DESIGNING AN ADAPTIVE STABILIZING SYSTEM FOR AN UNMANNED AERIAL VEHICLE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper presents a mathematical model of an efficient adaptive stabilizing system in the pitch channel of an unmanned aerial vehicle. The model is described by a functional block diagram and is based on a correction method proposed for onboard computers. Some structural modifications are suggested for the correction loop to improve the performance of the stabilizing system of the nonlinear dynamic item under control mode switching. The operation of the stabilizing system is simulated with the tuned parameters of the correction loop under fixed gains of the main loop. The new structure of the correction loop in the stabilizing system demonstrates high efficiency in the operation modes of the vehicle. Due to the proposed design procedure, the stabilizing system with the new structure of the correction loop is constructed several times faster compared with the classical method of fixed factors.

About the authors

N. A Pervushina

Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics (VNIITF), Russian Federal Nuclear Center

Author for correspondence.
Email: p-n-a100678@yandex.ru

A. D Frolova

Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics (VNIITF), Russian Federal Nuclear Center

Email: antonina.garishina@yandex.ru

References

  1. Лебедев А.А., Карабанов В.А. Динамика систем управления беспилотными летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1965. - 528 с.
  2. Обносов Б.В., Воронов Е.М., Микрин Е.А. и др. Стабилизация, наведение, групповое управление и системное моделирование беспилотных летательных аппаратов. Современные подходы и методы: в 2 т. / под ред. Е.М. Воронова, Е.А. Микрина, Б.В. Обносова. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. - 464 с.
  3. Onuora A.E., Mbaocha C.C., Eze P.C., Uchegbu V.C. Unnamed Aerial Vehicle Pitch Optimization for Fast Response of Elevator Control System // International Journal of Scientific Engineering and Science. - 2018. - Vol. 2. - P. 16-18.
  4. Rodalski T., Nowak D., Walek L., Rzonca, D. Control System for Aircraft Take-off and Landing Based on Modified PID controllers // MATEC Web of Conferences. - 2019. - Vol. 252, art. no. 06008. - DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201925206008.
  5. Сахарчук Д.А., Сивашко А.Б., Кругликов С.В. и др. Направления создания и развития беспилотных авиационных комплексов - Наукоемкие технологии, 2014. - Т. 15, № 5. - С. 22-26.
  6. Живов Ю.Г., Поединок А.М. Адаптивная система управления продольным движением самолета. - Ученые записки ЦАГИ. - 2012. - Т. XLIII, № 5. - С. 91-100.
  7. Васильев С.Н. Проблемы управления сложными динамическими объектами авиационной и космической техники. Монография / под ред. акад. РАН С.Н. Васильева. - М.: Машиностроение, 2015. - 519 с.
  8. Гребенкин В.А. Разработка алгоритмов автоматического выравнивания траектории на посадке с использованием интерцепторного управления. Навигация и управление ЛА // Труды МИЭА. - 2013. - № 6. - С. 2-17.
  9. Куликов, Л.И. Синтез алгоритма управления полетом беспилотного летательного аппарата парашютного типа в режиме барражирования на заданной высоте // Труды 9-й научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» и 4-й молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах». - Таганрог, 2014. - С. 226-227.
  10. Попова, И.В., Земсков, А.В., Лестев. А.М., Пестова К.С. Алгоритмы управления планирующими беспилотными летательными аппаратами «воздух-поверхность» // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления. - Москва, 2014. - С. 3681-3689.
  11. Быстров Д.А. Разработка и исследование алгоритмов адаптации и стабилизации в системе управления ЛА // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. - 2014. - № 5/6. С. 3-10.
  12. Абдуллина Э.Ю., Ефанов В.Н. Синтез системы управления углом тангажа с каналом ограничения угла атаки // Изв. вузов. Авиационная техника, 2020. - № 1. - С. 25-32.
  13. Ловчаков В.И. Синтез линейных систем управления с максимальным быстродействием и заданным перерегулированием // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2020. - Т. 21, № 9. - С. 499-510.
  14. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление / Пер. с англ. А.Г. Подвесовского, Ю.В. Тюменцева. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. - 798 с.
  15. Васильев В.И., Ильясов Б.Г. Интеллектуальные системы управления. Теория и практика: учебное пособие. - М.: Радиотехника, 2009. - 392 с.
  16. Первушина Н.А., Хакимова А.Н. Разработка математических моделей нечетких регуляторов с настройкой генетическим алгоритмом для стабилизации динамического объекта // Проблемы управления. - 2020. - № 4. - С. 3-14.
  17. Бураков М.В., Яковец О.Б. Нечеткое управление силовым гироскопическим прибором // Изв. вузов. Приборостроение. - 2015. - Т. 58, № 10. - С. 804-808.
  18. Лысенко Л.Н., Кыонг Н.Д., Чыонг Ф.В. Моделирование движения дистанционно пилотируемого ЛА с модифицированным нечетким регулятором в контуре управления полетом // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. - 2013. - № 2. - С. 24 - 30.
  19. Ульянов Г.Н., Иванов С.А., Владыко А.Г. Модель канала управления беспилотного летательного аппарата с нечетким контроллером // Информационно-управляющие системы. - 2012. - № 4. - С. 70-73.
  20. Матвеев Е.Н., Глинчиков В.А. Нечеткий логический вывод в системе управления беспилотного летательного аппарата // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2011. - № 4. - С. 79-91.
  21. Sarabakha, А., Kayacan, E. Type-2 Fuzzy Logic Controllers Made Even Simpler: From Design to Deployment for UAVs // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2018. - Vol. 65, no. 6. - P. 5069-5077.
  22. Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом - М.: Машиностроение, 1987. - 240 с.
  23. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2007. - 752 с.
  24. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1969. - 499 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».