AUTONOMOUS CONTROL SYSTEM OF UAV MANEUVERS

A.R. Gaiduk, S.G. Kapustyan, A.A. Dyachenko
2017 IZVESTIYA SFedU ENGINEERING SCIENCES  
В докладе рассматривается система управления полетом БЛА в процессе автономного выполнения им заданной миссии. Эта миссия может заключаться в мониторинге отдельных лесных массивов, морских и океанских акваторий; ледовой, химической и радиационной обстановки; аэросъемке заданных участков земной поверхности, патрулировании шоссейных дорог и государственных границ, доставке грузов и т.п. Так как на борту БЛА отсутствуют люди, то его движение по заданному для выполнения возложенной на него миссии
more » ... ой на него миссии маршруту должно осуществляться в автономном режиме. При этом траектория движения БЛА, как правило, является довольно сложной кривой. Поэтому разработанная система управления представляет собою трехканальный комплекс, предназначенный для независимого управления скоростью движения БЛА в продольном, поперечном направлениях и по курсу. Все системы комплекса спроектированы методом аналитического синтеза систем с управлением по выходу и воздействиям (АССУВВ). Они характеризуются заданными прямыми показателями качества, такими как порядки астатизма, перерегулирование, длительность переходных процессов и малая колебательность. С целью повышения робастности управляющего комплекса системы спроектированы как системы с согласованными полюсами. Отличительной особенностью систем управления является возможность оперативного, например, по заранее заданной программе или по командам оператора, изменять динамические свойства БЛА. Получены расчетные соотношения для автономного осуществления ряда маневров и полета БЛА по сложной траектории в процессе выполнения заданной миссии. Исследование свойств разработанного управляющего комплекса проведено путем компьютерного моделирования полетов БЛА в различных режимах. В результате моделирования установлено, что предложенный комплекс систем управления позволяет БЛА выполнять в автономном режиме все маневры, необходимые для полета БЛА на постоянной высоте по достаточно сложной заданной траектории, с требуемыми показателями качества. Представленные в статье результаты могут быть использованы при создании бортовых систем группового управления беспилотными летательными аппаратами, различного назначения и базирования. Система управления, оперативное, изменение, динамика, расчетные соотношения, БЛА, автономная миссия, показатели качества, маневр, траектория. In the report the control system for flight of an unmanned aerial vehicle (UAV), when it carries out required mission independently, is considered. This mission can consist in monitoring separate large forests and sea and ocean areas; icing, chemical and radiating conditions; to aerial photograph of the set sites of a terrestrial surface, patrolling of highways and frontiers, delivery of cargoes, etc. As onboard UAV there are no people its movement on the given route for performance of the mission assigned to it should be carried out in an autonomous mode. Thus the trajec-* Работа выполнена при поддержке РФФИ проект № 16-29-04194, а также в рамках реализации Государственного задания на 2017 г. проект № 0256-2015-0079. Известия ЮФУ. Технические науки Izvestiya SFedU. Engineering Sciences 88 tory of UAV movement, as a rule, is rather complex curve. There fore the developed control system represents itself a three-channel complex for independent control of the UAV motion speed in longitudinal, cross-section directions and control of a course corner. All systems are created by the method of analytical design of systems with control on output and impacts (АDESYSCOI). They are characterized by the set direct of the quality performances, such as astatic orders, overshot, duration of transients and small oscillation. With the purpose of increase robustness the systems were projected as system with the coordinated poles. Distinctive feature of control systems is the opportunity operative, for example, under the preset program or on commands of the operator, to change of the dynamic properties of the UAV. Settlement ratio for independent realization of some maneuvers and UAV flight on the desired trajectory are received. Research of the properties of the designed control complex is carried out by computer simulation of the UAV flights in various modes. As a result of the computer simulation of the suggested systems complex it is established, that the control system allows the UAV to carry out in an independent mode all the maneuvers necessary for flight of the UAV at the constant height on the desired, enough complex trajectory with required performances. The submitted results can be used at creation of the group onboard control systems of the unmanned aerial vehicles various purpose and basing. Control system, operative, change, dynamic, settlement ratio, UAV, autonomous mission, performances, maneuver and trajectory.
doi:10.18522/2311-3103-2017-1-8796 fatcat:pgp3dowmkbhz7jrutd6ckgwcym