Стабілізація автономного програмного польоту БПЛА в умовах параметричної невизначеності

DOI: 10.31673/2412-4338.2024.046475

Анотація

Анотація. Стаття присвячена розробці методу корекції зворотних зв’язків замкненої динамічної системи з параметричною невизначеністю, яка забезпечує стабілізацію програмного руху БПЛА із заданими показниками якості перехідних процесів. Синтез робастного регулятора базується на концепції допустимості, яка використовує в якості оцінки первинні показники якості перехідних процесів, такі як час переходу, динамічна і статична точність та інші. Результати моделювання динаміки руху БПЛА з параметричною невизначеністю показали, що перехідні процеси в системі стабілізації відповідають заданим показникам якості перехідних процесів і гарантовано забезпечують стійкість динаміки руху БПЛА. В реальних умовах параметри великих БПЛА літакового типу і обурень, що діють на них, можуть бути відомі неточно або визначені неоднозначно. Інформація про параметричну невизначеність може обмежуватися лише межами областей зміни параметрів, заданих, наприклад, технічними допусками. У таких умовах доводиться мати справу з сімейством динамічних систем, параметри яких можуть набувати будь-яких значень у заданих межах. Таким чином, проблема аналізу та забезпечення стійкості систем з невизначеністю займає одне з центральних місць у теорії та практиці управління. Стаття присвячена розробці методу корекції зворотних зв’язків замкненої динамічної системи з параметричною невизначеністю, яка забезпечує стабілізацію програмного руху БПЛА із заданими показниками якості перехідних процесів. Синтез робастного регулятора базується на концепції допустимості, яка використовує в якості оцінки первинні показники якості перехідних процесів, такі як час переходу, динамічна і статична точність та інші. Результати моделювання динаміки руху БПЛА з параметричною невизначеністю показали, що перехідні процеси в системі стабілізації відповідають заданим показникам якості перехідних процесів і гарантовано забезпечують стійкість динаміки руху БПЛА.

Ключові слова: БПЛА, лінеаризована модель динаміки руху, параметрична невизначеність, метод корекції зворотних зв’язків, динамічні показники якості, стійкість руху БПЛА

Список використаних джерел:

1. Kharchenko O.V., Kuleshyn V.V., Kotsurenko Y.V. Classification and trends in the creation of unmanned aerial vehicles for military purposes / Science and Defense, no. 1, 2005. – P.57- 60.
2. Miklukha,V., Khimchyk N. Optimization of the flight trajectory of an unmanned aerial vehicle / The trajectory of science, vol. 3, no. 9, 2017. – P.1009-1015. http://dx.doi.org/10.22178/pos.26-5.
3. Солдатова М.О. Автоматизація процесу стабілізації програмного руху безпілотного літального апарату (БПЛА)). – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – Автоматизація процесів управління. Київ, 2019. – 171с.
4. Zhou K., Doyle J. C., Glover K. Robust and optimal control. Englewood: Prentice Hall, 1996. 596 p.
5. Kwakernaak H. H∞-Optimization IFAC / Proceedings Volumes, Volume 24, Issue 8, September 1991, P. 17-27. https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)54139-7
6. Mazko A. G. Robust stability and evaluation of the quality functional for nonlinear control systems. Automation and Remote Control. Vol. 76. No. 2. 2015. P. 251–263. https://doi.org/10.1134/S0005117915020058.
7. Aliluiko, R. Ruska Robust stability and evaluation of the quality functional for linear control systems with matrix uncertainty / Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, № 3 (99), 2020. – P.55-64. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.03
8. Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Hard Problems in Linear Control Theory: Possible Approaches to Soltion. Automation and Remote Control. 2005. № 5 (66). P. 681–718. https://doi.org/10.1007/s10513-005-0115-0
9. Bukov V.N., Ryabchenko V.N., Kosyanchuk V.V., Zybin E.Yu. Solving of linear matrix equations by the canonization method / Bulletin of Kyiv University. Series: Physical and Mathematical Sciences. Issue 1. Kyiv: Publ. of Kyiv National University, 2002. – P. 19-28.
10. Bukov V.N., Ryabchenko V.N., Sel’vesyuk N.I., Solving of special matrix equations by canonization method / Bulletin of the University of Kiev, Series: Physics & Mathematics, no. 3, 2004.- Р. 18-26.
11. Bukov V.N., Sel'vesyuk N.I. Analytical design of the robust controllers by parameterization of the Lur'e-Riccati equation /Automation and Remote Control, Volume 68, Issue 2, 2007. – Р.214-223. DOI:10.1134/S0005117907020026
12. Omorov T. T. The principle of guaranteed dynamics in the theory of control systems. Book 1. Bishkek. 2001. – 150 p.
13. . Фельдман Л. П., Петренко А. І., Дмитрієва О. А. Чисельні методи в інформатиці. К: Видавнича група BHV, 2006. – 480 с.
14. Мельник К.В. Технологія μ-синтезу у завданнях управління польотом. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.13.12 – Системи автоматизації проектних робіт. - Національний авіаційний університет, Київ, 2009.