Введение
1. Моделирование системы
1.1 Концепция и общие положения
1.2 Моделирование с использованием уравнений ЭйлераЛагранжа.
1.3 Кинематика
1.4 Энергия
1.5 Уравнение движения
1.6 Динамическая производная модель.
1.7 Динамика ротора
2. Система управления
2.1 Концепция и общие положения
2.2 Моделирование системы
3. Реализация модели системы управления квадрокоптером и примеры работы
3.1 Блок задания начальных условий
3.2 Блок контроллера управления высотой
3.3 Блок управления смещением в пространстве.
3.4 Блок динамики квадрокоптера
3.5 Дополнительные функции модели системы управления
Одной из главных целей мехатроники является создание
автоматических устройств, которые имеют все шансы заменить человекаоператора в опасных для жизни условиях. В связи с этим значительно растет
роль беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Это связано с
успешностью их внедрения для исполнения трудных технологических
процессов и операций, таких как мониторинг, фотограмметрия фасадов,
инспекция мостов. Для реализации данных технологических процессов
необходимо управлять полетом. В настоящее время управление полетом
осуществляется в полуавтоматическом режиме по командам оператора с
внедрением навигации по опорным точкам, либо в дистанционном режиме
используя пульт управления. Наравне с этим значительно растет роль
программного управления БПЛА, основанного на использовании
интеллектуальных автопилотов. Это связано с мировой тенденцией роста
уровня автономности БПЛА при решении установленных целевых задач,
таких как планирование и автоматическое управление полетом по опорным
точкам.
Анализ источников отечественной и зарубежной литературы по БПЛА
показывает, что к настоящему времени отсутствует системный подход к
разработке и применению беспилотной авиационной техники в военной и
гражданской областях. Это привело к появлению огромного количества
различных видов, типоразмеров и функционального назначения БПЛА. К
классу вертолетного типа относится квадрокоптер. Это мехатронный
винтокрылый летательный аппарат (ЛА), имеющий шесть степеней свободы,
осуществляющий полет путем изменения скорости вращения роторов,
работающих по парам. Это позволяет квадрокоптеру передвигаться в
трехмерном пространстве в четырех режимах: зависание, крен, тангаж и
рыскание [1]. Осуществление вышеупомянутых режимов происходит с
помощью микро-ЭВМ, которая управляет механизмом генерированияподъемной силы роторов, регулирует состояние квадрокоптера в
соответствии с выбранным режимом полета и обеспечивает обмен
навигационных данных с различнмиуровнями управления.
На сегодняшний день управление квадрокоптером осуществляется в
полуавтоматическом режиме по командам оператора с использованием
навигации по опорным точкам. Одновременно существенно возрастает роль
программного управления БПЛА. Это связано с мировой тенденцией роста
уровня автономности БПЛА при решении установленных задач, таких как
планирование и автоматическое управление полетом по заранее
установленной траектории [2].
Повышения количества использование программного управления
БПЛА необходимо для облегчения работы человека и в стремлении
сократить влияние человеческого фактора, который служит причиной аварий
летательных аппаратов. Так же имеется высокий уровень отказа БПЛА в
случае потери связи.
