Математическое и программное обеспечение автономной системы управления летательным микроаппаратом

• Автор: Абрамов, Степан Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ ПОСТРОЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ МИКРОАППАРАТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛОКАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.

1.1. Анализ аэродинамических схем летательных микроаппаратов

1.2. Состав бортовой аппаратуры автономно пилотируемых летательных микроаппаратов наблюдения.

1.3. Мобильный комплекс наблюдения на основе летательного

микроаппарата с автономной системой управления

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ МИКРОАППАРАТОМ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ВОЗДУШНОГО МОНИТОРИНГА ЗАДАННЫХ ОБЪЕКТОВ В ЛОКАЛЬНОМ РАЙОНЕ

2.1. Требования к автономной системе управления и принципы их выполнения.

2.2. Алгоритмы автономного управления летательным микроаппаратом

2.3. Результаты имитационного моделирования режимов работы

системы автономного управления летательным микроаппаратом

ГЛАВА 3. НАЗЕМНЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ЛОКАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА УРБОЭКОСИСТЕМ.
3.1. Назначение, состав и схема построения наземного комплекса управления
3.2. Картографическая и геоинформационная система наземного комплекса управления
3.3. Алгоритмы и программноматематическое обеспечение
наземного комплекса управления
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ЛОКАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА УРБОЭКОСИСТЕМ
4.1. Математическое и программное обеспечения для моделирования автономной системы управления летательного микроаппарата
4.2. Разработка математического и программного обеспечения в технологической цепочке автономной системы управления
4.3. Моделирование ветровых нагрузок на летательный микроаппарат
методом конечных элементов.
ГЛАВА 5. ОТРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОМАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО МИКРОАППАРАТА.
5.1. Имитационно моделирующий комплекс для полунатурного моделирования и испытаний системы управления летательного микроаппарата.
5.2. Анализ результатов полунатурного моделирования системы управления в составе имитационно моделирующего комплекса
5.3. Натурные испытания мобильного комплекса локального
мониторинга урбоэкосистем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Список литературы содержит наименования. Во введении обоснована актуальность научной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, а также приведены краткие сведения о структуре и содержании диссертации. В первой главе на основании проведенного анализа существующих аэродинамических схем летательных микроаппаратов и их технических характеристик выбрана винтокрылая схема с четырьмя двигателями. Определен аппаратный состав наземного комплекса управления и летательного микроаппарата. С учетом накладываемых ограничений определен аэродинамический облик летательного микроаппарата. Во второй главе, на основании требований к автономной системе управления ЛМА определена структура аппаратной и программной реализации алгоритмов. Разработаны алгоритмы автономного управления летательным микроаппаратом. На основании исходных данных получены результаты имитационного моделирования режимов работы автономноой системы управления летательным микроаппаратом. В третьей главе определен состав и принципы построения наземного комплекса управления. НКУ на основании алгоритмов и программноматематического обеспечения. В четвертой главе разработано математическое и программное обеспечение систем управления мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем. Определена технологическая цепочка с учетом требований . В пятой главе разработана схема построения и аппаратный состав и программноматематическое обеспечение имитационномоделирующего комплекса для полунатурного моделирования, испытаний и отработки алгоритмов и программноматематического обеспечения системы управления летательного микроаппарата. Проведенные комплексные наземные испытания систем управления ЛМА в составе наземного комплекса управления и бортового блока автономной системы управления ББ СУ с видеокамерой показали безотказную работу аппаратных средств, алгоритмов и программноматематического обеспечения НКУ и ББ СУ ЛМА. В заключении сделаны выводы по разработанному математическому и программному обеспечению автономной системы управления летательным микроаппаратом. ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ ПОСТРОЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ МИКРОАППАРАТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛОКАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА 1Л. На сегодняшний день уже создан и проходит летные испытания целый ряд летательных микроаппаратов ЛМА. Наиболее отработанные среди них микросамолеты с неподвижным крылом, с движителем пропеллером, работающим от электродвигателя. В настоящее время проходят летные испытания следующие представители этого отряда микросамолетов i фирмы i, i фирмы Vi, i и некоторые другие , , ,. Основные технические характеристики разрабатываемых ЛМА приведены в таблице 1. Рис. Рис. Для него разрабатываются различные миниатюрные датчики, системы передачи изображений в темноте в реальном масштабе времени и т. Рис. Хотя i и не достиг критериев, определенных для 1, развитие этого проекта признано успешным. ЛМА совершил несколько . ЛА диаметром около см и весом порядка грамм, с двумя управляющими поверхностями. Электрический мотор, работающий от литиевой батарейки, вращает винт диаметром см. КПД винта составляет . Аппарат оснащен цветной видеокамерой весом 2 грамма, передающей на землю изображение в режиме реального времени на дальность до 1 км, и системой радиоуправления весом 3 грамма, занимающей на поверхности ЛА 2,5 см2. Разрабатывается система управления, использующая миниатюрные гироскопы, датчики скорости и угла атаки и систему . Для запуска ЛМА используется пневматическая пусковая установка, которая входит в экипировку солдата на поле боя. Рис. На рисунке 1. Подсистемы включают приводы для элеронов три микромогора весом грамма каждый и диаметром 3 мм, полезную нагрузку камеру, трехосевые магнитометры, пьезоэлектрический гироскоп, приемник, датчики давления, бортовой компьютер, солнечные батареи, литиевую и никелькадмиевую батареи. В военноморской исследовательской лаборатории США проводятся работы над микросамолетом I i i x Рис.