управления: учеб. пособие // М.: МАДИ, 2023. – 104 с.Markelov, M.K., Ishkov, A.S., Novichkov, D.A., Borisov, N.A. 2022, “An example of the implementation of the radio-electronic system of an unmanned aerial vehicle”, Vestnik of Penza State University, Iss. 4. pp. 96–100.Маркелов М.К., Ишков А.С., Новичков Д.А., Борисов Н.А. Пример реализации радиоэлектронной системы беспилотного летательного аппарата // Вестник Пензинского государственного университета. 2022 г., вып. 4. С. 96-100.Jordan, J.W. 1969, “An Accurate Strapdown Direction Cosine Algorithm”. Jordan, J. W. NASATN-D-5384, 80 p.Jordan, J.W. An Accurate Strapdown Direction Cosine Algorithm // Jordan, J. W., NASATND-5384, September 1969.Paul G. Savage. 2010, “Coning Algorithm Design by Explicit Frequency Shaping”. Journal of Guidance Control and Dynamics. Vol. 33. No. 4. pp. 1123–1132.Paul G. Savage. Coning Algorithm Design by Explicit Frequency Shaping // Journal of Guidance Control and Dynamics. Vol. 33. No. 4. July–August 2010. P. 1123-1132.Savage, P. G. 1998, “Strapdown Inertial Navigation System Integration Algorithm Design Part 1-Attitude Algorithms”, Journal of Guidance Control, and Dynamics. Vol. 21. No. 1. pp. 19–28.Savage, P. G. Strapdown Inertial Navigation System Integration Algorithm Design Part 1-Attitude Algorithms // Journal of Guidance Control and Dynamics. Vol. 21. No. 1. Jan.–Feb. 1998. P. 19–28.Kelly, M. Roscoe. 2001, “Equivalency Between Strapdown Inertial Navigation Coning and Sculling Integrals”, Algorithms, Journal of Guidance Control, and Dynamics, Vol. 24, No.2, pp. 201–205.Kelly M. Roscoe. Equivalency Between Strapdown Inertial Navigation Coning and Sculling Integrals // Algorithms, Journal of Guidance Control and Dynamics. Vol. 24. No. 2. March– April 2001.Modenov, M.Yu. 2020, “Peripheral unit of the precision positioning system for converting SCVT signals”, Modern technologies in control, automation and information processing problems. Collection of proceedings of the XXIX International Scientific and Technical Conference, Moscow, pp. 88–89.Моденов М.Ю. Периферийный блок системы точного позиционирования для преобразования сигналов СКВТ // В сб.: Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации. Сб. трудов XXIX Международной научно-технической конференции. Москва, 2020. С. 88-89.Moiseev, V.S. 2013, “Applied Theory of Control of Unmanned Aerial Vehicles”, M. – Kazan: State Budgetary Institution “Republican Center for Monitoring the Quality of Education” (Series “Modern Applied Mathematics and Computer Science”), 768 p.Моисеев В.С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами // М. – Казань: ГБУ «Республиканский центр мониторинга качества образования» (Серия «Современная прикладная математика и информатика»), 2013. — 768 с.Chernykh, I. V. 2008, “Modeling of electrical devices in MATLAB, SimPowerSystems and Simulink”, M.: DMK Press; St. Petersburg: Piter, 288 p.Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink / И. В. Черных. — Москва: ДМК Пресс; Санкт-Петербург: Питер, 2008. — 288 с.Chukanov, A.N., Modenov, M.Yu., Tsoi, E.V. 2022, “Design, debugging and manufacturing of a hardware-software complex board”. Information technologies in control, automation and mechatronics. Coll. scientific. art. of the 4th International STC. Responsible. editor M.S. Razumov. Kursk, pp. 205-209.Чуканов А. Н., Моденов М. Ю, Цой Е. В. Проектирование, отладка и изготовление платы аппаратно-программного комплекса // Информационные технологии в управлении, автоматизации и мехатронике: сб. науч. ст. 4-й Междунар. НТК / отв. ред. М. С. Разумов. — Курск, 2022. — С. 205–209.Чуканов А. Н., Моденов М. Ю, Цой Е. В. Проектирование, отладка и изготовление платы аппаратно-программного комплекса // Информационные технологии в управлении, автоматизации и мехатронике: сб. науч. ст. 4-й Междунар. НТК / отв. ред. М. С. Разумов. — Курск, 2022. — С. 205–209.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.