Математическое моделирование системы управления малыми летательными аппаратами самолетного типа с нестандартными аэродинамическими поверхностями

Описано проектирование математической системы управления малым летательным аппаратом самолетного типа с нестандартными аэродинамическими поверхностями. В процессе исследования был проведен анализ комплекса факторов, влияющих на динамику летательных аппаратов, представляющих собой набор дифференциальных уравнений.
Проведен поиск и подбор параметров, необходимых для создания математической модели нестандартной системы управления, способной выдавать и формировать команды
для исполнительных механизмов, отвечающих за аэродинамические поверхности, расположенные по уникальной схеме. Созданная математическая модель системы управления предполагает управление инновационными бесколлекторными электродвигателями отечественного производства с учетом их технологических особенностей. Работа математической модели была проверена в программном комплексе MATLAB с помощью дополнения SIMULIINK с учетом различных условий эксплуатации. Итогом работы стала апробация системы управления и математической модели на реальном устройстве, что позволило управлять беспилотными летательными аппаратами с нестандартными аэродинамическими схемами инновационного типа.

1. Алалуев Р.В., Ладонкин А.В., Малютин Д.М., Матвеев В.В., Машнин М.Н., Парамонов П.П., Погорелов М.Г., Распопов В.Я., Сабо Ю.И., Телухин С.В., Товкач С.Е., Шведов А.П., Шукалов А.В. Микросистемы ориентации беспилотных летательных аппаратов / Под. ред. В.Я. Распопова. - М.: Машиностроение, 2011. - 184 с.

2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. М. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2004. - 752 с.

3. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.

4. 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.

5. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб ОАО «Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2009. 280 с.

6. Маркелов М.К., Ишков А.С., Новичков Д.А., Борисов Н.А. Пример реализации радиоэлектронной системы беспилотного летательного аппарата // Вестник Пензинского государственного университета. 2022г., вып. 4. С. 96–100.

7. Jordan, J.W. An Accurate Strapdown Direction Cosine Algorithm / Jordan, J. W. / NASATND-5384, September 1969.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Моисеев В.С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами: М. – Казань: ГБУ «Республиканский центр мониторинга качества образования» (Серия «Современная прикладная математика и информатика»).2013 г. – 768 с.

13. Распопов В.Я. Микросистемная авионика: уч. пособие. Тула: «Гриф и К», 2010. 248 с.

14. Распопов В.Я., Малютин Д.М., Алалуев Р.В., Погорелов М.Г., Шведов А.П. Системы ориентации МБПЛА. Справочник. Инженерный журнал. ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» 2010 г. Номер: 11 (164). С. 51–56.

15. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. // М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.

16. 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. научн. ст. 4-й Международной НТК. Отв. редактор М.С. Разумов. Курск, 2022. С. 205-209.