Методологія для створення робастних систем управління польотом БПЛА

Призначення та сфера застосування

Ускладнення та різноманітність польотних завдань, що ставляться перед сучасними БПЛА вимагають виконання польотів в умовах широкого діапазону швидкостей та висот при дії турбулентного стохастичного вітру. Це призводить до зміни динамічних властивостей БПЛА як об’єкта управління, а також  до погіршення точності виконання завдання. Основні вимоги до законів управління полягають в мінімізації залежності точності управління від зміни динамічних властивостей БПЛА, з одного боку, та забезпечення максимальної точності при дії турбулентного стохастичного вітру, з другого боку. Задовольнити цим суперечливим вимогам дозволяє застосування робастних систем управління. Клас малих БПЛА переживає один із найінтенсивніших періодів свого розвитку, а також широким та застосуванням у низці галузей народного господарства, починаючи із галузі сільського господарства й закінчуючи галуззю охорони та патрулювання великих за протяжністю нафто- та газопроводів, охорони державних кордонів і т.д.

Основні характеристики, суть розробки

Різноманітністьпольотних завдань для сучасних БПЛА та підвищення їхскладності вимагають створення робастних систем управління польотом БПЛА, що дозволяють отримати високу якість управління при дії під час виконання завдань як зовнішніх, так і внутрішніх збурень. За допомогою методів як параметричного, так і структурного синтезу робастних систем управління створено алгоритми та програми законів управління для автопілотів БПЛА в режимах стабілізації висоти, швидкості та кутової орієнтації, а також траєкторного управління, включаючи алгоритми планування заданої траєкторії та алгоритми її відстеження, при польотах у збуреній атмосфері.

Затребуваність на ринку

В Україні існують величезні потреби у створенні таких систем, особливо це стосується Збройних Сил України.

Стан готовності розробки

Розроблено: робастні закони управління для поздовжнього та бокового каналів автопілоту в режимах стабілізації кутів тангажу, крену та курсу; робастні закони управління висотою та швидкістю польоту; методи планування заданої траєкторії польоту для випадків, коли задані проміжні пункти маршруту створюють як опуклу,так і не опуклу множину; робастні закони траєкторного управління для відстеження заданої траєкторії; розроблено інтегровану інерціально-супутникову систему навігації (ІССН) із використанням спрощених алгоритмів інтегрування кінематичних рівнянь поступального та обертового рухів при збереженні точності визначення навігаційних параметрів БПЛА. З урахуванням обмежених можливостей бортових обчислювачів БПЛА

Зазначені закони управління та алгоритми ІССН використано в програмно-апаратному комплексі управління польотом малого БПЛА, який було розроблено в ННЦ «Аерокосмічний центр» НАУ та успішно випробувано в умовах наземних і льотних експериментів(див. Рис.1-2).

Рис.1 Дисплей наземної станції керування випробовуваннями
Рис.2 БПЛА, що був застосований для випробувань (модель лекого літака Cessna®Corvalis®)